本發(fā)明涉及一種智能跟蹤行李箱，特別涉及一種基于ZigBee的智能跟蹤行李箱。

背景技術：

當前，由于交通方式的多樣化，我們長短途出差或旅行的機會變多了，人們對于行李箱性能的要求也越來越高。尤其是對于攜帶大量行李的人來說，常常會有行李太多，不方便行動或者接打電話的困擾。此外，在客流量較大的場所，我們還會常常受到行李不慎遺失的困擾。目前，市場上行李箱的功能比較單一，又笨重，用戶體驗也不夠優(yōu)良。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的行李箱功能單一、笨重而且容易丟失的問題而提供的一種基于ZigBee的智能跟蹤行李箱。

本發(fā)明提供的基于ZigBee的智能跟蹤行李箱是在箱體上設置有ZigBee射頻模塊、主電路板、驅(qū)動電機和電源，其中ZigBee射頻模塊連接有ZigBee天線設置在箱體的頂部，主電路板是由主控模塊、驅(qū)動模塊和通信模塊組成，主控模塊通過驅(qū)動模塊控制驅(qū)動電機的工作，驅(qū)動電機與箱體下部的行走輪連接并控制行走輪的運行，主控模塊通過通信模塊向ZigBee射頻模塊和上位機發(fā)出指令信號從而控制ZigBee射頻模塊和上位機的工作，電源為ZigBee射頻模塊、主電路板和驅(qū)動電機提供電力。

上位機為一用戶手持端，用戶手持端設置有有報警及控制功能，通過實時對運行狀態(tài)的監(jiān)測，控制行李箱的位置，若行李箱超出規(guī)定范圍，會有報警提示。

ZigBee射頻模塊采用CC2530射頻芯片，能夠完成對距離值的采集以及上位機與行李箱之間的通信。

主控模塊為十六位控制器XC2236N單片機，其處理速度較快。其中的CCU6模塊可以用于較高要求的PWM輸出，輸出電平均可設定，適應各種驅(qū)動電路。

驅(qū)動模塊由兩塊驅(qū)動板組成，每塊驅(qū)動板均由一塊TLE8209芯片、一塊74LS244芯片、一個集成電機接口和一個集成單片機控制器組成，其中，TLE8209芯片用于驅(qū)動驅(qū)動電機，74LS244芯片用于電流緩沖保護。

通信模塊內(nèi)設有藍牙通信芯片，主控模塊可以通過藍牙通信芯片將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，使用戶實時查看行李箱狀態(tài)，并對行李箱進行控制。

本發(fā)明的設計原理：

本行李箱的設計主要包括三部分：目標定位算法、行李箱行進控制算法及電機的轉(zhuǎn)速控制算法。

目標定位方法，主要采用了基于信號強度的距離估算法?；谛盘枏姸鹊木嚯x估算法硬件實現(xiàn)采用了ZigBee射頻芯片，兩個ZigBee射頻芯片距離越遠，信號強度衰減越多，根據(jù)信號衰減模型可以得到距離與信號強度衰減值之間的關系，進而可以標定出一條對數(shù)曲線。

定位方法具體實現(xiàn)是采用ZigBee節(jié)點完成對人的定位，用戶手持端的控制盒中裝有一個ZigBee節(jié)點，行李箱前端距中心等距左右各布置一個ZigBee節(jié)點。通過ZigBee節(jié)點之間的點對點通信，進行信號強度檢測(RSSI)測距，分別測出人到行李箱左右輪的距離值d1和d2，再將這兩個值打包傳給主控模塊，即單片機XC2236N。

跟蹤算法采用虛擬連接控制算法：我們考慮，如果人用兩根相同的彈簧連接在行李箱的左輪和右輪上，那么在物理上就可以拉著行李箱跟著我們走。彈簧的特性是產(chǎn)生的拉力與對應的拉伸長度成正比。所以，我們想到用控制器來模擬彈簧這種特性。設計行李箱的左右輪速度分別與左右輪距人的距離成正比。在這種算法中并沒有真實的彈簧存在，只用控制器的算法來模擬彈簧這種彈力與距離成正比的特性，所以我們將其命名為虛擬連接控制算法。故在使用該算法時，須將定位方法獲得的d1和d2值作為P控制器的輸入量，輸出量就是行李箱左右兩輪輪速。該算法可以實現(xiàn)跟轉(zhuǎn)向和距離的同時控制，在控制頻率比較低的情況下，仍能實現(xiàn)較好的跟隨效果；只獲取距離值值便可進行跟蹤控制，計算量?。缓唵螌嵱?。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的基于ZigBee的智能跟蹤行李箱集成了智能軟硬件系統(tǒng)，一方面可以自動跟隨旅行者前進，解脫了行李箱對旅行者雙手的束縛，另一方面還具備報警功能，當其與旅行者距離超過設定數(shù)值時，該系統(tǒng)將對旅行者發(fā)出提醒，防止行李箱遺失。并且還設置有上位機實時監(jiān)控界面。它既可以用于獨立控制行李箱的前進、后退或轉(zhuǎn)向，還可以在行李箱的跟隨模式下，實時顯示行李箱的左右輪輪速及其跟隨狀態(tài)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結構示意圖。

圖2為本發(fā)明所述控制結構原理示意圖。

1、箱體 2、ZigBee射頻模塊 3、主電路板 4、驅(qū)動電機 5、電源

6、主控模塊 7、驅(qū)動模塊 8、通信模塊 9、行走輪 10、用戶手持端。

具體實施方式

請參閱圖1和圖2所示：

本發(fā)明提供的基于ZigBee的智能跟蹤行李箱是在箱體1上設置有ZigBee射頻模塊2、主電路板3、驅(qū)動電機4和電源5，其中ZigBee射頻模塊2連接有ZigBee天線設置在箱體1的頂部，主電路板3是由主控模塊6、驅(qū)動模塊7和通信模塊8組成，主控模塊6通過驅(qū)動模塊7控制驅(qū)動電機4的工作，驅(qū)動電機4與箱體1下部的行走輪9連接并控制行走輪9的運行，主控模塊6通過通信模塊8向ZigBee射頻模塊2和上位機發(fā)出指令信號從而控制ZigBee射頻模塊2和上位機的工作，電源5為ZigBee射頻模塊2、主電路板3和驅(qū)動電機4提供電力。

上位機為一用戶手持端10，用戶手持端設置有報警及控制功能，通過實時對運行狀態(tài)的監(jiān)測，控制行李箱的位置，若行李箱超出規(guī)定范圍，會有報警提示。

ZigBee射頻模塊2采用CC2530射頻芯片，能夠完成對距離值的采集以及上位機與行李箱之間的通信。

主控模塊6為十六位控制器XC2236N單片機，其處理速度較快。其中的CCU6模塊可以用于較高要求的PWM輸出，輸出電平均可設定，適應各種驅(qū)動電路。

驅(qū)動模塊7由兩塊驅(qū)動板組成，每塊驅(qū)動板均由一塊TLE8209芯片、一塊74LS244芯片、一個集成電機接口和一個集成單片機控制器組成，其中，TLE8209芯片用于驅(qū)動驅(qū)動電機，74LS244芯片用于電流緩沖保護。

通信模塊8內(nèi)設有藍牙通信芯片，主控模塊6通過藍牙通信芯片將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機，使用戶實時查看行李箱狀態(tài)，并對行李箱進行控制。

本發(fā)明的設計原理：

本行李箱的設計主要包括三部分：目標定位算法、行李箱行進控制算法及電機的轉(zhuǎn)速控制算法。

目標定位方法，主要采用了基于信號強度的距離估算法?；谛盘枏姸鹊木嚯x估算法硬件實現(xiàn)采用了ZigBee射頻芯片，兩個ZigBee射頻芯片距離越遠，信號強度衰減越多，根據(jù)信號衰減模型可以得到距離與信號強度衰減值之間的關系，進而可以標定出一條對數(shù)曲線。

定位方法具體實現(xiàn)是采用ZigBee節(jié)點完成對人的定位，用戶手持端10的控制盒中裝有一個ZigBee節(jié)點，行李箱前端距中心等距左右各布置一個ZigBee節(jié)點。通過ZigBee節(jié)點之間的點對點通信，進行信號強度檢測(RSSI)測距，分別測出人到行李箱左右輪的距離值d1和d2，再將這兩個值打包傳給主控模塊6，即單片機XC2236N。

跟蹤算法采用虛擬連接控制算法：我們考慮，如果人用兩根相同的彈簧連接在行李箱的左輪和右輪上，那么在物理上就可以拉著行李箱跟著我們走。彈簧的特性是產(chǎn)生的拉力與對應的拉伸長度成正比。所以，我們想到用控制器來模擬彈簧這種特性。設計行李箱的左右輪速度分別與左右輪距人的距離成正比。在這種算法中并沒有真實的彈簧存在，只用控制器的算法來模擬彈簧這種彈力與距離成正比的特性，所以我們將其命名為虛擬連接控制算法。故在使用該算法時，須將定位方法獲得的d1和d2值作為P控制器的輸入量，輸出量就是行李箱左右兩輪輪速。該算法可以實現(xiàn)跟轉(zhuǎn)向和距離的同時控制，在控制頻率比較低的情況下，仍能實現(xiàn)較好的跟隨效果；只獲取距離值值便可進行跟蹤控制，計算量??；簡單實用。