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摘要：物聯(lián)網(wǎng)的提出和使用讓人與物有效通信，滿足快節(jié)奏生活、不能外出陪同寵物的要求，解決寵物管控不嚴，擾亂社會秩序安全[9]的問題，設(shè)計出一個物聯(lián)網(wǎng)時代能引導寵物外出，基于北斗滿足主人實時監(jiān)控寵物，4G、5G大背景下無線控制及圖像識別，使之規(guī)定路線移動的智能寵物引導車。對超聲波和紅外組合避障、主人原聲安撫和傳感器DSP技術(shù)等方面單獨研究，設(shè)計出較傳統(tǒng)單一形式更為精確合理化的方案。

關(guān)鍵詞：5G；物聯(lián)網(wǎng)；北斗；傳感器；寵物引導

1概述

目前，中國北斗系統(tǒng)，具備動態(tài)分米級、靜態(tài)厘米級的精密定位服務(wù)能力；5G低延時的特性加快通信，使定位信息和攝影圖像傳送速度和精確性都有大幅度的提高，嵌入式開發(fā)5G模塊很快就會普及，5G的高速率、低延遲通信，將會使得寵物引導車更加智能的服務(wù)于主人和寵物。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對物品的智能化定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)人物相連。機器人、語言識別、圖像識別和自然語言處理等人工智能的大范圍普及[2]。實現(xiàn)“app客戶端+云平臺+智能機器”，在物聯(lián)網(wǎng)大背景下實現(xiàn)讓寵物可以按照命令和需求移動。本文研究并完善了引導車的應用性，無論身在何方，只要一部手機，可以隨時管理和監(jiān)控寵物的情況，具有普適性和前瞻性。

2系統(tǒng)設(shè)計

尋求新的設(shè)計模式，通過功能車的傳感器、小應用、無線傳輸這些完整的小生態(tài)，建立“app客戶端+云平臺+智能機器”一體化系統(tǒng)，解決寵物外出的生理需求難題。

2.1避障測距設(shè)計。超聲波傳感器受環(huán)境影響小，但波束發(fā)散嚴重，距障礙物較遠時，方向定位精度較差；紅外線反應速度快，且光束發(fā)散小，但對于近似黑體的物體無法檢測距離；激光技術(shù)，用于獲得數(shù)據(jù)并生成精確的DEM（數(shù)字高程模型），測距精度可達厘米級，但價格昂貴，必要性不大[4]。此系統(tǒng)采用超聲波和紅外結(jié)合對周圍環(huán)境進行距離的測控，紅外與超聲波結(jié)合相對于單一超聲波傳感器，其定向精度有了很大的提高。而且,采用反應速度更快的光感應紅外線傳感器(如光導紅外傳感器，其響應時間達到了微秒級)來消除超聲波傳感器盲區(qū)，提高系統(tǒng)的整體性能[3]。如圖1，傳感器發(fā)出和接收超聲波和紅外線,遇到障礙物產(chǎn)生回波信號，傳感器接收到信號后，經(jīng)控制器進行數(shù)據(jù)處理，判斷出車體與障礙物之間的距離。對于測距功能，本系統(tǒng)擬使用CD4051電路和超聲波接收芯片CX20106實現(xiàn)超聲波的發(fā)射與接收。[5][6]

2.2語音播報設(shè)計。通過壓力傳感器采集繩端壓力數(shù)據(jù)信息，傳入單片機內(nèi)，對傳感器不通模擬量的輸入通過模式識別算法，得到不同的音頻輸出。壓力傳感器狀態(tài)控制單片機，不同壓力輸出不同模擬或數(shù)字信號，單片機做AD檢測。以便在寵物失控或者突發(fā)情況發(fā)生時能夠起到警示作用控制音頻的播放，壓力傳感器傳回數(shù)據(jù)的處理通過單片機來控制繼電器作為音頻的開關(guān)，實現(xiàn)上述功能。加入語音控制模塊實現(xiàn)智能化的人機交互，使得人語言命令后能夠得到音頻反饋。

2.3定位設(shè)計。定位模塊，比如中國北斗系統(tǒng)的泰斗的N303-3，接收衛(wèi)星信號，將接收到的信息通過串口通信方式發(fā)送到單片機中，單片機處理采集到的數(shù)據(jù)。定位系統(tǒng)，一方面，幫助定位出自身的具體方位，如圖2所示；另一方面，規(guī)劃遛狗機器人到達目的地的最佳路線。中國北斗系統(tǒng)，其超高追蹤靈敏度大大擴大了其定位的覆蓋面，包含普通GPS接收模塊不能定位的地方。小體積、高集成等特性使其非常適用于便攜式設(shè)備像導航儀,手機、相機和車輛導航系統(tǒng)。利用差分GPS(DGPS）技術(shù)，接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。

3算法處理

3.15G通信。在5G加速發(fā)展的大背景下，傳統(tǒng)媒體許多功能都可能被物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)替代，媒體融合將是大勢所趨，新技術(shù)的發(fā)展，將會深遠地影響新的業(yè)態(tài)形成。[7]如圖3所示，5G的開發(fā)使BBU功能拆分，核心網(wǎng)下沉，延時度降低，這些為手機端遠程控制總體移動路線提供了基礎(chǔ)，主人、客戶端、智能牽引機器人、寵物的聯(lián)系捆綁，實現(xiàn)讓寵物可以按照命令和需求移動。[1]

3.2路徑規(guī)劃。在開發(fā)AndroidAPP的過程中，APP會將目的地設(shè)置于對應的控件，路徑規(guī)劃功能調(diào)用百度地圖路徑規(guī)劃端口，當需要使用此功能時，通過實例化一個路線規(guī)劃對象，之后將起點與目的地存放于節(jié)點中，并調(diào)用對象下的路徑規(guī)劃算法進行規(guī)劃，然而，調(diào)用算法得出的路線是不能直接在地圖中顯示的，我們需要將結(jié)果的路線轉(zhuǎn)化成一段一段的線段，再取得線段上的端點，通過將路線切分成線段，再將線段端點得出，依次連接，即得出路徑規(guī)劃的路線圖。其過程如圖4所示。

4應用前景

室外牽引陪同的智能系統(tǒng)還沒有被廣泛應用，室內(nèi)逗寵裝置發(fā)展較為完善，但其功能對寵物的限制較大。針對問題，實現(xiàn)戶外情況下對寵物的穩(wěn)定引導控制，尋求新的設(shè)計模式，通過大功能車的傳感器、小應用、無線傳輸這些完整的小生態(tài)，然后通過無線通信進行相應的大數(shù)據(jù)采集以及云端應用，基于低功耗廣域網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)，加強主人和寵物之間的聯(lián)系，即可解決戶外無人無線控制寵物問題。寵物市場滲透率較低，但呈逐年上升趨勢，未來有較大的拓展空間。同時隨著國內(nèi)寵物行業(yè)的成熟，也將持續(xù)刺激寵物用品市場的繁榮。因而本公司的銷售對象具有普適性和銷售項目具有前瞻性。

5結(jié)語

本文提出寵物外出智能化的設(shè)計理念，分析其國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合寵物的生理需求和飼養(yǎng)者的心理需求特點，探索安全性和適用性、關(guān)注人文情懷的智能化設(shè)計原則，以及模塊化和重新組合、多功能、替換與升級等，解決寵物身邊無人的情況下，將如何解決外出移動問題。同時還考慮了使用者群體特征，滿足低成本的需求。

作者:秦興琳 蔣焜 葉一陽 鄭桂鋒 單位:桂林電子科技大學信息與通信學院