一种基于可穿戴终端的超市智能购物车系统及方法

技术领域

本发明属于购物车技术领域，特别提供一种基于手环式可穿戴终端的超市智能购物车系统及其使用方法。

背景技术

超市等传统购物场所经过不断地改进与发展，其规模越来越大，而且商品种类越来越丰富，顾客在寻找商品过程中仍然需要耗费一定的时间，目前市面上还没有已经量产并投入使用的能帮助顾客快速寻找商品、自动行驶、看管物品、定位以及监控儿童距离并且提高超市管理效率的智能购物车。

目前超市、商场等大型购物场所中的购物车大多为人力推动形式，虽然能在一定程度上减轻顾客的购物负担，但是当购物时间较长或者所购商品较重时，仍会给顾客带来较大的负担以及不便，从而影响顾客的购物体验。顾客在购物时，传统手推购物车虽然为顾客放置商品带来了一定方便，但由于设备比较简陋，且不能分类放置商品，因此存在着商品之间串味、生鲜类商品达不到保管温度等储存问题。

部分顾客在购物时，会带上小孩一同前往，但是顾客在购物时难免会降低对小孩的注意，小孩乱跑会造成迷路甚至有走失的风险，特别是当带有多个小孩时，此时可能还会使用不止一辆购物车，顾客的负担会进一步加大，并且顾客在兼顾购物与看管小孩时也会影响购物体验，甚至感到分身乏力，因此在购物时超市方采取一定措施来分担顾客看管小孩或者是其他看管对象的压力是十分必要的。

目前在超市等购物场所中，顾客往往需要到特定区域取用购物车，步骤相对繁琐，并且在购物完成之后购物车的随意停放也是超市管理者颇为头疼的问题，在一定程度上影响了超市的经营效率与秩序。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种基于可穿戴终端的超市智能购物车系统及方法,用于解决传统购物车在超市等购物场景中的诸多问题，提升顾客的购物体验，提高超市管理效率。

本发明技术方案如下：将基于可穿戴终端的超市智能购物车系统分为一套手环式可穿戴终端、智能购物车和超市后台处理器；手环式可穿戴终端可设置子母两个模式，两个模式的区别在于控制权限及功能的不同，母模式终端用于顾客与超市智能购物车系统之间的交互以及定位，子模式终端主要用于儿童定位、警报以及发出智能购物车接回申请；所述手环式可穿戴终端包括电源模块、无线通信模块、信息显示与交互模块、警报模块和定位模块；所述无线通信模块，其根据手环式可穿戴终端处理器的指令向智能购物车以及超市后台处理平台发射手环式可穿戴终端实时位置信息，同时也可接收智能购物车以及超市后台处理平台发送的语音以及文字信息，用于提示顾客以及实现顾客与后台工作人员进行语音通话；所述无线通信模块还用于实现子母模式手环式可穿戴终端之间的配对；所述信息显示与交互模块配备一块矩形可触摸显示屏，用于顾客浏览与选择商品，同时也可通过显示文字信息提示顾客，当顾客选定商品后，所述信息显示与交互模块可显示智能购物车的规划路线以及终端实时位置；所述警报模块由语音模块、蜂鸣器以及振动模块组成，其中语音模块具有后台语音通话功能以及内置语音提示功能，后台语音通话功能即后台管理人员可直接通过超市后台处理平台与顾客进行通话，内置语音提示功能即在顾客进行相应操作时通过内置语音片段进行简单语音提示；所述定位模块内置一块高精度定位芯片，用于获取手环式可穿戴终端在超市内的精确位置信息，可具体到超市的不同楼层；所述定位模块每隔1秒获取一次手环式可穿戴终端位置信息并将该信息通过无线通信模块发送给智能购物车与超市后台处理平台；所述智能购物车包括分层式智能购物车箱体、四轮模块、无线通信模块、定位模块、语音模块和导航控制模块；所述智能购物车箱体采用分层组装形式，支持箱体添加与更换；所述智能购物车箱体具体有：私人物品存放箱体、生鲜类商品存放箱体、其他商品存放箱体；其中私人物品存放箱体在顾客开始购物前打开，在购物过程中保持关闭，顾客无法自行打开，仅当顾客归还手环式可穿戴终端后私人物品存放箱体才会打开允许顾客拿走私人物品；生鲜类商品存放箱体具有冷藏、保温功能，便于顾客存放生鲜类商品；其他商品存放箱体不具有冷藏、保温功能，用于存放其他商品；所诉智能购物车默认情况下配备上述箱体各一个，其中私人物品存放箱体为强制选项，且位于整个智能购物车的最下层，用于安装四轮模块与定位模块，同时私人物品存放箱体上层可根据顾客的购物需求进行特定箱体的添加、更换操作；所述箱体均采用同一规格可闭合活页式柜门，柜门横向安装且配备电磁锁以及力传感器，柜门在关闭状态下受到外力时，所述力传感器可对外力进行检测；所述力传感器安装在柜门三处外边缘的中间位置，并与电磁锁电性连接，即一个柜门上安装有三个力传感器，智能购物车导航控制模块接收三个力传感器检测的开门力信号，通过内置的开门风险度测算算法可计算得到相应的开门风险度，当开门风险度达到限定值时会进行相应警报，且警报等级随风险度的增加而增加；所述开门风险度测算算法如下：

其中：

γ

ω

F

F

ρ为智能购物车所在区域人流密度，由超市后台处理平台信息处理模块对摄像头模块所采集的视频画面进行分析得到；

ρ

所述智能购物车四轮模块中四个车轮分布在智能购物车箱体四个角并与底盘可拆卸联接，四个轮胎均可独立绕自身竖直轴线180°转动并通过内置轮毂电机进行驱动；四轮模块中4个车轮均安装压力传感器，可用于测量智能购物车箱体重量；所述轮毂电机转动时轮缘上顶点运动方向与购物车前进方向相同时可实现对智能购物车的驱动，所属轮毂电机转动时轮缘上顶点运动方向与购物车前进方向相反时可实现对智能购物车的制动；所述智能购物车在停车时所述四个车轮内置轮毂电机锁死，四个车轮同时向外偏转一定角度，角度范围为0°至90°，具体偏转角度采用考虑智能购物车行驶速度与智能购物车箱体重量的模糊控制方法：

该模糊控制方法输入为智能购物车行驶速度和智能购物车箱体重量，其模糊子集定义为V＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，G＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，输出为智能购物车四轮向外偏转角度，其模糊集合定义为D＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}；其中V为所述智能购物车的行驶速度，单位为km/h，G为所述智能购物车箱体重量，单位为N，D为所述智能购物车四轮向外偏转角度，单位为°，且范围在0°至90°；

智能购物车无线通信模块用于接收手环式可穿戴终端的指令、超市后台处理平台的商品位置信息以及超市内部地图信息，并将信息传递给导航控制模块；所述智能购物车无线通信模块向超市后台处理平台发送智能购物车位置信息以及用户使用记录，超市后台处理平台根据智能购物车记录进行智能购物车使用评估并反馈给开发者，评估内容主要有：(1)智能购物车导航路线跟踪精度：参考智能购物车规划路线与实际行驶路线之间的横向偏差均方根值；(2)智能购物车导航路线时间损耗：参考智能购物车行驶单位距离所用时间；(3)智能购物车避障效果：参考智能购物车行驶过程中与障碍物的最小距离以及是否有避障失败事故发生；所述智能购物车定位模块包括四块高精度定位芯片，每块芯片均能独立工作获取智能购物车位置信息，所述智能购物车定位模块根据四块定位芯片测得的智能购物车位置信息利用模块内置坐标计算公式获取智能购物车精确位置坐标信息；所述智能购物车语音模块分别对称嵌入安装在智能购物车箱体左右两侧上边缘处中间位置，所述智能购物车语音模块到智能购物车前后箱体边缘处的距离相等，用于提示顾客以及在突发情况下对外发出语音警告；所述智能购物车导航控制模块包括两块高性能处理器以及雷达模块，用于实时计算智能购物车与手环式可穿戴终端间的距离、规划路线以及对路线进行跟踪；所述雷达模块用于探测周围障碍物信息，将障碍物信息及时反馈给处理器以便及时修正轨迹进行避障操作；所述两块处理器同时独立参与系统运作并输出指令，导航控制模块将所述两块处理器的指令信息进行融合后再进行最终输出，保证当其中一块处理器出现故障无法工作时，系统仍能正常工作；所述智能购物车可根据顾客购物需求进行智能购物车编队行驶，支持一个母终端与多辆智能购物车进行通信，智能购物车编队采用分布式控制策略，具体控制方法可采用

手环式可穿戴终端由用户设置子母模式，设置为母模式的终端称为母终端，设置为子模式的终端称为子终端，可设置一个母终端以及多个与其配对的子终端，对应一名顾客带领多名儿童购物的场景；所述手环式可穿戴终端开机后，顾客会首先在手环式可穿戴终端可触摸显示屏上手动选择设置为母终端或子终端，若不设置，则与母终端所对应的智能购物车无法解除休眠状态；若顾客选择母终端，则显示界面会进入添加子终端的界面，此时用户可进行子终端添加配对操作，若无子终端需要添加配对则可选择跳过；若顾客选择子终端，则需与相应的母终端进行配对操作；所述手环式可穿戴终端表面刻有一串数字标号作为自身的唯一标识符，当在母终端上添加配套子终端时，只需通过母终端可触摸显示屏输入对应子终端的数字标号，在子终端上可触摸显示屏上确认母终端的标识符后即可同意配对操作从而实现母终端与子终端之间的配对，上述配对均通过手环式可穿戴终端内置的无线通信模块实现；当设置子母终端的操作完成后，顾客可在母终端上选择购物模式开始购物，子终端、母终端、智能购物车和超市后台处理平台之间开始进行加密通信；在购物完成并且顾客归还手环式可穿戴终端后，上述子母终端设置失效，终端下次开机时需重复上述设置步骤。

智能购物车的定位模块包括1号定位芯片、2号定位芯片、3号定位芯片以及4号定位芯片，所述1号定位芯片安装在智能购物车箱体内壁前部上侧左顶角处，通过与相邻三个壁面接触进行固定，所述2号定位芯片安装在智能购物车箱体内壁前部上侧右顶角处，通过与相邻三个壁面接触进行固定，所述3号定位芯片安装在智能购物车箱体内壁后部下侧左顶角处，通过与相邻三个壁面接触进行固定，所述4号定位芯片安装在智能购物车箱体内壁后部下侧右顶角处，通过与相邻三个壁面接触进行固定；所述智能购物车定位模块可根据所述位置计算公式得到更为精确的智能购物车位置：

其中：

X

智能购物车在母终端启动后即解除休眠并自动追踪到母终端位置；所述母终端电源开关打开时，智能购物车的导航控制模块根据收到的母终端实时位置信息以及从超市后台处理平台接收的超市内部地图信息自动规划出一条到母终端位置的最短路径，并控制四轮模块对路径进行跟踪；智能购物车的雷达模块会实时检测路径障碍物并反馈给导航控制模块，导航控制模块可根据障碍物位置信息重新规划路线；智能购物车在进入以母终端为圆心且以1米为半径的圆形区域后停车，若为智能购物车编队，则在领航车进入以母终端为圆心且以1米为半径的圆形区域后智能购物车编队停车，母终端上的语音模块会告知顾客智能购物车已到达，并提示顾客进行模式选择，若顾客在5秒内不进行主动选择，则智能购物车默认进入购物跟随模式；在追踪母终端位置过程中，智能购物车的行驶速度控制方法采用模糊控制：

该模糊控制方法输入为以智能购物车为中心且以10米为半径的圆形区域内的人流密度和智能购物车到母终端的距离，其模糊子集定义为ρ＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，S＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，输出为所述智能购物车的行进速度，其模糊集合定义为V＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}；其中ρ为限定区域人流密度，S为智能购物车到母终端的距离，单位为米，V为所述智能购物车的行驶速度，单位为km/h。

智能购物车在购物跟随模式下能够自动跟随顾客，减轻了顾客的推车负担；在所述跟随过程中，智能购物车的雷达模块会实时检测路径上障碍物并反馈给导航控制模块，导航控制模块根据障碍物位置信息修正规划路线并持续对顾客进行跟随；在购物跟随模式下，智能购物车持续接收母终端的位置信息同时导航控制模块实时计算智能购物车与母终端之间的距离S，若为智能购物车编队则S为领航车与母终端之间的距离,通过比较距离S与设定距离的大小来确定智能购物车行进速度v：

(1)当0

(2)当R

(3)当R

其中：

R

R

S单位为米。

智能购物车在哨兵模式下能够防止车内物品被拿并在发生危急情况时进行警报提示；在所述哨兵模式下，智能购物车停留在原地，各箱体柜门关闭，电磁锁上电，仅可通过母终端遥控开启或关闭，力传感器实时监测开门力并在开门力风险度超出设定值时进行警告：

(1)当所述智能购物车柜门内置力传感器检测到哨兵模式下的开门风险度大于F

(2)若第一次警告之后传感器仍检测到开门风险度大于F

(3)当持续10秒内检测到开门风险度小于F

其中：

F

在哨兵模式下，导航控制模块记录哨兵模式工作时间，手环式可穿戴终端每间隔10分钟会提示顾客哨兵模式使用时间，并询问是否需要取消：若顾客选择不取消，则智能购物车继续保持哨兵模式；若顾客选择取消或者哨兵模式工作时间达到30分钟，则导航控制模块控制智能购物车行进到顾客所在区域，随后默认进入购物跟随模式；顾客在该模式下也可通过母终端随时取消哨兵模式并选择其他模式。

智能购物车在购物导航模式下能够通过母终端可触摸显示屏向顾客展示商品的具体位置信息并自动规划路线引导顾客前往该位置；在所述购物导航模式下，顾客可通过母终端可触摸显示屏输入想要购买的商品，母终端通过无线通信模块将顾客所选商品清单传递给智能购物车，智能购物车根据储存在其中的商品位置信息以及超市内部地图信息规划出最短路径，母终端显示屏上展示规划路径以及顾客所选商品位置的可视化信息，同时母终端显示屏以文字信息和语音询问客户是否立即前往，并在母终端触摸屏上给出“是”/“否”两个选项，顾客可通过触摸选择选项也可通过语音输入进行选项选择：若顾客选择“是”，则导航控制模块控制智能购物车前往商品所在货架，当智能购物车到达商品所在区域内时停下；若顾客选择“否”，则回到商品选择界面继续选择想要购买的商品；若客户中途停下，可在母终端显示屏上点击暂停选项，随后智能购物车减速为0，此时顾客可临时选购其他商品，之后再点击恢复选项，则智能购物车继续前往商品所在区域；所述智能购物车在导航过程中，导航控制模块会持续接收母终端传来的位置信息并计算距离S，根据两者之间的距离S确定智能购物车行进速度v：

(1)当0≤S

(2)当L

(3)当L

其中：

L

L

当智能购物车到达商品所在区域内时，所述智能购物车会通过语音模块提示客户商品所在货架，同时母终端可触摸显示屏也会以文字以及图片形式显示商品所在货架信息，客户购买完商品之后，通过母终端进行确认，则返回母终端可触摸显示屏主界面，重新选择购物模式。

智能购物车的儿童监护模式可实时检测儿童位置并根据儿童所处距离范围给予不同程度的提示，防止儿童走失；所述儿童监护模式与其他模式逻辑独立，可与其他模式同时叠加运行；在所述儿童监护模式下，顾客佩戴的母终端与儿童所佩戴的子终端均会通过无线通信模块将自身位置信息发送给智能购物车与超市后台处理平台，智能购物车导航控制模块实时计算子母两终端间的距离，若为智能购物车编队，则取每辆智能购物车所计算距离的平均值作为最终距离，记为L，根据L大小进行相应处理：

(1)当0≤L

(2)当L

(3)当L

(4)当L

(5)当子终端与母终端在不同楼层时，上述逻辑仍然适用，但此时母终端上会额外显示子终端所在楼层信息；

其中：

上述表达式中，L

开启儿童监护模式后，顾客可随时在母终端可触摸显示屏上看到标注有子终端位置的超市平面地图，并且顾客可随时选择前往儿童所在区域，此时导航控制模块会根据子终端实时位置信息规划出到子终端的最短路线并进行跟踪，带领方式与导航购物模式一致；在所述儿童监护模式下，儿童也可以通过子终端可触摸显示屏选择申请接回操作，顾客通过母终端语音模块与儿童进行通话确认后可在母终端可触摸显示屏上同意申请，随后智能购物车会以子终端为目标进行路线规划与跟踪，在到达子终端所在位置后，智能购物车会通过语音对儿童进行相应提示，随后智能购物车再以母终端为目标进行路线规划与跟踪，带领儿童前往顾客所在区域，智能购物车在带领过程中的行驶速度控制算法与导航购物模式一致。

由超市经营区域边界向外拓展距离X

其中：

本发明提供一种基于可穿戴终端的超市智能购物车系统的使用方法：

A、顾客进入超市，在终端存放台领取所需数量的手环式可穿戴终端并进行佩戴，若带有小孩或者其他需要顾客看管的随行人员，可将另外的手环式可穿戴终端佩戴在随行人员身上，按下手环式可穿戴终端开关进行激活操作，然后对手环式可穿戴终端进行子母模式的设置，设置完成之后，根据需要选择所需智能购物车的数量以及相应的智能购物车箱体，随后与母终端配套的智能购物车激活并跟踪行进到母终端位置；

B、顾客通过母终端上的可触摸显示屏选择相应的购物模式：①购物导航模式、②购物跟随模式、③哨兵模式、④儿童监护模式，其中儿童监护模式属于附加选项，可与前述模式叠加选择，且当子终端激活时，儿童监护模式默认开启；

C、系统根据顾客选项进入相应的工作模式，在导航购物模式下，顾客通过母终端显示屏确定想要购买的物品，智能购物车根据顾客所选物品规划一条最短路径并带领顾客前往物品所在货架；在购物跟随模式下，顾客可自由在超市内购物，智能购物车对顾客进行跟随；在哨兵模式下，智能购物车四个车轮同时向外偏转一定角度，用于稳定自身留在原地并看管顾客的物品；在儿童监护模式下，智能购物车会实时收集子母终端的位置信息并计算距离，当两者距离超出不同的设定范围时，智能购物车会进行相应的提示与警报，并根据顾客母终端命令做出相应反应；

D、当顾客挑选完商品后，智能购物车跟随顾客前往结算柜台进行排队结算，当结算完成后，顾客将子母终端关闭并通过结算柜台归还，此时智能购物车会自动规划路径并跟随路径回到智能购物车停放区进入待机休眠状态，等待下次唤醒。

本发明的有益效果为：本发明所提出的基于可穿戴终端的智能购物车系统及其方法能够用于超市内部购物导航及跟随、保管物品、冷藏生鲜商品、定位以及监控儿童距离以及购物车自动回收等方面，使得超市购物更加方便、快捷与人性化，在减轻顾客额外购物负担、提升购物体验的同时也提高了超市的管理效率。

附图说明

图1为智能购物车系统结构框图；

图2为智能购物车语音模块安装示意图；

图3为智能购物车运行模式图；

图4为手环式可穿戴终端子母模式设置逻辑图；

图5为哨兵模式运行逻辑图；

图6为购物导航模式运行逻辑图；

图7为儿童监护模式各区域分布图；

图8为智能购物车的购物流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，将基于可穿戴终端的超市智能购物车系统分为一套手环式可穿戴终端、智能购物车和超市后台处理平台；手环式可穿戴终端可设置子母两个模式，两个模式的区别在于控制权限及功能的不同，母模式终端用于顾客与超市智能购物车系统之间的交互以及定位，子模式终端主要用于儿童定位、警报以及发出智能购物车接回申请；所述手环式可穿戴终端包括电源模块、无线通信模块、信息显示与交互模块、警报模块和定位模块；无线通信模块根据手环式可穿戴终端处理器的指令向智能购物车以及超市后台处理平台发射手环式可穿戴终端实时位置信息，同时也可接收智能购物车以及超市后台处理平台发送的语音以及文字信息，用于提示顾客以及实现顾客与后台工作人员进行语音通话；无线通信模块还用于实现子母模式手环式可穿戴终端之间的配对；信息显示与交互模块配备一块矩形可触摸显示屏，用于顾客浏览与选择商品，同时也可通过显示文字信息提示顾客，当顾客选定商品后，所述信息显示与交互模块可显示智能购物车的规划路线以及终端实时位置；警报模块由语音模块、蜂鸣器以及振动模块组成，其中语音模块具有后台语音通话功能以及内置语音提示功能，后台语音通话功能即后台管理人员可直接通过超市后台处理平台与顾客进行通话，内置语音提示功能即在顾客进行相应操作时通过内置语音片段进行简单语音提示；所述定位模块内置一块高精度定位芯片，用于获取手环式可穿戴终端在超市内的精确位置信息，可具体到超市的不同楼层；所述定位模块每隔1秒获取一次手环式可穿戴终端位置信息并将该信息通过无线通信模块发送给智能购物车与超市后台处理平台；所述智能购物车包括分层式智能购物车箱体、四轮模块、无线通信模块、定位模块、语音模块和导航控制模块；所述智能购物车箱体采用分层组装形式，支持箱体添加与更换；所述智能购物车箱体具体有：私人物品存放箱体、生鲜类商品存放箱体、其他商品存放箱体；其中私人物品存放箱体在顾客开始购物前打开，在购物过程中保持关闭，顾客无法自行打开，仅当顾客归还手环式可穿戴终端后私人物品存放箱体才会打开允许顾客拿走私人物品；生鲜类商品存放箱体具有冷藏、保温功能，便于顾客存放生鲜类商品；其他商品存放箱体不具有冷藏、保温功能，用于存放其他商品；所诉智能购物车默认情况下配备上述箱体各一个，其中私人物品存放箱体为强制选项，且位于整个智能购物车的最下层，用于安装四轮模块与定位模块，同时私人物品存放箱体上层可根据顾客的购物需求进行特定箱体的添加、更换操作；所述箱体均采用同一规格可闭合活页式柜门，柜门横向安装且配备电磁锁以及力传感器，柜门在关闭状态下受到外力时，所述力传感器可对外力进行检测；所述力传感器安装在柜门三处外边缘的中间位置，并与电磁锁电性连接，即一个柜门上安装有三个力传感器，智能购物车导航控制模块接收三个力传感器检测的开门力信号，通过内置的开门风险度测算算法可计算得到相应的开门风险度，当开门风险度达到限定值时会进行相应警报，且警报等级随风险度的增加而增加；所述开门风险度测算算法如下：

其中：

γ

ω

F

F

ρ为智能购物车所在区域人流密度，由超市后台处理平台信息处理模块对摄像头模块所采集的视频画面进行分析得到；

ρ

所述智能购物车四轮模块中四个车轮分布在智能购物车箱体四个角并与底盘可拆卸联接，四个轮胎均可独立绕自身竖直轴线180°转动并通过内置轮毂电机进行驱动；四轮模块中4个车轮均安装压力传感器，可用于测量智能购物车箱体重量；所述轮毂电机转动时轮缘上顶点运动方向与购物车前进方向相同时可实现对智能购物车的驱动，所属轮毂电机转动时轮缘上顶点运动方向与购物车前进方向相反时可实现对智能购物车的制动；所述智能购物车在停车时所述四个车轮内置轮毂电机锁死，四个车轮同时向外偏转一定角度，角度范围为0°至90°，具体偏转角度采用考虑智能购物车行驶速度与智能购物车箱体重量的模糊控制方法：

该模糊控制方法输入为智能购物车行驶速度和智能购物车箱体重量，其模糊子集定义为V＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，G＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，输出为智能购物车四轮向外偏转角度，其模糊集合定义为D＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}；其中V为所述智能购物车的行驶速度，单位为km/h，G为所述智能购物车箱体重量，单位为N，D为所述智能购物车四轮向外偏转角度，单位为°，且范围在0°至90°；

智能购物车无线通信模块用于接收手环式可穿戴终端的指令、超市后台处理平台的商品位置信息以及超市内部地图信息，并将信息传递给导航控制模块；所述智能购物车无线通信模块向超市后台处理平台发送智能购物车位置信息以及用户使用记录，超市后台处理平台根据智能购物车记录进行智能购物车使用评估并反馈给开发者，评估内容主要有：(1)智能购物车导航路线跟踪精度：参考智能购物车规划路线与实际行驶路线之间的横向偏差均方根值；(2)智能购物车导航路线时间损耗：参考智能购物车行驶单位距离所用时间；(3)智能购物车避障效果：参考智能购物车行驶过程中与障碍物的最小距离以及是否有避障失败事故发生；所述智能购物车定位模块包括四块高精度定位芯片，每块芯片均能独立工作获取智能购物车位置信息，所述智能购物车定位模块根据四块定位芯片测得的智能购物车位置信息利用模块内置坐标计算公式获取智能购物车精确位置坐标信息；所述智能购物车语音模块分别对称嵌入安装在智能购物车箱体左右两侧上边缘处中间位置，所述智能购物车语音模块到智能购物车前后箱体边缘处的距离相等，用于提示顾客以及在突发情况下对外发出语音警告，如图2所示为智能购物车的语音模块安装示意图；智能购物车导航控制模块包括两块高性能处理器以及雷达模块，用于实时计算智能购物车与手环式可穿戴终端间的距离、规划路线以及对路线进行跟踪；所述雷达模块用于探测周围障碍物信息，将障碍物信息及时反馈给处理器以便及时修正轨迹进行避障操作；所述两块处理器同时独立参与系统运作并输出指令，导航控制模块将所述两块处理器的指令信息进行融合后再进行最终输出，保证当其中一块处理器出现故障无法工作时，系统仍能正常工作；所述智能购物车可根据顾客购物需求进行智能购物车编队行驶，支持一个母终端与多辆智能购物车进行通信，智能购物车编队采用分布式控制策略，具体控制方法可采用

如图4所示为手环式可穿戴终端子母模式设置逻辑图，手环式可穿戴终端由用户自己设置子母模式，设置为母模式的终端为母终端，设置为子模式的终端为子终端，可设置一个母终端以及多个与其配对的子终端，对应顾客带领多名儿童购物的场景；所述手环式可穿戴终端开机后，顾客会首先在手环式可穿戴终端可触摸显示屏上手动选择设置为母终端或子终端，若不设置，则对应的智能购物车无法解除休眠状态；若顾客选择母终端，则显示界面会进入添加子终端的界面，此时用户可进行子终端添加配对操作，若无子终端需要添加配对则可选择跳过；若顾客选择子终端，则需与相应的母终端进行配对操作；所述手环式可穿戴终端表面刻有一串数字标号作为自身的唯一标识符，当在母终端上添加配套子终端时，只需通过母终端可触摸显示屏输入对应子终端的数字标号，在子终端上可触摸显示屏上确认母终端的标识符后即可同意配对操作从而实现母终端与子终端之间的配对，上述配对均通过手环式可穿戴终端内置的无线通信模块实现；当设置子母终端的操作完成后，顾客可在母终端上选择购物模式开始购物，子终端、母终端、智能购物车和超市后台处理平台之间开始进行加密通信；在购物完成并且顾客归还手环式可穿戴终端后，上述子母终端设置失效，终端下次开机时需重复上述设置步骤。

智能购物车的定位模块包括1号定位芯片、2号定位芯片、3号定位芯片以及4号定位芯片，所述1号定位芯片安装在智能购物车箱体内壁前部上侧左顶角处，通过与相邻三个壁面接触进行固定，所述2号定位芯片安装在智能购物车箱体内壁前部上侧右顶角处，通过与相邻三个壁面接触进行固定，所述3号定位芯片安装在智能购物车箱体内壁后部下侧左顶角处，通过与相邻三个壁面接触进行固定，所述4号定位芯片安装在智能购物车箱体内壁后部下侧右顶角处，通过与相邻三个壁面接触进行固定；所述智能购物车定位模块可根据所述位置计算公式得到更为精确的智能购物车位置：

式中，X

智能购物车在母终端打开后自动解除休眠并自动追踪母终端位置；所述母终端电源开关打开时，智能购物车的导航控制模块根据收到的母终端实时位置信息以及从超市后台处理平台接收的超市内部地图信息自动规划出一条到母终端位置的最短路径，并控制四轮模块对路径进行跟踪；智能购物车的雷达模块会实时检测路径障碍物并反馈给导航控制模块，导航控制模块可根据障碍物位置信息重新规划路线；智能购物车在进入以母终端为圆心且以1米为半径的圆形区域后停车，若为智能购物车编队，则在领航车进入以母终端为圆心且以1米为半径的圆形区域后智能购物车编队停车，母终端上的语音模块会告知顾客智能购物车已到达，并提示顾客进行模式选择，若顾客在5秒内不进行主动选择，则智能购物车默认进入购物跟随模式；在追踪母终端位置过程中，智能购物车的行驶速度控制方法采用模糊控制：

该模糊控制方法输入为以智能购物车为中心且以10米为半径的圆形区域内的人流密度和智能购物车到母终端的距离，其模糊子集定义为ρ＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，S＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}，输出为所述智能购物车的行进速度，其模糊集合定义为V＝{ZE,PO,PS,PM,PB}，即{零、正、正小、正中、正大}；其中ρ为限定区域人流密度，S为智能购物车到母终端的距离，单位为米，V为所述智能购物车的行驶速度，单位为km/h。

智能购物车在购物跟随模式下能够自动跟随顾客，减轻了顾客的推车负担；在所述跟随过程中，智能购物车的雷达模块会实时检测路径上障碍物并反馈给导航控制模块，导航控制模块根据障碍物位置信息修正规划路线并持续对顾客进行跟随；在购物跟随模式下，智能购物车持续接收母终端的位置信息同时导航控制模块实时计算智能购物车与母终端之间的距离S，若为智能购物车编队，则S为领航车与母终端之间的距离,通过比较距离S与设定距离的大小来确定智能购物车行进速度v：

(1)当0

(2)当R

(3)当R

其中：

R

R

S单位为米。

智能购物车在哨兵模式下能够防止车内物品被拿并在发生危急情况时进行警报提示；如图5所示为哨兵模式运行逻辑图，在所述哨兵模式下，智能购物车停留在原地，各箱体柜门关闭，电磁锁上电，仅可通过母终端遥控开启或关闭，力传感器实时监测开门力并在开门力风险度超出设定值时进行警告：

(1)当所述智能购物车柜门内置力传感器检测到哨兵模式下的开门风险度大于F

(2)若第一次警告之后传感器仍检测到开门风险度大于F

(3)当持续10秒内检测到开门风险度小于F

其中：

F

在哨兵模式下，导航控制模块记录哨兵模式工作时间，手环式可穿戴终端每间隔10分钟会提示顾客哨兵模式使用时间，并询问是否需要取消：若顾客选择不取消，则智能购物车继续保持哨兵模式；若顾客选择取消或者哨兵模式工作时间达到30分钟，则导航控制模块控制智能购物车行进到顾客所在区域，随后默认进入购物跟随模式；顾客在该模式下也可通过母终端随时取消哨兵模式并选择其他模式。

如图6所示为导航购物模式运行逻辑图，智能购物车在购物导航模式下能够通过母终端可触摸显示屏向顾客展示商品的具体位置信息并自动规划路线引导顾客前往该位置；在所述购物导航模式下，顾客可通过母终端可触摸显示屏输入想要购买的商品，母终端通过无线通信模块将顾客所选商品清单传递给智能购物车，智能购物车根据储存在其中的商品位置信息以及超市内部地图信息规划出最短路径，母终端显示屏上展示规划路径以及顾客所选商品位置的可视化信息，同时母终端显示屏以文字信息和语音询问客户是否立即前往，并在母终端触摸屏上给出“是”/“否”两个选项，顾客可通过触摸选择选项也可通过语音输入进行选项选择：若顾客选择“是”，则导航控制模块控制智能购物车前往商品所在货架，当智能购物车到达商品所在区域内时停下；若顾客选择“否”，则回到商品选择界面继续选择想要购买的商品；若客户中途停下，可在母终端显示屏上点击暂停选项，随后智能购物车减速为0，此时顾客可临时选购其他商品，之后再点击恢复选项，则智能购物车继续前往商品所在区域；所述智能购物车在导航过程中，导航控制模块会持续接收母终端传来的位置信息并计算距离S，根据两者之间的距离S确定智能购物车行进速度v：

(1)当0≤S

(2)当L

(3)当L

其中：

L

L

当智能购物车到达商品所在区域内时，所述智能购物车会通过语音模块提示客户商品所在货架，同时母终端可触摸显示屏也会以文字以及图片形式显示商品所在货架信息，客户购买完商品之后，通过母终端进行确认，则返回母终端可触摸显示屏主界面，重新选择购物模式。

智能购物车的儿童监护模式可实时检测儿童位置并根据儿童所处距离范围给予不同程度的提示，防止儿童走失；所述儿童监护模式与其他模式逻辑独立，可与其他模式同时叠加运行；如图7所示为儿童监护模式区域示意图，在所述儿童监护模式下，顾客佩戴的母终端与儿童所佩戴的子终端均会通过无线通信模块将自身位置信息发送给智能购物车与超市后台处理平台，智能购物车导航控制模块实时计算子母两终端间的距离，若为智能购物车编队，则取每辆智能购物车所计算距离的平均值作为最终距离，记为L，根据L大小进行相应处理：

(1)当0≤L

(2)当L

(3)当L

(4)当L

(5)当子终端与母终端在不同楼层时，上述逻辑仍然适用，但此时母终端上会额外显示子终端所在楼层信息；

其中：

上述表达式中，L

开启儿童监护模式后，顾客可随时在母终端可触摸显示屏上看到标注有子终端位置的超市平面地图，并且顾客可随时选择前往儿童所在区域，此时导航控制模块会根据子终端实时位置信息规划出到子终端的最短路线并进行跟踪，带领方式与导航购物模式一致；在所述儿童监护模式下，儿童也可以通过子终端可触摸显示屏选择申请接回操作，顾客通过母终端语音模块与儿童进行通话确认后可在母终端可触摸显示屏上同意申请，随后智能购物车会以子终端为目标进行路线规划与跟踪，在到达子终端所在位置后，智能购物车会通过语音对儿童进行相应提示，随后智能购物车再以母终端为目标进行路线规划与跟踪，带领儿童前往顾客所在区域，智能购物车在带领过程中的行驶速度控制算法与导航购物模式一致。

由超市经营区域边界向外拓展距离X

其中，

在本实施例中，提供了一种基于智能购物车系统的使用方法，如图8所示，该流程包括如下步骤：A、顾客进入超市，在终端存放台领取所需数量的手环式可穿戴终端并进行佩戴，若带有小孩或者其他需要顾客看管的随行人员，可将另外的手环式可穿戴终端佩戴在随行人员身上，按下手环式可穿戴终端开关进行激活操作，然后对手环式可穿戴终端进行子母模式的设置，设置完成之后，根据需要选择所需智能购物车的数量以及相应的智能购物车箱体，随后与母终端配套的智能购物车激活并跟踪行进到母终端位置；

B、顾客通过母终端上的可触摸显示屏选择相应的购物模式：①购物导航模式、②购物跟随模式、③哨兵模式、④儿童监护模式，其中儿童监护模式属于附加选项，可与前述模式叠加选择，且当子终端激活时，儿童监护模式默认开启；

C、系统根据顾客选项进入相应的工作模式，在导航购物模式下，顾客通过母终端显示屏确定想要购买的物品，智能购物车根据顾客所选物品规划一条最短路径并带领顾客前往物品所在货架；在购物跟随模式下，顾客可自由在超市内购物，智能购物车对顾客进行跟随；在哨兵模式下，智能购物车四个车轮同时向外偏转一定角度，用于稳定自身留在原地并看管顾客的物品；在儿童监护模式下，智能购物车会实时收集子母终端的位置信息并计算距离，当两者距离超出不同的设定范围时，智能购物车会进行相应的提示与警报，并根据顾客母终端命令做出相应反应；

D、当顾客挑选完商品后，智能购物车跟随顾客前往结算柜台进行排队结算，当结算完成后，顾客将子母终端关闭并通过结算柜台归还，此时智能购物车会自动规划路径并跟随路径回到智能购物车停放区进入待机休眠状态，等待下次唤醒。