CN110986686B - 基于uwb定位的芯片烟花远程点火方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于UWB定位的烟花远程点火方法和装置，属于烟花控制领域；该方法首先通过基站生成局域网，局域网覆盖烟花摆放的全部位置；再通过基站定位获得每个烟花的位置和种类信号，最后直接通过局域网控制不同种类的烟花按照预设的顺序燃放，达到绚丽绽放的效果；与现有技术相比，通过基站定位免去将某一种类的烟花摆放至特定区域的麻烦，特别适合有定期大规模烟花表演的场所，省去前期按特定位置摆放烟花的麻烦；同时主控器可以直接通过局域网控制烟花燃放，免去现有技术中的设置点火子机的麻烦；燃放过程中，免去需要在场操作的工作人员，避免了现有技术中实现统一控制的麻烦。

Description

基于UWB定位的芯片烟花远程点火方法和装置

技术领域

本发明涉及烟花控制领域，尤其涉及一种基于UWB定位的烟花远程点火方法和装置。

背景技术

目前市场上存在很多智能控制的电子烟花点火系统，使用的方法基本都是利用PC端直接控制点火子机，再利用点火子机控制各个烟花的点火端口执行点火动作；为了达到绚丽的表演效果，会控制多个预定种类的烟花按顺讯燃放；这就需要将不同的烟花摆放至特定的位置，特别是在大范围的、经常定期进行烟花表演的会场，前期的烟花位置摆放工作十分浪费人力，物力。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种基于UWB定位的烟花远程点火方法和装置，能对不同种类的烟花实现精准定位；无论烟花实际摆放位置如何，可以精准控制预设种类的烟花按预设顺序燃放，达到绚丽的效果。

为实现上述目的，本发明提供一种基于UWB定位的烟花远程点火方法，包括

建立基站，基站生成覆盖烟花燃放全部区域的局域网；

每个烟花与基站通讯，基站获取不同种类烟花的位置信号，并将各个种类烟花的位置信号传输至主控制器；

接收主控器发送的燃放命令，主控器的燃放命令控制不同种类烟花按照预设的顺序燃放。

其中，基站数量至少为4个，烟花位于至少三个基站生成的局域网覆盖的区域内。

其中，烟花与基站通讯时，任意一烟花获取本身相对基站的位置；并将相对基站的位置通过基站回传至主控制器。

其中，基站同时发送定位信号至烟花，再根据TDOA算法计算出烟花的位置。

其中，将全部烟花相对基站的位置传输至主控制器时，同时将烟花种类传输至主控器。

其中，烟花安装在烟花底座上；将烟花种类传输至主控器时，通过烟花底座识别烟花种类；烟花底座上存储有烟花类别信号，烟花相对基站的位置信号传输至主控制器时，烟花类别信号与烟花相对基站位置信号绑定在一起传输至主控器。

其中，烟花包括燃放的火药筒和用于点燃火药的发热部；发热部设置在底座上，并与底座电连接；底座接收燃放信号后，控制发热部工作点燃火药筒。

其中，主控器控制不同种类烟花按照预设的顺序燃放之前，接收外部输入的燃放控制文件；燃放控制文件包括不同种类烟花的点燃顺序信号。

其中，主控器控制不同种类烟花按照预设的顺序燃放时，主控器通过局域网发送燃放命令至烟花。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于UWB定位的烟花远程点火装置，包括

通讯装置，通讯装置与基站通讯，基站获取全部烟花的位置信号，并将全部烟花的位置信号传输至主控制器；

接收装置，接收主控器发送的燃放命令，主控器的燃放命令用于控制不同种类烟花按照预设的顺序燃放。

本发明的有益效果是：本发明的基于UWB定位的烟花远程点火方法，首先通过基站生成局域网，局域网覆盖烟花摆放的全部位置；再通过基站定位获得每个烟花的位置和种类信号，最后直接通过局域网控制不同种类的烟花按照预设的顺序燃放，达到绚丽绽放的效果；与现有技术相比，通过基站定位免去将某一种类的烟花摆放至特定区域的麻烦，特别适合有定期大规模烟花表演的场所，省去前期按特定位置摆放烟花的麻烦；同时主控器可以直接通过局域网控制烟花燃放，免去现有技术中的设置点火子机的麻烦；燃放过程中，免去需要在场操作的工作人员，避免了现有技术中实现统一控制的麻烦。

附图说明

图1为现有技术远程控制构造图；

图2为本发明远程控制构造图；

图3为本发明同种烟花不同位置依次燃放示意图；

图4为本发明不同种烟花依次燃放示意图;

图5为烟花区域与基站位置示意图;

图6为本发明烟花底座内部模块构造图。

主要元件符号说明如下：

1、主控制器；2、基站；3、烟花；21、主基站；22、次基站；31、摆放点；32、通讯装置；33、电源；34、发热部；35、火药筒；36、存储装置；37、处理装置。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

烟花3表演是人们表达喜庆的方式，通常的在节假日，某些景点会举行大型的烟花3燃放表演；大量的烟花3按照设定的顺序同时升空绽放，以达到绚丽的效果；如何控制现有烟花3按照设定的顺序升空绽放是实现烟花3表演的难题；请参阅图1，现有的烟花3燃放方式是通过PC端直接控制点火子机，点火子机控制点火端口执行点火动作；其中单一点火子机控制固定数量和位置的点火端口，这样要实现按照设定的顺序升空绽放，需要在燃放前将烟花3摆放至特定的区域；通常的为了方便控制，相同种类的烟花3放在同一点火子机控制的区域内，或者需要同时燃放的烟花3放置在同一点火子机控制的区域内；如果随意摆放烟花3，现有技术将无法实现控制各种烟花3按照预设的顺序燃放。

基于此，本发明公开了一种基于UWB定位的烟花3远程点火方法，请参阅图2，该方法包括下列步骤：

S1:建立基站2，基站2生成覆盖烟花3燃放全部区域的局域网；

S2:每个烟花3与基站2通讯，基站2获取全部烟花3的位置信号，并将全部烟花3的位置信号传输至主控制器1；

S3:接收主控器发送的燃放命令，主控器的燃放命令控制不同种类烟花3按照预设的顺序燃放。

该方法在燃放前先对全部烟花3进行识别，获取不同位置烟花3的种类信号；再控制各个烟花3按照预设的顺序大规模燃放，相比于现有技术，免去燃放前按照特定位置摆放特种种类烟花3的麻烦，省去了大量人力工作；该方法特别适合在由定期烟花3表演的场所应用，例如橘子洲头，每周有一次大型的烟花3表演。

在S1中，基站2数量至少为3个，烟花3位于至少三个基站2生成的局域网覆盖的区域内；因为至少三个基站2才能对烟花3进行精准的定位；烟花3在燃放前先摆放在待燃放区域内，若设置三个基站2，则每个基站2均生成的局域网均应覆盖待燃放区域的全部面积，才能保证对全部烟花3进行定位；若设置基站2为4个，则待燃放区域任意位置至少被3个基站2的局域网同时覆盖，才能保证对全部烟花3进行定位；与该烟花3能发生通讯的基站2越多，则对该烟花3定位越精准；但是随着基站2的数量也就多，成本就会增加，优选的基站2数量为4个，每个基站2生成的局域网均覆盖全部待燃放区域，每个烟花3可与4个基站2同时通讯。

UWB定位技术（Ultra Wide Band ）即超宽带技术实现的，UWB定位技术它是一种无载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽；UWB定位采用了宽带脉冲通讯技术，具备极强的抗干扰能力，使定位误差减小；UWB室内定位技术的出现填补了高精度定位领域的空白，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、能提供厘米级的定位精度等优点；4个基站2定位时精度在5-10cm，而烟花3本身的尺寸在1m左右远大于定位精度，该精度可以保证百分之百精准定位。

优选的方案，请参阅图5，待区域内设有多个固定的摆放点31，每个烟花3均摆放在摆放点31，但是每个摆放点31具体摆放的是何种类的烟花3，仍是不得而知的；设置待摆放点31可以保证全部烟花3阵列摆放好的，同时烟花3之间的间距不会太近，即安全又能保障观赏效果。

在S2中，烟花3与基站2通讯时，任意一烟花3获取本身的相对于基站2的位置；并将该相对位置通过基站2回传至主控制器1；定位时，烟花3与基站2先建立通讯，基站2发送定位信号至烟花3，烟花3接收各个基站2发送的定位信号后，计算得到烟花3与基站2之间的位置关系，再将该相对位置关系传输至主控制器1；其中烟花3与基站2之间的相对位置关系包括与全部基站2之间的相对位置关系；若是以其中以基站2建立的坐标系，则主控制器1可直接的到烟花3的坐标；若是以其他定点建立的坐标系，由于基站2的位置是固定的，主控制器1得到烟花3的坐标信号后，主控器根据烟花3相对基站2坐标和基站2相对固定点的位置做坐标变换，获得烟花3的位置信号。

在本实施例中，基站2时同时发送定位信号至各个烟花3的，对全部烟花3同时定位；烟花3计算得到位置信号后将位置信号传输至全部基站2，基站2包括与主控器连接的主基站21和与主基站21连接的次基站22；与主基站21直接通讯的烟花3直接将位置信号传输至主基站21，主基站21将位置信号直接传输至主控制器1；未与主基站21直接通讯的烟花3先将定位信号传输至次基站22，次基站22将位置信号传输至接收的定位信号传输至主基站21后，通过主基站21传输至主控制器1；

在本实施例中，基站2同时发送定位信号至烟花3，再根据TDOA算法计算出烟花3的位置坐标；TDOA定位即双曲线定位，定位中通过测量标签到每两个基站2之间的距离差，距离差等于常量即可绘制出双曲线，而曲线交点即可确定烟花3坐标；

具体的原理，某一烟花3接收到第一个基站2发送的定位信号和接收到与第二基站2发送的定位信号的时间差为t1，得到粉丝棒与第一个基站2和第二个基站2之间的距离差d1，可以得到一个以第一个基站2为第一焦点，第二个基站2为第二焦点，距离差为d1为的第一双曲线；再根据某一烟花3接收到第一个基站2发送的定位信号和接收到与第三基站2发送的定位信号的时间差为t2，得到粉丝棒与第一个基站2和第二个基站2之间的距离差d2，可以得到一个以第一个基站2为第一焦点，第三个基站2为第二焦点，距离差为d2为的第二双曲线；两条双曲线相交于唯一的一个点，该点即烟花3所在的位置。

请参阅图6，在本实施例中，烟花3安装在烟花3底座上，烟花3包括燃放的火药筒35和用于点燃火药的发热部34；发热部34设置在底座上，并与底座电连接；底座接收燃放信号后，控制发热部34工作点燃火药筒35；其中，与基站2通讯的通讯装置32、计算烟花3坐标的处理装置37均设在在底座内；因为烟花3在燃放时必须依赖底座点燃，所以底座的位置坐标即为烟花3的位置坐标。

在本实施例中，烟花3底座设有电源33和控制装置，控制装置仅仅是起到控制电源33与发热部34电导通的作用；当烟花3底座接收到燃放的控制信号后，发热部34工作，发热部34点燃火药实现燃放；当烟花3底座未接收到燃放信号时，电源33与发热部34之间截止。

在S2中，将全部烟花3的位置信号传输至主控制器1时，同时将烟花3种类传输至主控器；烟花3的种类信号储存在底座的存储器内；烟花3上传位置信号时，存储器内的烟花3种类信号随位置信号同时传输至基站2；其中，底座与烟花3在出厂时即为一体，烟花3的种类信号在底座内预先存储好，燃放后对底座进行回收；并出售至厂家，即能重复利用又能降低燃放烟花3的成本；其中不同种类烟花3对用的底座尺寸也有小偏差，这样保证安装在该底座上的烟花3的种类不会出现差错。

在本实施例中，因为烟花3仅上传位置信号至基站2，故可设置为烟花3底座每次上传的信号均含有烟花3种类信号。

在S3中，主控器控制不同种类烟花3按照预设的顺序燃放之前，接收外部输入的燃放控制文件；燃放控制文件包括不同种类烟花3的点燃顺序信号；点燃烟花3的顺序信号可以根据需要设定；例如，当需要先点燃A类的全部烟花3，在点燃B类的全部烟花3，以实现绚丽的绽放效果；提前在主控器内输入文件，并一键执行即可；也可以是控制先点燃某一区域内的烟花3先绽放，再控制另一区域内的烟花3再绽放，以达到绚丽的燃放效果。

在本实施例中，主控器控制不同种类烟花3按照预设的顺序燃放时，主控器通过局域网发送燃放命令至烟花3；具体的先将燃放命令发送至主基站21，主基站21将该燃放命令发送至次基站22；次基站22和主基站21将燃放命令传输至局域网内的特定烟花3；免去了现有技术中的点火子机控制点火端的步骤；真正实现远程点火；现有技术中依赖点火子机作为中介的关键原因就在于，第一PC端无法直接准确控制点火端口，需要先分多个子区域，每个子区域被一个点火子机控制；通过点火子机作为中介控制该区域内的烟花3燃放；第二是由于通讯距离的限制，PC端无法直接将燃放信号发送至烟花3，只能先通过有线传输至点火子机，再由点火子机控制烟花3燃放；本发明通过设置基站2可以同时克服上述两个问题；实现便捷的远程燃放。

本发明还提供了一种基于UWB定位的烟花3远程点火装置，包括

通讯装置32，通讯装置32与基站2通讯，基站2获取全部烟花3的位置信号，并将全部烟花3的位置信号传输至主控制器1；

接收装置，接收主控器发送的燃放命令，主控器的燃放命令用于控制不同种类烟花3按照预设的顺序燃放；该装置设置在烟花3底座中。

同时该装置还包括用于存储烟花3种类信号的存储装置36和用于计算处理定位信号的处理装置37，接收装置接收到基站2发送的定位信号后，处理装置37计算出烟花3的坐标信号。

实例1：按特定规律燃放相同种类的烟花3

请参阅图3，其中图3中的数字1和2表示烟花3的燃放顺序；同种类烟花3预先摆放在固定摆放点31上，形成矩形阵列；基站2数量为4，且每个基站2生成的局域网均全部覆盖烟花3摆放区域；4个基站2同时发送定位信号至各个烟花3，各个烟花3接收定位信号并得到各自相对某一基站2的坐标信号；再将该坐标信号和与坐标信号绑定的种类信号通过基站2传输至主控制器1；主控制器1得到全部坐标信号的烟花3种类；主控制器1接收外部的燃放控制文件，根据文件内容控制矩形整列的烟花3中轴线上的烟花3先燃放，其他烟花3后燃放，达到绚丽的效果。

实例2：按特定规律燃放不种类的烟花3

请参阅图4，不同种类烟花3预先随意摆放在固定摆放点31上，形成矩形阵列；基站2数量为4，且每个基站2生成的局域网均全部覆盖烟花3摆放区域；4个基站2同时发送定位信号至各个烟花3，各个烟花3接收定位信号并得到各自相对某一基站2的坐标信号；再将该坐标信号和与坐标信号绑定的种类信号通过基站2传输至主控制器1；主控制器1得到全部坐标信号的烟花3种类；主控制器1接收外部的燃放控制文件，根据文件内容控制A类烟花3先燃放，在控制B类烟花3后燃放达到绚丽的效果。

其他任意燃放方式为上述两实施例的组合，在此不做一一举例。

本发明的优势在于：

1、通过基站定位免去将某一种类的烟花摆放至特定区域的麻烦，特别适合有定期大规模烟花表演的场所，省去前期按特定位置摆放烟花的麻烦。

2、同时主控器可以直接通过局域网控制烟花燃放，免去现有技术中的设置点火子机的麻烦；燃放过程中，免去需要在场操作的工作人员，避免了现有技术中实现统一控制的麻烦。

3、采用UWB定位方式，且基站数量为4，其定位精度在5-10cm，而烟花本身的尺寸在1m左右远大于定位精度，该精度可以保证百分之百精准定位。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于UWB定位的烟花远程点火方法，其特征在于，包括

建立基站，基站生成覆盖烟花燃放全部区域的局域网；

区域内设置多个固定的摆放点，烟花随机摆放在摆放点；

每个烟花与基站通讯，基站获取不同种类烟花的位置信号，并将各个种类烟花的位置信号传输至主控制器；将全部烟花相对基站的位置传输至主控制器时，同时将烟花种类传输至主控制器；

烟花安装在烟花底座上，底座与烟花在出厂时即为一体，烟花类别信号在底座内预先存储好；将烟花种类传输至主控制器时，通过烟花底座识别烟花种类；烟花底座上存储有烟花类别信号，烟花相对基站的位置信号传输至主控制器时，烟花类别信号与烟花相对基站位置信号绑定在一起传输至主控制器；

接收主控制器发送的燃放命令，主控制器的燃放命令控制不同种类烟花按照预设的顺序燃放；主控制器控制不同种类烟花按照预设的顺序燃放时，主控制器通过局域网发送燃放命令至烟花。

2.根据权利要求1所述的基于UWB定位的烟花远程点火方法，其特征在于，基站数量至少为4个，烟花位于至少三个基站生成的局域网覆盖的区域内。

3.根据权利要求1所述的基于UWB定位的烟花远程点火方法，其特征在于，烟花与基站通讯时，任意一烟花获取本身相对基站的位置；并将相对基站的位置通过基站回传至主控制器。

4.根据权利要求3所述的基于UWB定位的烟花远程点火方法，其特征在于，基站同时发送定位信号至烟花，再根据TDOA算法计算出烟花的位置。

5.根据权利要求1所述的基于UWB定位的烟花远程点火方法，其特征在于，烟花包括燃放的火药筒和用于点燃火药的发热部；发热部设置在底座上，并与底座电连接；底座接收燃放信号后，控制发热部工作点燃火药筒。

6.根据权利要求1所述的基于UWB定位的烟花远程点火方法，其特征在于，主控制器控制不同种类烟花按照预设的顺序燃放之前，接收外部输入的燃放控制文件；燃放控制文件包括不同种类烟花的点燃顺序信号。

7.一种基于UWB定位的烟花远程点火装置，用于权利要求1-6任一项所述的基于UWB定位的烟花远程点火方法，其特征在于，包括

通讯装置，通讯装置与基站通讯，基站获取全部烟花的位置信号，并将全部烟花的位置信号传输至主控制器；

接收装置，置于烟花的底座内，接收主控制器发送的燃放命令，主控制器的燃放命令用于控制不同种类烟花按照预设的顺序燃放。

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