面向智能旅行箱的自动跟踪技术的研究

发布时间：2020-09-05 07:22

　　 随着我国经济的不断发展,人们生活质量提升显著,并日趋多样化,旅行出差逐渐走进了每个人的生活中,并成为了一个重要的环节,旅行箱也随之成为了人们居家生活的必需品。伴随智能家居逐渐融入日常生活,智能化的旅行箱也渐渐走进到了人们的视野中。本文主要以实现智能旅行箱的自动跟踪功能为目标,对点对点室内定位技术和旅行箱运动控制方法进行研究,根据使用功能需求设计了嵌入式硬件与软件系统,通过实验验证其跟踪与控制的效果。论文主要内容包括以下几个方面:(1)制定智能旅行箱定位导航的方案。采用蓝牙RSSI的定位方法确定旅行箱的位置和距离,其原理是通过旅行箱的搭载的蓝牙模块接收使用者手机的蓝牙信号强度进行距离的转换进行测距;同时,采用基于测距的定位算法,根据测量到的节点之间的距离信息来确定使用者的位置。(2)研究智能旅行箱运动控制方法。计算分析了直流无刷电机的电压方程与转矩方程等数学模型,分析比较了不同PWM的斩控方法和电机正转与反转的控制过程,并设计了转速和电流双闭环系统和PID算法对电机进行控制;进行了运动学模型的搭建,利用电子差速技术完成旅行箱的转向功能,同时确保驱动轮进行纯滚动运行,避免发生不必要的滑转或者滑移动作;对智能旅行箱运动时完成相对坐标系到绝对坐标系之间的位姿变换,并对位姿进行观察,最后对路径跟踪的效果进行验证。(3)根据智能旅行箱定位导航及路径跟踪等功能的需求,设计智能旅行箱自动跟踪系统,包括硬件控制系统和软件程序框架。硬件控制系统方面采用STM32F429作为主控制器,基于系统使用功能的需求,提出了系统硬件控制器的整体设计框架,对外部电路进行扩展,得到完整的硬件电路控制系统。软件部分将程序进行分层处理,包括BSP层、RTOS层及应用层,逐层添加编写程序,咨商到下实现了严谨的结构。采用uCOS-III作为嵌入式操作系统,具有轻量、时效性高的特点,有效利用了主控制器的资源。(4)设计实验测试。对系统的各个模块进行相对应的实验验证,实验数据表明,系统的各个模块能够完成各自的工作,在最后的联机测试中系统展现出较高的兼容性,能够保证跟踪系统的正常运行。
【学位单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP212.9;TS959.9
【部分图文】：

经济的不断发展，人们生活质量提升显著，并日趋多每个人的生活中，并成为了一个重要的环节，旅行箱的必需品。统计显示，2015 年，中国箱包市场的总虽然我国市场的规模远小于北美地区，在旅行箱包方家和地区，但我国箱包市场呈现出年均高速增长的态优于国际上其它成熟的市场。2006 年至 2015 年间，长率 19.5%明显高于北美市场。预计，我国箱包市场的趋势，但在增长速度方面可能有所放缓。保守估 亿美元[1]。这一庞大的数字带来了国内旅游、出差人求。目前市场上现存销售的旅行箱在结构与外形方面也只能满足用出行所使用的基本需求。人们对旅行箱，想着多样化、复杂化、和个性化的方向发展[2]。着生产技术的不断提高和自动化技术需求的不断深化从事智能设备的研发和设计。伴随智能家居逐渐融入也渐渐走进到了人们的视野中[3]。

浙江工业大学硕士学位论文示，Indiegogo 公司研制推出的 Bluesmart 旅行箱为箱内置有蓝牙通信模块，可与 iOS 设备或者 AndroBluesmart 智能旅行箱不仅可以完成远程锁定与解可以在旅行箱离开设定范围时自动锁定，并且当有进行开锁时，Bluesmart 智能旅行箱也将向使用者行箱内还配置了重力传感器，在提起箱子时可以将箱还自带有 37 W 的锂电池，足够为一部 iPhone 充 GPS 定位模块，可以根据位置信息生成相应的行迹，而且还可以在发现被盗后得到当前位置。示，为 ALLOY 推出的旅行箱，智能部分包括 1000例如蓝牙与 Wi-Fi 等、TSA 海关锁。智能功能包离报警、APP 钥匙解锁、手机充电等功能。

浙江工业大学硕士学位论文4图1-3 移动机器人ShakeyFigure 1-3. Mobile Robot Shakey20 世纪 90 年代，随着计算机科学（Computer Science，CS）的应用和传感技术的不断发展，人们对智能化机器的研究深入到机械与体系结构、定位导航、路径规划、运动控制、以及多传感器信息融合、智能算法等方向，智能移动机器人得到全新的发展。另外，随着国际上科技竞争日益加剧，对于智能移动机器人及其相关技术的研究成为热门[14]。典型的研究代表如美国卡耐基梅隆大学的 NavLab-5[15]与 Boss[16]、意大利帕尔马大学的 TheARGO vehicle[17-18]、德国联邦国防军大学的 Va MP 智能系统平台[19]等。近年来无人驾驶车成为了智能轮式移动机器人的一个重要分支，国内外各大车企巨头及互联网行业的巨头都开启了自动驾驶汽车技术的研发之路，对未来无人驾驶技术进行积累。2009 年

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本文编号：2812726