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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 Edison
2
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/UART
7
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

11
WIFI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
13
GPS模块
UBLOX
14
4G通信模块
龙尚U8300 LTE(待选)

二、 软件设计参考
1
本地操作系统
Windows
Linux
2
本地应用程序开发环境
LabVIEW/VS2015
Eclipse
3
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IOS
6
前期算法验证
LabVIEW
7
路况（模式）识别等高级功能
LabVIEW
8

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①
功能
备注
1
1
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
2
1
通过手机解锁、加锁

3
1
通过手机控制箱体运动方向
属于开环控制
4
1
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
5
1
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

6
1
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
7
1
本地驱动编码器实现自动测速

8
1
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
9
1
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
10
1
本地驱动力学传感器实现重量检测

11
1
本地驱动图像传感器实现拍摄图像
简易汽车记录仪
12
1
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
13
1
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
14
1
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API
15
1
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

16
1
LabVIEW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API
17
2
基于labVIEW平台自动建立3D模型

18
2
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
19
2
3D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

20
1
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