智能旅行箱初步设计方案.doc

智能旅行箱初步设计方案目录第一章 设计背景概述在物联网大行其道的时代，出现了百花争鸣的智能设备创新阶段，无论个人还是单位，公司规模相继投资研发新的智能设备。而智能旅行箱从第一代问世至今还不足5年，就目前而言在国内能够推出该设备的企业仅有几家，而在国外已经有数十家科技企业研发出了该设备，而且在技术上验证了是可行的。就市场规模而言，估计全球范围内有200亿美元的市场。智能旅行箱是针对经常出差旅行的用户而设计的，国内约有100多万白领阶层人士经常异地出差，传统的旅行箱经常出现丢失，损坏，无法高效利用剩余资源，给用户造成不必要的经济损失。而且就国内而言，还是个新兴市场。若是早能进入该市场，就能主导市场的发展。短期内，就本项目而言主要是通过技术上验证可行性。第二章 功能设计与实施方案概述序号功能实现原理1位置分享，位置分享可分为近距离（10米以内）和远距离（全球范围内）。用户可以通过手机终端或其他终端实时查看箱体当前所处的位置。并且提供相应的距离报警提示功能。近距离可以通过蓝牙技术和室内定位技术实现；远距离是通过GPS或北斗定位系统实现。2远程控制，在联机模式下可以通过手机等智能终端进行加密、解锁和行驶控制。通过网络连接实现控制终端和箱体之间的实时通信。3自动行驶、导航功能。当用户设定目的地之后，首先自动规划行驶路径，用户可以在终端实时查看行驶情况。另外，可以自动跟踪用户的位置，自己驾驶过去。在联机模式下，将经纬度信息发给百度地图，通过百度地图功能自动选择行驶路径，需要通过百度地图API实现。在脱机模式下，需要用到模式识别和机器学习功能，用于自动识别路线信息，并且可以在复杂道路环境下运行。此模式为后期开发功能。4自动蔽障功能，可以自动探测10米以内障碍物体，包括路线宽度是否达到正常行驶要求，结合GPS定位系统，提前修正行驶路线。利用超声波、红外线、摄像头等测距设备。5代步车功能，当用户需要代步时，可以直接坐在箱体上将其运送至目的地。载重负荷设计在200kg左右，在用户操控模式下最高时速达15公里，在自动模式下最高10公里。需要一个体积小、输出功率大的电机系统。6自动充电功能，当用户手推箱体时会自动给内置电池充电，达到高效利用能源功能。其次还可以给其他智能设备充电。首先，配备一定的传感器用于判断用户是否手推，其次需要一个高效率的发电系统。以便将动能转化为电能，以满足充电要求。7汽车站识别、机场、港口、码头以及火车站识别等功能。这部分功能主要是为了迎合公共设施智能化发展趋势。借助GPS定位系统判断当前位置是否在目的场合内，例如智能机场，当箱体从外界进入机场后，智能机场会自动分发一些有用信息给其，如3D地图，它会根据该地图获取导航路线，并提供用户需要的服务。8 称重功能，当用户所携带的物品重量超过额定值时，就会自动关闭电源。防止用户非法使用。通过力学传感器实现。9年龄管理功能，当录入用户年龄、体力等数据之后，它会自动限制箱体负载以方便用户托运。例如当老弱病残用户使用该旅行箱时，会自动限制负载重量。通过力学传感器、用户数据管理软件实现。高级功能提供图像识别年龄功能。第三章 系统设计概述图3.1 系统结构简化图如图3.1所示为系统结构简化图，该系统可分为本地和远程两大部分。本地是指由智能旅行箱体构成的独立系统；远程是由卫星、百度地图服务器和安卓智能手机客户端构成。本地和远程可通过GPS、WIFI、蓝牙和移动网络实现连接，并且设备必须能够访问网络才能实现对百度服务器的访问。在本地中，主要由图中左半部分子系统构成。大致工作流程如下:1、 硬件启动、自检。2、 微处理器加载操作系统，并运行本系统应用程序。3、 连接网络以获取GPS定位数据、加载离线或线上地图、连接客户端。4、 获取传感器数据，包括图像、距离、重力数据。5、 等待用户指令。6、 收到关机指令、硬件故障等会关机。以上步骤在正常情况下都会执行。一、 硬件设计参考1开发套件NI MyRIO嵌入式板卡Intel Edison2微处理器取决于套件3内存设备取决于套件4摄像头USB2.0 1280*800+6显示器尺寸:0.99寸 材质:LED/LCD 接口:SPI/UART7键盘定制8指纹识别模块R301（暂定）9箱体底盘定制10重力传感器11WIFI模块取决于开发套件(802.b/n/g)12蓝牙模块取决于开发套件13GPS模块UBLOX144G通信模块龙尚U8300 LTE(待选)二、 软件设计参考1本地操作系统WindowsLinux2本地应用程序开发环境LabVIEW/VS2015Eclipse3本地驱动程序开发环境取决于套件4安卓移动客户端开发环境Eclipse或同等开发环境5百度地图API服务所支持的接口Web安卓和IOS6前期算法验证LabVIEW7路况（模式）识别等高级功能LabVIEW8第四章 研究计划一、日程计划2016年1月至3月完善初步设计方案，包括初步功能实现目标、本远程设计方案细则2016年4月根据情况购买硬件2016年5月-6月制定模块调试计划，并且按照计划施行2016年7月-8月系统调试2016年9月完成第一期开发根据当时情况是否进行功能升级如果在此过程中，若遇到有新的比赛项目，可以适当调整项目进程，协调好时间。二、 功能规划序号期功能备注11通过本地控制面板实现指纹加锁、解锁、快速解锁快速解锁仅限于紧急情况下使用21通过手机解锁、加锁31通过手机控制箱体运动方向属于开环控制41本地以蓝牙、GPS、WIFI、移动网络的方式与手机客户端通信位置共享、距离检测51本地通过百度地图API函数实现位置共享、路径规划、自动导航61本地驱动测距仪获取周围环境纹理信息、空间信息空间信息以箱体为中心，方圆10米以内几何体信息71本地驱动编码器实现自动测速81本地驱动伺服驱动系统执行用户控制命令或实现自动调速用户控制属于开环控制，自动调速属于闭环控制91本地驱动刹车系统执行用户加锁命令、解锁命令在加锁状态下，不仅不能打开箱盖，而且制动车轮，使之不便于搬运101本地驱动力学传感器实现重量检测111本地驱动图像传感器实现拍摄图像简易汽车记录仪121本地驱动供电系统实现电池监控状态检测与管理剩余电量、充电检测、电压检测、电流检测131本地驱动发电系统实现充电在用户推箱体时，将机械能转换为电能并为内置电池充电141手机端共享内容：位置信息、解锁状态、百度地图截图（自动更新）、行径路线、剩余电量、电池状态、网络连接状态、速度、图像信息（仅限于WIFI网络）、箱体负载质量手机端主要通过安卓服务访问百度地图API151手机操作内容：运动方向、解锁、加锁、设定报警距离、负载上限、控制模式自动/手动、年龄权限管理161LabVIEW上位机共享内容：相对于手机端，增加了纹理信息LabVIEW和本地主要通过Web服务访问百度地图API172基于labVIEW平台自动建立3D模型182基于labVIEW平台机器学习功能、数据挖掘在离线状态下，行驶到新的环境，首先搜索是否曾经遇到过，若遇到过将之前的3D导入，再规划行径路线1923D模型共享，将数据信息共享给企业应用，进一步挖掘分析。帮助地图服务商采集实时地理信息201本地界面操作内容:运动方向控制、解锁、加锁控制、快速解锁、开关机注：1表示第一期目标；2表示第二期目标三、 其他计划1发表一篇国家级核心期刊论文2发表一篇普通期刊论文3参加比赛一项第五章 参考资源谢桂16:07:36