一款宠物狗无线感知交互系统让人和动物的社交网络成真

一、项目概述

1.1 引言

维基百科中对于环保的内涵定义可分为三个方面：对自然环境的保护、对人类居住环境的保护、对地球生物的保护。在提到对地球生物保护时，很重要的一点就是人与动物的和谐共处。

宠物狗作为人类最亲近的动物之一，为我们的生活带来了欢乐与便利，但大多数人在饲养宠物狗时却由于无法理解宠物狗的真实想法而导致各种问题的出现。因此我们想通过这款基于AVR内核的宠物狗无线感知交互系统让宠物狗主人更加了解宠物狗，增进与身边动物的感情，进而实现人与动物的和谐共处。

1.2 项目背景/选题动机

在当今社会，宠物已融入到人们的日常生活之中。单就中国而言，宠物数量已突破一亿，平均每三个家庭就有一只宠物，此时宠物的作用已不再局限于为人类工作，而是作为家庭生活的一份子而存在。但随着宠物数量的上升，许多问题也逐渐暴露出来，宠物心理状况及健康状况的下降，流浪宠物数量的攀升，近年来甚至在网上出现虐待动物的视频。究其根本原因，在于人对宠物的心理状态缺少真正准确的了解，导致对其关注与关怀的缺失。此外，当主人外出时，往往无法携带宠物一同外出，难免对宠物的状态有所担忧，甚至宠物在家中发生事故却无从知晓。

宠物狗作为高等哺乳动物，和人一样拥有不同的心理状态，只是宠物狗不像人一样能用语言表达真实情感。对于不具备相关知识的普通人来说，这些行为常被宠物主人所忽视。然而作为群居动物，它们会通过一些较为明显的行为学标志来表达自己的心理。

综上所述，为引起更多人的关注，我们将结合当前热门新事物——微博，开发并完善这款基于AVR内核的宠物狗无线感知交互系统来解决上述问题，实现人与动物的和谐相处。

1.3 项目可行性分析

经过我们的初步评估，本项目可行性分析如下：

1.动物行为学可行性分析：动物行为学是研究动物对环境和其它生物的互动等问题的学科。研究的对象包括：动物的沟通行为、情绪表达、社交行为、学习行为、繁殖行为等。狗作为一种群居动物，其动物行为学特征较为明显，且由于犬类与人类有着紧密的联系，其行为学研究也已相当成熟。我们团队已和中国科学院心理研究所取得联系，该组织表示支持并提供行为学研究资料作为该系统的理论支持。根据他们所提供的资料，经整理后我们以宠物狗为重点撰写了《动物行为学分析概述》（详见附录）一文，并以此为标准设计系统中的各项环节。

2.电子工程学可行性分析：集成电路产业的高速发展使得当前内嵌无线通信模块的MCU已做到低功耗、低成本、小体积。基于MEMS架构的三轴加速传感器更是在高灵敏度的条件下达到同样的目标。利用两者所制成的无线传感节点只需占用8平方厘米甚至更小的面积，这样，宠物狗携带会更舒适、便捷。

3.市场可行性分析：根据我们的初步评估，该项目的实物成本大概在300元左右，面对目前高达一亿的宠物狗数量以及动辄上千的宠物狗消费市场而言，具有良好的市场前景。同时本项目所研究的范围在国内外尚属首例，具有极好的创新性，其实用性、创新度和面向主人及其宠物的贴心设计可以吸引来广大的客户。

二、需求分析

2.1 功能要求

传感器将采集到的宠物行为信息经初步处理后由MCU发送至PC端，PC端根据接收到的信息模拟宠物的行为以及外部的环境因素，并对照宠物行为与心理的映射关系，模拟宠物的心理状态，然后根据主人的设定，系统能自动地告知主人宠物的心理状态、进行自动喂食、改变环境条件或生成文章上传到微博，让主人无论是身处家中还是远在千里之外都可以准确实时地了解到宠物狗的实时状况。主人亦可根据自身需要，远程主动进行查询宠物状态、修改微博内容、自动喂食、改变环境条件等操作。该系统的功能架构如图1所示。

图1 系统功能架构

2.2 性能要求

1.通过正确设定传感器位置，以尽可能少的传感器数目感知尽可能多的宠物行为学特征。

2.我们将在电路设计中以低功耗、小体积为目标，利用市场上现有电子器件（例如：AVR单片机、加速传感器等）的特点，尽可能实现整体的低功耗与小体积，使宠物狗佩戴舒适，也使本系统更加节能环保。

3.我们在设计过程中，将把易于操作作为重点，面向不具备行为心理学、电子设计、软件设计等知识的用户，设计友好的用户界面、强大的功能、自由的用户设定，使用户能有更好的体验。

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

图2 系统硬件结构框图

犬类的动物行为学特征主要分为三种：表情、体语、尾语、活跃状态、叫声这五种。由于现今技术与成本上的限制，利用传感器对狗的面部表情进行感知是不可行的。因此我们的主要