自动跟随行李箱控制系统的研究
本人签名 日期 摘 要 现在市面上的自动跟随行李箱在旅行中的用户体验性能较差，只能在自动跟随行李箱与手机相连接时才能记录自动跟随行李箱的位置，一旦自动跟随行李箱丢失，现有产品在追回上基本上无能为力。并且现有的自动跟随行李箱都是以“智能”二字作为噱头，其在续航时间上普遍不长，基本采用的是干电池，无法实现自动跟随行李箱的远程定位与找回。针对现有产品的种种不足，本文提出一种基于物联网技术的自动跟随行李箱系统，可以通过移动终端设备对自动跟随行李箱进行实时路径监控，实现丢失报警与找回功能，不仅能够防丢失，还可以实现开箱提醒，开箱照明功能，其内置锂电池不同于干电池蓄电功能，可直接用室电充电。自动跟随行李箱可以增加人们出行的方便性，通过超声波定位等方式减少人们对于出行时行李问题的顾虑，并且开发专属的自动跟随行李箱APP，实现人机互联带给用户更便捷更舒适更安全地旅行体验。系统主要包括定位系统、运动状态监控系统、通信系统、蓝牙通信系统和手机APP客户端。定位系统以GPS全球定位系统为基础，为了实现远程的路径监控，结合信息融合进行捷联导航开发，实现定位的精准高效。运动状态监控系统以三轴陀螺仪和加速度计为基础，结合定位系统中的捷联导航算法，设计姿态角解析算法，实现箱包姿态角度准确解析，从而达到运动状态监控的目的。通信系统以GPRS为核心开发，使箱包可以接入4G移动网络，当箱包与用户脱离后通过4G网络与用户进行通信。在硬件开发的基础上，设计捷联导航和运动状态监控算法，并设计APP客户端。通过测试，系统的各部分电路设计合理可靠，算法稳定准确，APP运行流畅达到了预期的设计目标和要求，为基于物联网技术的自动跟随行李箱系统进一步的优化与升级提供基础。
目录
1绪论 1
1.1 研究背景意义 1
1.2 自动跟随行李箱系统的研究现状 1
1.3 研究目标 2
2自动跟随行李箱系统总体设计方案 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 软件总体设计 5
2.3 自动跟随行李箱系统工作原理 6
3系统硬件电路设计与实现 8
3.1 MCU最小系统 8
3.2 系统 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
的电源电路 9
3.2.1 控制板电源电路 9
3.2.2 通信供电电路 10
3.3 箱包定位与运动状态监控电路 11
3.4 通信测距电路 13
3.5 电机驱动电路 15
3.6 避障电路 16
3.7 报警电路 17
4系统软件设计 19
4.1 系统软件的总体设计 19
4.2 通信测距子程序 20
4.3 远程控制APP子程序 22
4.4 电机驱动子程序 24
4.5 避障电路子程序 25
5系统测试 26
5.1 防盗丢失报警测试 26
5.2 远程定位与找回 26
6总结与展望 28
6.1 总结 28
6.2 工作展望 29
参考文献 30
致 谢 32
附 录 33
附录A 电路原理图 33
附录B 主程序 37
1 绪论
1.1 研究背景意义
随着交通运输业的不断发展，火车、飞机、轮渡等运输行业的运力不断提高，远距离、长时间的旅行越来越舒适、方便。并且当社会的不断发展，经济的高速增长，人们生活水平的迅猛提升，随之而来的是人们的生活范围在不断的扩大，同时人们旅行的频率不断的提高。在如此巨大的旅客发送量下，行李丢失量也是惊人的。然而当前情况下，铁路总公司以及各地方铁路局，还未有关于旅客不正常行李的相应寻回规范和统计数据。以飞机乘客不正常行李每千人6.96件为参照的话，春运期间我国火车乘客不正常行李高达百万件。目前应用的自动跟随行李箱多数都是以“智能”为噱头，其与传统箱包并无本质上的区别，无法同时实现智能、互联、集成、高效、安全等功能。其无法实现自动跟随行李箱的远程定位与找回，同时不能对自动跟随行李箱的所的状态进行监控。
本文提出一种基于物联网技术的自动跟随行李箱系统，在不影响自动跟随行李箱实用性能的前提下，实现自动跟随行李箱的智能化、互联化、集成化、高效化、安全化[1]。解决了当前自动跟随行李箱易丢失和丢失后无法追回的问题。并且本系统配有专属的自动跟随行李箱APP，它专注于保障用户行李安全，可以通过移动终端设备对自动跟随行李箱进行实时路径监控，并且具有丢失报警与找回功能，带给用户更便捷、更舒适、更安全地旅行体验。自动跟随行李箱的设计将极大解决目前人们出行过程中因为行李过多所造成的不便，对于行李箱发展具有跨时代的意义[2]。
1.2 自动跟随行李箱系统的研究现状
目前市场上的箱包防盗装置主要分两大类。一种是可拆卸的箱包防盗器，其具有体积小、携带方便、应用灵活等有点。采用蓝牙4.0实现与手机端相连，但是一旦丢失无法进行远程定位追踪和控制，无法与箱体进行远程通信。另一种为自动跟随行李箱，目前国内市场上有很多以自动跟随行李箱为噱头的产品，但是可以实现定位、防盗功能的成熟产品只有三种：Coolpeds电动滑板行李箱、LIEMOCH自动跟随行李箱和小米90分自动跟随行李箱[3]。
其电动滑板车特性，如图1.1所示。LIEMOCH自动跟随行李箱其主打轻奢产品智能化。小米90分自动跟随行李箱则是以小米生态链为依托则，一款防丢自动跟随行李箱。Coolpeds的最高时速为20km/h，可续航10小时。LIEMOCH是1907年创立的英国品牌，以手工定制箱具为特色。小米90分智能金属旅行箱采用的是蓝牙防丢方案，在超过安全范围后会进行报警。
图1.1 Coolpeds 电动滑板行李箱
自动跟随行李箱已经得到得到科技公司与传统箱包公司的重视，越来越多的企业投入到自动跟随行李箱系统的的研发中，虽然在系统功能上各有千秋。但各个厂商都在致力于增强箱包的防盗性能，优化传统箱包的不足，提高箱包的智能性、安全性、互联性、高效性，同时增强用户的使用体验。但上述三种自动跟随行李箱在箱包上放到上与传统箱包防盗器并无本质区别，通过蓝牙与手机相连，一旦丢失无法进行远程定位追踪和控制，并且其根本无法与箱体进行远程通信。
1.3 研究目标
防盗报警：实现当自动跟随行李箱与用户之间的距离超过安全距离，自动跟随行李箱脱离用户控制后进行防盗报警。实现自动跟随行李箱与用户之间的距离测算，本文采用蓝牙测距方法。所以，设计特定环境下RSSI测距算法是本文的主要研究目标之一。
远程定位：远程定位是在自动跟随行李箱丢失后，对箱包进行实时定位，并实现位置信息的实时读取。本设计采用GRS作为定位传感器，同时使用GSM进行辅助定位和数据通信。
自动跟随行李箱状态监控：防止运输途中的暴力搬运，并客观准确的纪录暴力搬运的数据，作为事后理赔的证据[4]。本设计中采用三轴陀螺进行自动跟随行李箱运动状态的分析和监控。
APP终端：为实现真正意义上的人机互联，达到智能化水平，在硬件开发的基础上，本文独立开发移动终端APP。从而实现对硬件设备的智能化控制，增强用户体验。 2 自动跟随行李箱系统总体设计方案
目录
1绪论 1
1.1 研究背景意义 1
1.2 自动跟随行李箱系统的研究现状 1
1.3 研究目标 2
2自动跟随行李箱系统总体设计方案 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 软件总体设计 5
2.3 自动跟随行李箱系统工作原理 6
3系统硬件电路设计与实现 8
3.1 MCU最小系统 8
3.2 系统 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
的电源电路 9
3.2.1 控制板电源电路 9
3.2.2 通信供电电路 10
3.3 箱包定位与运动状态监控电路 11
3.4 通信测距电路 13
3.5 电机驱动电路 15
3.6 避障电路 16
3.7 报警电路 17
4系统软件设计 19
4.1 系统软件的总体设计 19
4.2 通信测距子程序 20
4.3 远程控制APP子程序 22
4.4 电机驱动子程序 24
4.5 避障电路子程序 25
5系统测试 26
5.1 防盗丢失报警测试 26
5.2 远程定位与找回 26
6总结与展望 28
6.1 总结 28
6.2 工作展望 29
参考文献 30
致 谢 32
附 录 33
附录A 电路原理图 33
附录B 主程序 37
1 绪论
1.1 研究背景意义
随着交通运输业的不断发展，火车、飞机、轮渡等运输行业的运力不断提高，远距离、长时间的旅行越来越舒适、方便。并且当社会的不断发展，经济的高速增长，人们生活水平的迅猛提升，随之而来的是人们的生活范围在不断的扩大，同时人们旅行的频率不断的提高。在如此巨大的旅客发送量下，行李丢失量也是惊人的。然而当前情况下，铁路总公司以及各地方铁路局，还未有关于旅客不正常行李的相应寻回规范和统计数据。以飞机乘客不正常行李每千人6.96件为参照的话，春运期间我国火车乘客不正常行李高达百万件。目前应用的自动跟随行李箱多数都是以“智能”为噱头，其与传统箱包并无本质上的区别，无法同时实现智能、互联、集成、高效、安全等功能。其无法实现自动跟随行李箱的远程定位与找回，同时不能对自动跟随行李箱的所的状态进行监控。
本文提出一种基于物联网技术的自动跟随行李箱系统，在不影响自动跟随行李箱实用性能的前提下，实现自动跟随行李箱的智能化、互联化、集成化、高效化、安全化[1]。解决了当前自动跟随行李箱易丢失和丢失后无法追回的问题。并且本系统配有专属的自动跟随行李箱APP，它专注于保障用户行李安全，可以通过移动终端设备对自动跟随行李箱进行实时路径监控，并且具有丢失报警与找回功能，带给用户更便捷、更舒适、更安全地旅行体验。自动跟随行李箱的设计将极大解决目前人们出行过程中因为行李过多所造成的不便，对于行李箱发展具有跨时代的意义[2]。
1.2 自动跟随行李箱系统的研究现状
目前市场上的箱包防盗装置主要分两大类。一种是可拆卸的箱包防盗器，其具有体积小、携带方便、应用灵活等有点。采用蓝牙4.0实现与手机端相连，但是一旦丢失无法进行远程定位追踪和控制，无法与箱体进行远程通信。另一种为自动跟随行李箱，目前国内市场上有很多以自动跟随行李箱为噱头的产品，但是可以实现定位、防盗功能的成熟产品只有三种：Coolpeds电动滑板行李箱、LIEMOCH自动跟随行李箱和小米90分自动跟随行李箱[3]。
其电动滑板车特性，如图1.1所示。LIEMOCH自动跟随行李箱其主打轻奢产品智能化。小米90分自动跟随行李箱则是以小米生态链为依托则，一款防丢自动跟随行李箱。Coolpeds的最高时速为20km/h，可续航10小时。LIEMOCH是1907年创立的英国品牌，以手工定制箱具为特色。小米90分智能金属旅行箱采用的是蓝牙防丢方案，在超过安全范围后会进行报警。
图1.1 Coolpeds 电动滑板行李箱
自动跟随行李箱已经得到得到科技公司与传统箱包公司的重视，越来越多的企业投入到自动跟随行李箱系统的的研发中，虽然在系统功能上各有千秋。但各个厂商都在致力于增强箱包的防盗性能，优化传统箱包的不足，提高箱包的智能性、安全性、互联性、高效性，同时增强用户的使用体验。但上述三种自动跟随行李箱在箱包上放到上与传统箱包防盗器并无本质区别，通过蓝牙与手机相连，一旦丢失无法进行远程定位追踪和控制，并且其根本无法与箱体进行远程通信。
1.3 研究目标
防盗报警：实现当自动跟随行李箱与用户之间的距离超过安全距离，自动跟随行李箱脱离用户控制后进行防盗报警。实现自动跟随行李箱与用户之间的距离测算，本文采用蓝牙测距方法。所以，设计特定环境下RSSI测距算法是本文的主要研究目标之一。
远程定位：远程定位是在自动跟随行李箱丢失后，对箱包进行实时定位，并实现位置信息的实时读取。本设计采用GRS作为定位传感器，同时使用GSM进行辅助定位和数据通信。
自动跟随行李箱状态监控：防止运输途中的暴力搬运，并客观准确的纪录暴力搬运的数据，作为事后理赔的证据[4]。本设计中采用三轴陀螺进行自动跟随行李箱运动状态的分析和监控。
APP终端：为实现真正意义上的人机互联，达到智能化水平，在硬件开发的基础上，本文独立开发移动终端APP。从而实现对硬件设备的智能化控制，增强用户体验。 2 自动跟随行李箱系统总体设计方案
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