CN112148243A - 无线点光源定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线照明技术领域，公开了一种无线点光源定位系统及方法，包括多个可进行信息收发传递的点光源以及至少三个可与点光源通信传输的基站；每个点光源都包括一个用来唯一识别的物理地址和一个用来与基站进行通信传输的读写地址；至少三个基站处于不同直线位置上，至少三个基站通过彼此之间的位置构建空间坐标系；空间坐标系内的每个基站通过与每个点光源之间的通信传输，确定每个点光源在空间坐标系中的空间位置；基站将每个点光源确定的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。本发明有效解决多个点光源定位难的问题。

Description

无线点光源定位系统及方法

技术领域

本发明涉及无线照明技术领域，具体涉及一种无线点光源定位系统及方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对光源除了照明需求以外，更多了对图案显示和文字显示的需求。例如，在大型实景表现现场、演唱会现场等，除了常规的灯光照明和舞台效果的灯光颜色变换外，也需要对特定图案、文字进行显示和实时更换。

现在大多数通过显示屏或者整体的LED屏来进行图案、文字显示，但是这样的显示装置都过于巨大，给运输和安装都带来不便。更重要的是，现有的这些显示装置，不够灵活，一般固定安装在某个位置之后就很难进行更换，已经不太能满足现在越来越灵活多变的现场表演需求。

为了应对现场表演和展示更加灵活的需求，现在有人提出用独立的具有信息收发传递功能的多个点光源，通过读写地址接收部分图案或者文字的显示信息，使在空间位置上相邻的所有点光源一起呈现出完整的图案和文字。但是，现在在点光源定位上操作非常麻烦，需要提前人为确定每个点光源实际在现场中的空间位置，然后针对相邻空间位置的光源给与相邻读写地址，才能使整个完整的图案和文字的显示信息能够通过分割后发送给每个点光源，使所有点光源完整呈现出正确的图案和文字。现在的定位太过依赖人工操作，不仅耗时长而且出错率高。

发明内容

本发明意在解决现有点光源定位过于依赖人工操作，耗时长且错误率高的问题。

为解决以上问题，提供如下方案：

本方案中的无线点光源定位系统，包括多个可进行信息收发传递的点光源以及至少三个可与点光源通信传输的基站；每个点光源都包括一个用来唯一识别的物理地址和一个用来与基站进行通信传输的读写地址；至少三个基站处于不同直线位置上，至少三个基站通过彼此之间的位置构建空间坐标系；空间坐标系内的每个基站通过与每个点光源之间的通信传输，确定每个点光源在空间坐标系中的空间位置；基站将每个点光源确定的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。

本方案的优点在于：

通过至少三个基站自动建立起来空间坐标系，使随机放置的点光源能够分别通过与空间坐标系中的所有基站进行通信，确定每个点光源在空间坐标系中的空间位置。直接通过空间坐标系内的基站，将每个点光源的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。采用现有技术，只需要改变物理地址和读写地址的对应关系，就可以使相邻空间位置的点光源具有相邻的读写地址，使按照读写地址进行切割发送的显示信息，能够被相邻的点光源显示拼接成一个完整的显示内容。

本方案的定位，是通过基站和点光源之间的通信传输，自动完成的，有效避免了人工操作带来的耗时长，容易出错的问题。

进一步，所述基站为移动基站。

基站可移动，方便根据实际的现场环境，进行基站的位置调节，使建立起来的空间坐标系更加准确，覆盖全面。

进一步，所述基站为手持基站。

手持基站体积小，移动灵活，便于快速定位，能够适应多种不同的现场场景。

进一步，所述基站与点光源之间通过红外线进行通信传输，或者基站与点光源之间通过蓝牙通信传输，或者基站与点光源之间通过无线电波进行网络通信传输。

基站和点光源之间的通信传输方式多样，可以采用现有技术中的任意一种传输方式，例如红外线传输、蓝牙传输或者常用的无线电波网络传输等。

进一步，基站上设有摄像头和与摄像头连接的图像识别处理器；基站通过摄像头拍摄各个点光源的闪烁情况，通过图像识别处理器识别出每个点光源的物理地址和读写地址的对应关系。

基站通过摄像头拍摄的方式，直接将点光源闪烁情况拍摄下来，通过图像识别处理器，快速识别出每个点光源的闪烁状态和在图像中的位置，通过图像识别处理器中现有的位置计算公式，将每个点光源在拍摄图像中的位置转换为在空间坐标系中的空间位置。

进一步，相邻空间位置的点光源的读写地址相近，所有点光源通过各自的读写地址接收到的显示信息可拼接成一个整体的显示内容。

方便灵活布置点光源，来针对现场环境形成一个灵活的可变的显示屏幕，这个显示屏幕可以非常巨大，但却能够不会给安装运输，以及定位显示带来额外的麻烦。

进一步，所述显示内容包括显示图案和\或显示文字。

显示内容，根据实际设置情况，可以是图案、文字或者图案和文字一起出现的显示内容。

进一步，所述点光源上设置用来识别并判断相邻点光源位置的位置识别器，以及与位置识别器连接的提示器；当位置识别器检测到该点光源相邻的点光源超出预设相邻距离后，提示器发出提示信息。

通过位置识别器，可以时刻监控相邻点光源的相对位置，点光源如果相距过远，会影响整个点光源形成的屏幕的显示效果，因此，当相邻点光源的当前距离超过预设相邻距离的时候，提示器会通过发送提示信息的方式进行报警，使工作人员能够及时将超出预设相邻距离的点光源放回到合适距离范围内。

本发明还提供一种无线点光源定位方法，包括以下步骤：

步骤一，将多个可进行收发通信的点光源随机布置在场地位置上；将至少三个基站随机布置在点光源的周围，使至少三个基站不在同一条直线上；

步骤二，分别启动基站和点光源；至少三个基站彼此通信传输识别出彼此相对位置，这些基站构建形成空间坐标系；空间坐标系内的所有基站分别与每个点光源通信传输识别出每个点光源与每个基站的相对位置，形成每个点光源在空间坐标系的空间位置；

步骤三，基站将每个点光源的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。

本方法的优点在于：

通过本方法，能够通过基站与基站之间的通信传输，自动识别基站之间的相对位置，建立起空间坐标系。通过基站与点光源之间的通信传输，能够自动将点光源的实际位置，转化为用空间坐标系表示的空间位置。而在基站和点光源的通信过程中，通过识别到的物理地址和读写地址，能够使每个点光源的物理地址、读写地址和空间位置进行一一对应，只需要更改读写地址，就能够做到相邻空间地址的点光源具有相邻读写地址，便于快速进行显示内容的拆分和传送。

通过本方法，节约了点光源的布置时间，能够快速完成点光源定位，方便所有点光源快速拼接成一个显示屏进行显示内容显示。

进一步，点光源通过内部设置的位置识别器识别相邻点光源与该点光源之间的当前距离，若当前距离超出预设相邻距离时，与位置识别器连接的提示器发出提示信息进行提示。

通过位置识别器，使相邻点光源之间的当前距离得到保证，避免出现因为相邻点光源当前距离过大而影响整个拼接屏幕的显示效果。通过提示器，能够及时提醒将超出预设相邻距离的点光源调整回适当的距离范围内，有效保障整个拼接屏幕的显示效果。

附图说明

图1为本发明实施例一的逻辑框图。

图2为本发明实施例七中基站的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：基站主体1、按键2、把手3、转动环4、基站天线5、信号增强片6。

实施例基本如附图1所示：本实施例中的无线点光源定位系统，包括多个可进行信息收发传递的点光源以及至少三个可与点光源通信传输的基站；基站与基站之间能够进行相互通信传输，基站与点光源之间能够进行相互通信传输，点光源也点光源之间也能进行相互的通信传输。

每个点光源上设置用来识别并判断相邻点光源位置的位置识别器，以及与位置识别器连接的提示器；当位置识别器检测到该点光源相邻的点光源超出预设相邻距离后，提示器发出提示信息。

每个点光源都是一个具有信息接收和发送，且能够根据接收到的显示信息进行显示的独立光源。本实施例中的点光源，采用独立的具有信息收发功能的LED模块。

每个点光源都包括一个用来唯一识别的物理地址和一个用来与基站进行通信传输的读写地址；通过物理地址来唯一识别和标注每个点光源，通过读写地址来使基站与点光源建立通信传输路径。

至少三个基站处于不同直线位置上，至少三个基站通过彼此之间的位置构建空间坐标系；当基站只有三个的时候，构建具有长度坐标和宽度坐标的二维空间坐标系，当基站有四个的时候，构建具有长度坐标、宽度坐标和高度坐标的三维空间坐标系。

本实施例中，采用四个基站，构建形成三维空间坐标系。

空间坐标系内的每个基站通过与每个点光源之间的通信传输，确定每个点光源与每个基站之间的距离，通过基站彼此之间的距离和设置的角度，根据勾股定理和三角函数公式，计算出每个点光源的长度坐标、宽度坐标和高度坐标，形成每个点光源被空间坐标系坐标化表示出来的空间位置。

基站将每个点光源确定的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。

本实施例中，基站上设有摄像头和与摄像头连接的图像识别处理器以及与图像识别处理器连接的存储器；基站通过摄像头拍摄各个点光源的闪烁情况，通过图像识别处理器识别出每个点光源的物理地址和读写地址的对应关系。

基站通过摄像头拍摄的方式，直接将点光源闪烁情况拍摄下来，通过图像识别处理器，快速识别出每个点光源的闪烁状态和在图像中的位置，通过图像识别处理器中现有的位置计算公式，将每个点光源在拍摄图像中的位置转换为在空间坐标系中的空间位置。

本实施例中的基站为移动基站。基站可移动，方便根据实际的现场环境，进行基站的位置调节，使建立起来的空间坐标系更加准确，覆盖全面。

通过无线点光源定位系统，将每个点光源的空间位置、物理地址和读写地址进行一一对应后，只需要按照现有技术，将相邻空间位置对应的读写地址中写入对应显示内容拆分后的显示信息，就能够使相邻点光源一起，拼接显示出完整的显示内容。方便灵活布置点光源，来针对现场环境形成一个灵活的可变的显示屏幕，这个显示屏幕可以非常巨大，但却能够不会给安装运输，以及定位显示带来额外的麻烦。

显示内容，根据实际设置情况，可以是图案、文字或者图案和文字一起出现的显示内容。

本实施例中的无线点光源定位系统，能够广泛运用在演唱会的应援灯、实景表演舞台上布置的单个灯板等实际场景中，对于单个的应援灯或者灯板，在前期只需要随机布置，后面就能够自动完成定位，方便显示内容的实时投放和显示。

具体实施过程如下：

采用以上无线点光源定位系统进行定位的时候，首先，将多个可进行收发通信的点光源随机布置在场地位置上；将至少三个基站随机布置在点光源的周围，使至少三个基站不在同一条直线上；然后，分别启动基站和点光源；至少三个基站彼此通信传输识别出彼此相对位置，这些基站构建形成空间坐标系；空间坐标系内的所有基站分别与每个点光源通信传输识别出每个点光源与每个基站的相对位置，形成每个点光源在空间坐标系的空间位置；第三，基站将每个点光源的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。

在进行点光源定位过程中，点光源通过内部设置的位置识别器识别相邻点光源与该点光源之间的当前距离，若当前距离超出预设相邻距离时，与位置识别器连接的提示器发出提示信息进行提示。本实施例中的提示器为现有蜂鸣器或者语音播报模块，通过蜂鸣器或者语音播报模块进行发声报警。提示信息为声音信息。通过位置识别器，使相邻点光源之间的当前距离得到保证，避免出现因为相邻点光源当前距离过大而影响整个拼接屏幕的显示效果。通过提示器，能够及时提醒将超出预设相邻距离的点光源调整回适当的距离范围内，有效保障整个拼接屏幕的显示效果。

通过本方法，能够通过基站与基站之间的通信传输，自动识别基站之间的相对位置，建立起空间坐标系。通过基站与点光源之间的通信传输，能够自动将点光源的实际位置，转化为用空间坐标系表示的空间位置。而在基站和点光源的通信过程中，通过识别到的物理地址和读写地址，能够使每个点光源的物理地址、读写地址和空间位置进行一一对应，只需要更改读写地址，就能够做到相邻空间地址的点光源具有相邻读写地址，便于快速进行显示内容的拆分和传送。

通过本方法，节约了点光源的布置时间，能够快速完成点光源定位，方便所有点光源快速拼接成一个显示屏进行显示内容显示。

通过四个基站自动建立起来三维空间坐标系，使随机放置的点光源能够分别通过与空间坐标系中的所有基站进行通信，确定每个点光源在空间坐标系中的空间位置。直接通过空间坐标系内的基站，将每个点光源的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。采用现有技术，只需要改变物理地址和读写地址的对应关系，就可以使相邻空间位置的点光源具有相邻的读写地址，使按照读写地址进行切割发送的显示信息，能够被相邻的点光源显示拼接成一个完整的显示内容。使本实施例中的无线点光源定位系统，能够适应任何长宽高条件限制的现场环境。

而通过无线点光源上位置识别器和提示器的设置，可以时刻监控相邻点光源的相对位置，点光源如果相距过远，会影响整个点光源形成的屏幕的显示效果，因此，当相邻点光源的当前距离超过预设相邻距离的时候，提示器会通过发送提示信息的方式进行报警，使工作人员能够及时将超出预设相邻距离的点光源放回到合适距离范围内。这样就可以避免应援灯或者灯板掉落，被人群挤偏，或者被遮盖等各种原因导致的当前距离超范围或者相邻点光源识别不到的情况，能够最大限度保障显示效果，提供出高质量的显示效果。

本实施例中，点光源上嵌入有蓝牙BLE模块，相邻点光源通过蓝牙BLE模块识别彼此的当前距离，通过点光源内安装的与蓝牙BLE模块连接的微控制器进行当前距离和预设相邻距离的判断。

本实施例中，基站与点光源之间采用现在通用的无线电波网络传输方式进行通信连接。通过基站构建出局部网络，也可以直接连入互联网中，使基站和点光源在网络内进行信息传输。

实施例二

本实施例中，点光源物理地址和读写地址的对应关系可以更改，在基站识别出每个点光源的空间位置后，基站通过将每个点光源的空间位置和物理地址进行对应，并按照空间位置更改每个点光源物理地址对应的读写地址，并将新的读写地址通过现有手段写入到对应的点光源中，使相邻空间位置的点光源具有相邻的读写地址，方便显示内容进行快速拆分后直接对应读写地址进行快速发送。

实施例三

本实施例中，基站为手持基站。基站的顶端安装有能够向上伸出的基站天线，基站天线的外围安装有可以变换角度的多个信号增强片，信号增强片为弧形片状结构，所有信号增强片转动连接在基站天线外围。随着信号增强片转动，对基站天线各个方向发出去的信号起到聚拢增强的作用。本实施例中的手持基站体积小，移动灵活，便于快速定位，能够适应多种不同的现场场景。

实施例四

本实施例中基站与点光源之间通过红外线进行通信传输，通过安装在彼此上面的红外线接收器和发射器来确定点光源和基站之间的相对距离，通过基站安装时的各个基站之间的偏转角度，利用三角函数计算出每个点光源坐标化的空间位置。

实施例五

本实施例中基站与点光源之间通过蓝牙通信传输，本实施例中基站上安装的是具有广播模式的蓝牙通信模块。

实施例六

本实施例中，基站和点光源之间通过NFC进行通信传输。

实施例七

如图2所示，本实施例中，基站为手持移动基站，包括长方体结构的基站主体1和伸出基站主体1的基站天线5。

基站主体1内安装有中央处理器，以及与中央处理器连接的传输模块、存储器和微型电动机。基站主体1的顶端开有环形槽，环形槽上安装有环形结构的转动环4，转动环4与微型电动机向上竖直设置的输出轴连接，微型电动机带动转动环4转动。

传输模块，用来与其他用于无线点光源定位的移动基站和各个点光源进行通信传输，通过设置在基站主体1内的传输模块，使工作人员拿着的移动基站能够与其他移动基站和各个点光源进行通信传输。

传输模块可以为红外线收发模块，或者蓝牙通信传输模块，或者无线电波网络传输模块。本实施例中的传输模块为无线电波网络传输模块，即基站与基站之间，基站与点光源之间采用无线电波进行网络传输。

基站天线5为现有的可上下伸缩基站天线5；基站天线5与传输模块连接，基站天线5从基站主体1顶端的孔洞伸出基站主体1，基站天线5安装在转动环4的圆心位置处，转动环4可绕着基站天线5转动，转动环4的顶面焊接有向上伸出四根的支撑杆，支撑杆的顶端焊接有安装环，安装环位于基站天线5在伸到最长状态下的顶端端部；安装环上连接有四个弧形的信号增强片6；信号增强片6随着安装环的转动而转动；每个信号增强片6均覆盖基站天线5顶端所在位置；所有信号增强片6周向均匀分布在基站天线5外。

信号增强片6通过螺栓连接在安装环上，安装环上设有用来调节信号增强片6角度的调节块。通过调节块，能够调节信号增强片6与安装环的夹角范围，便于根据不同现场环境，调节到最适合的信号增强状态。调节块为扇形块状结构，调节块套上开有套在安装环上的套孔，调节块的弧形端上具有锯齿部，信号增强片6的背面安装有用来与锯齿部啮合的齿条。通过锯齿部和齿条的相对运动，能够调节信号增强片6与安装环的夹角范围，方便调节到最适合的位置，对基站天线5信号进行增强后发送出去。

基站主体1上安装有用来向中央处理器输入预设命令的8个按键2。8个按键2上输入了预设命令，按动按键2，按键2内的预设命令输入到中央处理器中，使基站主体1完成对应的控制功能。

基站主体1的两侧向外设有供双手握持的把手3。把手3在基站天线5两侧对称设置，把手3为圆弧结构，把手3与基站主体1之间设有供手穿过的弧形空间。弧形空间的设置，使手可以整体穿过弧形空间，便于在操作时按动各个按键2。

本方案移动基站结构简单，便于携带，方便在现场舞台或者表演场景进行使用。通过基站天线5外信号增强片6的设置，方便将基站天线5信号增强之后发送出去，便于和其他的移动基站以及所有点光源进行通信传输，方便快速完成各个点光源的定位操作。通过本方案，能够有效降低人工操作步骤，快捷准确地完成现场点光源定位。

采用本实施例中的基站，基站的顶端安装有能够向上伸出的基站天线5，基站天线5的外围安装有可以变换角度的多个信号增强片6，信号增强片6为弧形片状结构，所有信号增强片6转动连接在基站天线5外围。随着信号增强片6转动，对基站天线5各个方向发出去的信号起到聚拢增强的作用。本实施例中的手持基站体积小，移动灵活，便于快速定位，能够适应多种不同的现场场景。

实施例八

本实施例中，点光源的外表面安装有抗干扰器以及与抗干扰器连接的提示器，通过抗干扰器能够抗击外界带来的会对信号传输带来干扰的声光信号。通过提示器提示已经检测到的干扰信号。本实施例中的提示器为现有的语音播报模块，本实施例中的抗干扰器为现有声光抗干扰器。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.无线点光源定位系统，其特征在于，包括多个可进行信息收发传递的点光源以及至少三个可与点光源通信传输的基站；每个点光源都包括一个用来唯一识别的物理地址和一个用来与基站进行通信传输的读写地址；至少三个基站处于不同直线位置上，至少三个基站通过彼此之间的位置构建空间坐标系；空间坐标系内的每个基站通过与每个点光源之间的通信传输，确定每个点光源在空间坐标系中的空间位置；基站将每个点光源确定的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。

2.根据权利要求1所述的无线点光源定位系统，其特征在于，所述基站为移动基站。

3.根据权利要求2所述的无线点光源定位系统，其特征在于，所述基站为手持基站。

4.根据权利要求1所述的无线点光源定位系统，其特征在于，所述基站与点光源之间通过红外线进行通信传输，或者基站与点光源之间通过蓝牙通信传输，或者基站与点光源之间通过无线电波进行网络通信传输。

5.根据权利要求1所述的无线点光源定位系统，其特征在于，基站上设有摄像头和与摄像头连接的图像识别处理器；基站通过摄像头拍摄各个点光源的闪烁情况，通过图像识别处理器识别出每个点光源的物理地址和读写地址的对应关系。

6.根据权利要求1所述的无线点光源定位系统，其特征在于，相邻空间位置的点光源的读写地址相近，所有点光源通过各自的读写地址接收到的显示信息可拼接成一个整体的显示内容。

7.根据权利要求6所述的无线点光源定位系统，其特征在于，所述显示内容包括显示图案和\或显示文字。

8.根据权利要求1所述的无线点光源定位系统，其特征在于，所述点光源上设置用来识别并判断相邻点光源位置的位置识别器，以及与位置识别器连接的提示器；当位置识别器检测到该点光源相邻的点光源超出预设相邻距离后，提示器发出提示信息。

9.无线点光源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将多个可进行收发通信的点光源随机布置在场地位置上；将至少三个基站随机布置在点光源的周围，使至少三个基站不在同一条直线上；

步骤二，分别启动基站和点光源；至少三个基站彼此通信传输识别出彼此相对位置，这些基站构建形成空间坐标系；空间坐标系内的所有基站分别与每个点光源通信传输识别出每个点光源与每个基站的相对位置，形成每个点光源在空间坐标系的空间位置；

步骤三，基站将每个点光源的空间位置与其物理地址和读写地址进行一一对应。

10.根据权利要求9所述的无线点光源定位方法，其特征在于，点光源通过内部设置的位置识别器识别相邻点光源与该点光源之间的当前距离，若当前距离超出预设相邻距离时，与位置识别器连接的提示器发出提示信息进行提示。

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