CN106108313A - 基于ZigBee的智能跟踪行李箱 - Google Patents

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CN106108313A
CN106108313A CN201610639452.3A CN201610639452A CN106108313A CN 106108313 A CN106108313 A CN 106108313A CN 201610639452 A CN201610639452 A CN 201610639452A CN 106108313 A CN106108313 A CN 106108313A
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孙安祺
李帅
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Jilin University
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Jilin University
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    • A45C5/04—Trunks; Travelling baskets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45C—PURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C13/00—Details; Accessories
    • A45C13/18—Devices to prevent theft or loss of purses, luggage or hand carried bags
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee的智能跟踪行李箱，是在箱体上设置有ZigBee射频模块、主电路板、驱动电机和电源，其中ZigBee射频模块连接有ZigBee天线设置在箱体的顶部，主电路板是由主控模块、驱动模块和通信模块组成，主控模块通过驱动模块控制驱动电机的工作，驱动电机与箱体下部的行走轮连接并控制行走轮的运行，主控模块通过通信模块向ZigBee射频模块和上位机发出指令信号从而控制ZigBee射频模块和上位机的工作，电源为ZigBee射频模块、主电路板和驱动电机提供电力。有益效果：可以在行李箱的跟随模式下，实时显示行李箱的左右轮轮速及其跟随状态。

Description

基于ZigBee的智能跟踪行李箱
技术领域
本发明涉及一种智能跟踪行李箱，特别涉及一种基于ZigBee的智能跟踪行李箱。
背景技术
当前，由于交通方式的多样化，我们长短途出差或旅行的机会变多了，人们对于行李箱性能的要求也越来越高。尤其是对于携带大量行李的人来说，常常会有行李太多，不方便行动或者接打电话的困扰。此外，在客流量较大的场所，我们还会常常受到行李不慎遗失的困扰。目前，市场上行李箱的功能比较单一，又笨重，用户体验也不够优良。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的行李箱功能单一、笨重而且容易丢失的问题而提供的一种基于ZigBee的智能跟踪行李箱。
本发明提供的基于ZigBee的智能跟踪行李箱是在箱体上设置有ZigBee射频模块、主电路板、驱动电机和电源，其中ZigBee射频模块连接有ZigBee天线设置在箱体的顶部，主电路板是由主控模块、驱动模块和通信模块组成，主控模块通过驱动模块控制驱动电机的工作，驱动电机与箱体下部的行走轮连接并控制行走轮的运行，主控模块通过通信模块向ZigBee射频模块和上位机发出指令信号从而控制ZigBee射频模块和上位机的工作，电源为ZigBee射频模块、主电路板和驱动电机提供电力。
上位机为一用户手持端，用户手持端设置有有报警及控制功能，通过实时对运行状态的监测，控制行李箱的位置，若行李箱超出规定范围，会有报警提示。
ZigBee射频模块采用CC2530射频芯片，能够完成对距离值的采集以及上位机与行李箱之间的通信。
主控模块为十六位控制器XC2236N单片机，其处理速度较快。其中的CCU6模块可以用于较高要求的PWM输出，输出电平均可设定，适应各种驱动电路。
驱动模块由两块驱动板组成，每块驱动板均由一块TLE8209芯片、一块74LS244芯片、一个集成电机接口和一个集成单片机控制器组成，其中，TLE8209芯片用于驱动驱动电机，74LS244芯片用于电流缓冲保护。
通信模块内设有蓝牙通信芯片，主控模块可以通过蓝牙通信芯片将数据发送给上位机，使用户实时查看行李箱状态，并对行李箱进行控制。
本发明的设计原理：
本行李箱的设计主要包括三部分：目标定位算法、行李箱行进控制算法及电机的转速控制算法。
目标定位方法，主要采用了基于信号强度的距离估算法。基于信号强度的距离估算法硬件实现采用了ZigBee射频芯片，两个ZigBee射频芯片距离越远，信号强度衰减越多，根据信号衰减模型可以得到距离与信号强度衰减值之间的关系，进而可以标定出一条对数曲线。
定位方法具体实现是采用ZigBee节点完成对人的定位，用户手持端的控制盒中装有一个ZigBee节点，行李箱前端距中心等距左右各布置一个ZigBee节点。通过ZigBee节点之间的点对点通信，进行信号强度检测(RSSI)测距，分别测出人到行李箱左右轮的距离值d1和d2，再将这两个值打包传给主控模块，即单片机XC2236N。
跟踪算法采用虚拟连接控制算法：我们考虑，如果人用两根相同的弹簧连接在行李箱的左轮和右轮上，那么在物理上就可以拉着行李箱跟着我们走。弹簧的特性是产生的拉力与对应的拉伸长度成正比。所以，我们想到用控制器来模拟弹簧这种特性。设计行李箱的左右轮速度分别与左右轮距人的距离成正比。在这种算法中并没有真实的弹簧存在，只用控制器的算法来模拟弹簧这种弹力与距离成正比的特性，所以我们将其命名为虚拟连接控制算法。故在使用该算法时，须将定位方法获得的d1和d2值作为P控制器的输入量，输出量就是行李箱左右两轮轮速。该算法可以实现跟转向和距离的同时控制，在控制频率比较低的情况下，仍能实现较好的跟随效果；只获取距离值值便可进行跟踪控制，计算量小；简单实用。
本发明的有益效果：
本发明提供的基于ZigBee的智能跟踪行李箱集成了智能软硬件系统，一方面可以自动跟随旅行者前进，解脱了行李箱对旅行者双手的束缚，另一方面还具备报警功能，当其与旅行者距离超过设定数值时，该系统将对旅行者发出提醒，防止行李箱遗失。并且还设置有上位机实时监控界面。它既可以用于独立控制行李箱的前进、后退或转向，还可以在行李箱的跟随模式下，实时显示行李箱的左右轮轮速及其跟随状态。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明所述控制结构原理示意图。
1、箱体 2、ZigBee射频模块 3、主电路板 4、驱动电机 5、电源
6、主控模块 7、驱动模块 8、通信模块 9、行走轮 10、用户手持端。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示：
本发明提供的基于ZigBee的智能跟踪行李箱是在箱体1上设置有ZigBee射频模块2、主电路板3、驱动电机4和电源5，其中ZigBee射频模块2连接有ZigBee天线设置在箱体1的顶部，主电路板3是由主控模块6、驱动模块7和通信模块8组成，主控模块6通过驱动模块7控制驱动电机4的工作，驱动电机4与箱体1下部的行走轮9连接并控制行走轮9的运行，主控模块6通过通信模块8向ZigBee射频模块2和上位机发出指令信号从而控制ZigBee射频模块2和上位机的工作，电源5为ZigBee射频模块2、主电路板3和驱动电机4提供电力。
上位机为一用户手持端10，用户手持端设置有报警及控制功能，通过实时对运行状态的监测，控制行李箱的位置，若行李箱超出规定范围，会有报警提示。
ZigBee射频模块2采用CC2530射频芯片，能够完成对距离值的采集以及上位机与行李箱之间的通信。
主控模块6为十六位控制器XC2236N单片机，其处理速度较快。其中的CCU6模块可以用于较高要求的PWM输出，输出电平均可设定，适应各种驱动电路。
驱动模块7由两块驱动板组成，每块驱动板均由一块TLE8209芯片、一块74LS244芯片、一个集成电机接口和一个集成单片机控制器组成，其中，TLE8209芯片用于驱动驱动电机，74LS244芯片用于电流缓冲保护。
通信模块8内设有蓝牙通信芯片，主控模块6通过蓝牙通信芯片将数据发送给上位机，使用户实时查看行李箱状态，并对行李箱进行控制。
本发明的设计原理：
本行李箱的设计主要包括三部分：目标定位算法、行李箱行进控制算法及电机的转速控制算法。
目标定位方法，主要采用了基于信号强度的距离估算法。基于信号强度的距离估算法硬件实现采用了ZigBee射频芯片，两个ZigBee射频芯片距离越远，信号强度衰减越多，根据信号衰减模型可以得到距离与信号强度衰减值之间的关系，进而可以标定出一条对数曲线。
定位方法具体实现是采用ZigBee节点完成对人的定位，用户手持端10的控制盒中装有一个ZigBee节点，行李箱前端距中心等距左右各布置一个ZigBee节点。通过ZigBee节点之间的点对点通信，进行信号强度检测(RSSI)测距，分别测出人到行李箱左右轮的距离值d1和d2，再将这两个值打包传给主控模块6，即单片机XC2236N。
跟踪算法采用虚拟连接控制算法：我们考虑，如果人用两根相同的弹簧连接在行李箱的左轮和右轮上，那么在物理上就可以拉着行李箱跟着我们走。弹簧的特性是产生的拉力与对应的拉伸长度成正比。所以，我们想到用控制器来模拟弹簧这种特性。设计行李箱的左右轮速度分别与左右轮距人的距离成正比。在这种算法中并没有真实的弹簧存在，只用控制器的算法来模拟弹簧这种弹力与距离成正比的特性，所以我们将其命名为虚拟连接控制算法。故在使用该算法时，须将定位方法获得的d1和d2值作为P控制器的输入量，输出量就是行李箱左右两轮轮速。该算法可以实现跟转向和距离的同时控制，在控制频率比较低的情况下，仍能实现较好的跟随效果；只获取距离值值便可进行跟踪控制，计算量小；简单实用。

Claims (6)

1.一种基于ZigBee的智能跟踪行李箱，其特征在于：是在箱体上设置有ZigBee射频模块、主电路板、驱动电机和电源，其中ZigBee射频模块连接有ZigBee天线设置在箱体的顶部，主电路板是由主控模块、驱动模块和通信模块组成，主控模块通过驱动模块控制驱动电机的工作，驱动电机与箱体下部的行走轮连接并控制行走轮的运行，主控模块通过通信模块向ZigBee射频模块和上位机发出指令信号从而控制ZigBee射频模块和上位机的工作，电源为ZigBee射频模块、主电路板和驱动电机提供电力。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的智能跟踪行李箱，其特征在于：所述的上位机为一用户手持端，用户手持端设置有报警及控制功能，通过实时对运行状态的监测，控制行李箱的位置。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的智能跟踪行李箱，其特征在于：所述的ZigBee射频模块采用CC2530射频芯片，能够完成对距离值的采集以及上位机与行李箱之间的通信。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee的智能跟踪行李箱，其特征在于：所述的主控模块为十六位控制器XC2236N单片机。
5.根据权利要求1所述的基于ZigBee的智能跟踪行李箱，其特征在于：所述的驱动模块由两块驱动板组成，每块驱动板均由一块TLE8209芯片、一块74LS244芯片、一个集成电机接口和一个集成单片机控制器组成，其中TLE8209芯片用于驱动驱动电机，74LS244芯片用于电流缓冲保护。
6.根据权利要求1所述的基于ZigBee的智能跟踪行李箱，其特征在于：所述的通信模块内设有蓝牙通信芯片，主控模块通过蓝牙通信芯片将数据发送给上位机，使用户实时查看行李箱状态，并对行李箱进行控制。
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