CN116978319B - 一种分布式led信息显示系统及控制方法 - Google Patents

一种分布式led信息显示系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及分布式控制技术领域，更进一步地，涉及一种分布式LED信息显示系统及控制方法。所述系统包括：LED显示矩阵和分布式控制系统；所述LED显示矩阵包括多个LED显示单元；所述LED显示单元彼此之间相互独立，被单独控制；所述分布式控制系统包括多个控制节点和一个控制中心；所述控制节点彼此之间相互独立，每个控制节点参与控制多个LED显示单元；所述控制中心在接收到待显示信息后，将待显示信息编码为二维的信息矩阵，每个矩阵元素表示一个特定的LED显示单元所显示的颜色。通过分布式控制、并行处理和优化显示效果，实现了灵活性高、高效性能、节约资源和能源、优化显示效果等优点。

Description

一种分布式LED信息显示系统及控制方法
技术领域
本发明属于分布式控制技术领域，具体涉及一种分布式LED信息显示系统及控制方法。
背景技术
LED（Light Emitting Diode）显示技术已经在各种应用领域中得到广泛应用，如室内和室外的广告牌、大屏幕显示墙、信息显示板等。传统的LED显示系统通常由中央控制单元和LED显示单元组成。中央控制单元负责接收和处理待显示的信息，并将控制信号发送到LED显示单元。LED显示单元根据接收到的控制信号来控制LED的亮度、颜色和显示效果。
然而，传统的中央控制式LED显示系统存在一些问题。首先，由于中央控制单元的集中式设计，系统的处理和响应速度受到限制。当LED显示矩阵较大或需要高刷新率时，中央控制单元可能无法及时更新和控制所有LED显示单元，导致显示效果的延迟和不连贯。其次，由于中央控制单元的负荷集中，系统的可扩展性受到限制。当需要增加LED显示单元或调整显示布局时，必须调整中央控制单元的计算能力和通信带宽，增加了系统的复杂性和成本。
另外，现有的LED显示系统中，控制节点和LED显示单元之间的通信也存在一些问题。在集中式控制系统中，控制节点之间的通信通常通过中央控制单元进行中转。这种方式不仅增加了通信延迟，还对中央控制单元的处理能力和通信带宽提出了更高的要求。此外，由于所有的控制信号都必须通过中央控制单元进行处理和转发，一旦中央控制单元发生故障，整个系统的可用性和可靠性将受到影响。
此外，现有的LED显示系统在优化显示效果方面也存在一些局限性。传统的系统通常只能通过中央控制单元的统一调节来控制LED的亮度和颜色。然而，不同的LED显示单元之间存在距离差异、环境光条件不同等问题，导致显示效果不一致。传统系统无法针对每个LED显示单元进行个别调节和优化，影响了整体显示效果的质量和一致性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种分布式LED信息显示系统及控制方法，通过分布式控制、并行处理和优化显示效果，实现了灵活性高、高效性能、节约资源和能源、优化显示效果等优点。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种分布式LED信息显示系统，系统包括：LED显示矩阵和分布式控制系统；LED显示矩阵包括多个LED显示单元；LED显示单元彼此之间相互独立，被单独控制；分布式控制系统包括多个控制节点和一个控制中心；控制节点彼此之间相互独立，每个控制节点参与控制多个LED显示单元；控制中心在接收到待显示信息后，将待显示信息编码为二维的信息矩阵，每个矩阵元素表示一个特定的LED显示单元所显示的颜色，然后将信息矩阵划分为多个子矩阵，将每个子矩阵发送给一个控制节点；控制节点基于接收到的子矩阵，控制LED显示单元进行显示。
进一步的，控制中心将获取每个LED显示单元基于信息矩阵中的每个元素显示颜色时的所需要的时间，计算表示成本，以及获取控制节点之间的通信成本，再将信息矩阵划分为多个子矩阵，将子矩阵发送给控制节点，以控制LED显示单元进行显示时，每个控制节点将表示成本和通信成本之和为最小值作为控制LED显示的约束条件，更新子矩阵，再基于更新的子矩阵，控制LED显示单元进行显示。
一种分布式LED信息显示控制方法，方法包括以下步骤：
步骤1：生成分布式控制系统的加权图；加权图的顶点集合中的每个顶点对 应于分布式控制系统中的每个控制节点，边集合中的每条边对应于控制节点之间的信号 连接，边的权重对应于控制节点之间的通信成本。
步骤2：将待显示信息编码为一个二维的信息矩阵；信息矩阵中每个矩阵元素 表示一个特定的LED显示单元所显示的颜色。
步骤3：输入信息矩阵和加权图；使用图分割算法将信息矩阵划分为个子 矩阵，其中是控制节点的数量；让表示第个子矩阵；为每个控制节点分配一个子矩 阵。
步骤4：计算每个控制节点的子矩阵的表示成本，并将其与其他控制节 点共享；使用图搜索算法在加权图中找到每个控制节点的总成本最小的分布方式，作为 最佳分布方式；根据每个控制节点的最佳分布方式更新其子矩阵；总成本包括表示成 本和通信成本。
步骤5：并行地将所有控制节点的子矩阵转换为其参与控制的LED显示单元的 显示颜色；当所有控制节点都完成将所有其自身的子矩阵转换为其参与控制的LED显 示单元的显示颜色时，LED显示矩阵显示出完整的待显示信息。
进一步的，子矩阵的表示成本使用如下公式计算得到：
。
其中，为子矩阵中每个元素的处理时间；总成本使用如下公式计算得到：
。
其中，表示子矩阵所对应的控制节点与子矩阵所对应的控制节 点之间的通信成本。
进一步的，图分割算法将信息矩阵划分为个子矩阵的方法包括：
图分割算法首先找到一种划分方式，将加权图划分为个子图，分别 为，使得各个子图之间的边的权重之和最小，图分割算法使用如下 公式进行表示：
。
基于每个子图所包含的顶点，得到其包含的控制节点，进而得到参与控制的LED显 示单元，根据每个LED显示单元与信息矩阵中的矩阵元素的对应关系，将信息矩阵划分 为个子矩阵，每个子矩阵对应一个子图。
进一步的，如果子矩阵所对应的控制节点参与控制的所有LED显示单元和所对应的控制节点参与控制的所有LED显示单元的中心坐标分别为和，则通信成本使用如下公式进行表示：
。
进一步的，图搜索算法使用如下公式进行表示：
。
对于加权图和控制节点，图搜索算法寻找一条从控制节点出发的路 径，使得路径上的边的权重之和最小；表示加权图中从控制节点出 发的所有路径组成的路径集合。
进一步的，并行地将所有控制节点的子矩阵转换为其参与控制的LED显示单 元的显示颜色的方法包括：
为每个控制节点设置一个逻辑时钟，每当控制节点完成一个操作，逻辑时钟增加；当控制节点要与控制节点通信时，控制节点会发送一条包含其当前逻辑时钟的消息；当控制节点接收到这条消息时，使用如下公式将其逻辑时钟进行更新：
。
在逻辑时钟的控制下，并行地将所有控制节点的子矩阵转换为其参与控制的 LED显示单元的显示颜色。
进一步的，方法还包括：
步骤6：每个控制节点对参与控制的所有LED显示单元的亮度进行调整，具体包括：使用如下公式计算得到亮度值：
。
其中，为计算得到的LED显示单元亮度值，为LED显示单元与LED显示 单元的距离；为控制节点参与控制的LED显示单元的数量。
进一步的，其特征在于，距离使用如下公式计算得到：
。
其中，和分别是LED显示单元和LED显示单元的位置坐标。
本发明的一种分布式LED信息显示系统及控制方法，具有以下有益效果：
高度灵活性：分布式LED信息显示系统可以将LED显示矩阵划分为多个子矩阵，并由分布式控制系统进行独立控制。这种分布式的方式使得系统具有高度灵活性，可以适应不同尺寸、形状和布局的LED显示需求。系统可以根据具体要求动态分配和调整控制节点，从而灵活应对不同的显示场景。
并行处理和高效性能：通过将信息矩阵划分为多个子矩阵，并由独立的控制节点并行处理，分布式LED信息显示系统能够实现高效的处理和显示。这样可以提高系统的响应速度和并行处理能力，加快信息显示的更新和刷新频率，从而实现更流畅、连贯的视觉效果。
节约资源和能源：由于控制节点独立控制LED显示单元，系统可以灵活地分配计算资源和能源。每个控制节点只需要处理分配给它的子矩阵，避免了不必要的计算开销和能源浪费。这样可以实现资源和能源的有效利用，降低系统的总体能耗和运行成本。
优化显示效果：分布式控制系统根据信息矩阵和显示单元之间的关系，通过算法和优化技术调整LED显示单元的亮度、颜色和其他显示参数。这样可以实现对显示效果的精确控制和优化，提供更清晰、鲜艳和高质量的图像和信息显示。
可扩展性和可靠性：由于分布式控制系统的节点独立工作，系统具有良好的可扩展性和可靠性。当需要扩展系统规模时，可以简单地添加新的控制节点并重新分配子矩阵。此外，由于每个控制节点的独立性，系统具有高容错性，即使其中一个控制节点出现故障，其他节点仍然可以继续工作，确保系统的稳定性和持续性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种分布式LED信息显示系统的系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1：参考图1，一种分布式LED信息显示系统，系统包括：LED显示矩阵和分布式控制系统；LED显示矩阵包括多个LED显示单元；LED显示单元彼此之间相互独立，被单独控制；分布式控制系统包括多个控制节点和一个控制中心；控制节点彼此之间相互独立，每个控制节点参与控制多个LED显示单元；控制中心在接收到待显示信息后，将待显示信息编码为二维的信息矩阵，每个矩阵元素表示一个特定的LED显示单元所显示的颜色，然后将信息矩阵划分为多个子矩阵，将每个子矩阵发送给一个控制节点；控制节点基于接收到的子矩阵，控制LED显示单元进行显示。
具体的，LED显示矩阵是由多个LED显示单元组成的。每个LED显示单元是系统中最小的显示单元，它们可以独立控制，并且具有自己的亮度和颜色设置。通过组合多个LED显示单元，可以形成一个完整的LED显示矩阵，用于显示信息。分布式控制系统是负责控制LED显示矩阵的系统组件。它由多个控制节点和一个控制中心组成。每个控制节点负责控制一部分LED显示单元，并与控制中心进行通信。控制节点之间相互独立，每个控制节点负责处理分配给它的子矩阵。控制中心是分布式控制系统的核心部分。它接收待显示的信息，并将其编码为一个二维信息矩阵。信息矩阵中的每个元素代表一个特定的LED显示单元所显示的颜色。然后，控制中心将信息矩阵划分为多个子矩阵，并将每个子矩阵发送给对应的控制节点。控制节点是分布式控制系统中的组成部分，每个节点负责控制一部分LED显示单元。它们与控制中心进行通信，接收分配给它们的子矩阵。控制节点基于接收到的子矩阵，控制相应的LED显示单元进行显示操作，包括设置亮度、颜色和其他显示参数。通过这种分布式LED信息显示系统，可以实现对LED显示矩阵的灵活控制和管理。控制节点的分布和独立操作保证了系统的并行处理能力和可靠性。控制中心负责协调信息的分配和子矩阵的划分，以实现对整个系统的统一控制。这样的系统可以广泛应用于各种LED信息显示场景，如大屏幕显示墙、广告牌等。
实施例2：控制中心将获取每个LED显示单元基于信息矩阵中的每个元素显示颜色时的所需要的时间，计算表示成本，以及获取控制节点之间的通信成本，再将信息矩阵划分为多个子矩阵，将子矩阵发送给控制节点，以控制LED显示单元进行显示时，每个控制节点将表示成本和通信成本之和为最小值作为控制LED显示的约束条件，更新子矩阵，再基于更新的子矩阵，控制LED显示单元进行显示。
具体的，控制中心会获取每个LED显示单元基于信息矩阵中的每个元素显示颜色所需要的时间。这可以通过预先定义的显示算法、硬件性能和处理能力等因素来确定。然后，根据每个LED显示单元的显示时间和信息矩阵的大小，计算表示成本。表示成本是指处理每个LED显示单元的时间和资源消耗。基于表示成本和通信成本的考虑，控制中心将信息矩阵划分为多个子矩阵，并将每个子矩阵发送给相应的控制节点。控制节点会根据其所接收到的子矩阵的表示成本和通信成本，更新子矩阵。更新可能涉及调整LED显示单元的颜色、亮度和其他参数，以优化显示效果并降低成本。
实施例3：一种分布式LED信息显示控制方法，方法包括以下步骤：
步骤1：生成分布式控制系统的加权图；加权图的顶点集合中的每个顶点对 应于分布式控制系统中的每个控制节点，边集合中的每条边对应于控制节点之间的信号 连接，边的权重对应于控制节点之间的通信成本。
使用了加权图来表示分布式控制系统的拓扑结构和通信成本。加权图是一个 图，由顶点集合和边集合组成。在这里，顶点集合中的每个顶点代表分布式控制系统 中的一个控制节点，而边集合中的每条边表示控制节点之间的信号连接。边的权重表 示相应的通信成本。
步骤2：将待显示信息编码为一个二维的信息矩阵；信息矩阵中每个矩阵元素 表示一个特定的LED显示单元所显示的颜色。
将待显示的信息编码为一个二维信息矩阵。这个矩阵的每个元素代表一个特 定的LED显示单元所显示的颜色。通过将信息转化为矩阵形式，可以更好地进行处理和分 配。
步骤3：输入信息矩阵和加权图；使用图分割算法将信息矩阵划分为个子 矩阵，其中是控制节点的数量；让表示第个子矩阵；为每个控制节点分配一个子矩 阵。
使用图分割算法将信息矩阵划分为个子矩阵，其中是控制节点的数量。图分 割算法的目标是将矩阵划分为合适的子矩阵，以便进行并行处理。常见的图分割算法包括 谱聚类、k-means算法等，这些算法可以基于图的特征和连接关系来进行划分。
步骤4：计算每个控制节点的子矩阵的表示成本，并将其与其他控制节 点共享；使用图搜索算法在加权图中找到每个控制节点的总成本最小的分布方式，作为 最佳分布方式；根据每个控制节点的最佳分布方式更新其子矩阵；总成本包括表示成 本和通信成本。
计算每个控制节点所分配的子矩阵的表示成本。这个成本可以考虑到 矩阵的大小、像素点的处理等因素。同时，还考虑了通信成本，即控制节点之间的信号传输 开销。通过使用图搜索算法，在加权图中找到每个控制节点的总成本最小的分布方式，即 表示成本和通信成本的综合考虑。这样可以确定最佳的分布方式，并更新每个控制节点的 子矩阵。
步骤5：并行地将所有控制节点的子矩阵转换为其参与控制的LED显示单元的 显示颜色；当所有控制节点都完成将所有其自身的子矩阵转换为其参与控制的LED显 示单元的显示颜色时，LED显示矩阵显示出完整的待显示信息。
所有控制节点并行地将自己所控制的子矩阵转换为其参与控制的LED显示单 元的显示颜色。通过并行处理，可以提高处理效率和实时性。当所有控制节点完成将其自身 的子矩阵转换为LED显示颜色时，LED显示矩阵将展示出完整的待显示信息。
具体的，这种分布式LED信息显示控制方法通过将信息矩阵划分为多个子矩阵并进行并行进行处理，实现了分布式的LED信息显示控制。通过使用加权图来考虑节点之间的通信成本，并利用图分割算法将信息矩阵划分为多个子矩阵，可以使得控制节点之间的负载均衡。同时，通过计算表示成本和通信成本，找到每个控制节点的最佳分布方式，可以有效地减少系统的总成本。
这种方法的优点之一是并行处理能力。通过将信息矩阵划分为多个子矩阵，并由每个控制节点并行地处理自己分配的子矩阵，可以实现高效的信息显示。另外，通过考虑通信成本和最佳分布方式，可以最大限度地减少通信开销，提高系统的整体性能。
在实际应用中，该方法可以用于各种分布式LED信息显示系统，如大屏幕显示墙、LED广告牌等。通过合理划分和分配信息矩阵，可以实现高质量的显示效果，并能够灵活应对不同规模和拓扑结构的系统要求。
实施例4：子矩阵的表示成本使用如下公式计算得到：
。
子矩阵的表示成本是用来衡量处理子矩阵中每个元素所需要的时间。公 式中的代表每个元素的处理时间，而表示子矩阵的大小（元素的数量）。乘积即表示子矩阵的总处理时间。这个表示成本反映了控制节点处理子矩阵所 需的计算资源消耗。
其中，为子矩阵中每个元素的处理时间；总成本使用如下公式计算得到：
。
其中，表示子矩阵所对应的控制节点与子矩阵所对应的控制节 点之间的通信成本。
总成本是用来评估控制节点的成本，考虑了子矩阵的表示成本和控制节点 之间的通信成本。表示成本是子矩阵的成本，而表示控制节点与其 他控制节点之间的通信成本之和。通信成本表示子矩阵所对应的控制节点与子 矩阵所对应的控制节点之间的通信成本。通过将表示成本和通信成本相加，可以得到 控制节点的总成本。
表示成本是指处理子矩阵中每个元素所需的计算资源和时间。它反映了控制节点处理子矩阵的计算开销。在给定的系统中，处理时间可以通过实际的计算速度和算法的复杂性来确定。因此，表示成本可以看作是控制节点处理子矩阵所需的计算成本。
通信成本是指控制节点之间进行信息传输所产生的成本。在这种分布式LED信息 显示控制方法中，控制节点之间通过信号连接进行通信。通信成本可以表示为控制节点之 间传输信息所需要的时间、带宽消耗、能量消耗等。在公式中，表示子矩阵所对 应的控制节点与子矩阵所对应的控制节点之间的通信成本。
通过考虑表示成本和通信成本，可以综合评估每个控制节点的总成本。表示成本反映了控制节点内部处理子矩阵的计算开销，而通信成本考虑了控制节点之间的信息传输开销。通过最小化总成本，可以找到最佳的分布方式，以实现系统性能的优化和资源的有效利用。
实施例5：图分割算法将信息矩阵划分为个子矩阵的方法包括：
图分割算法首先找到一种划分方式，将加权图划分为个子图，分别 为，使得各个子图之间的边的权重之和最小，图分割算法使用如下 公式进行表示：
。
基于每个子图所包含的顶点，得到其包含的控制节点，进而得到参与控制的LED显 示单元，根据每个LED显示单元与信息矩阵中的矩阵元素的对应关系，将信息矩阵划分 为个子矩阵，每个子矩阵对应一个子图。
具体的，通过优化这个目标函数，图分割算法可以找到最优的子图划分方式，使得总的通信成本最小化。
根据每个子图包含的顶点，可以确定它们所对应的控制节点。进而，根据控制节点 与信息矩阵中的矩阵元素的对应关系，将信息矩阵划分为个子矩阵。每个子矩阵对 应一个子图，其中的元素表示该子矩阵所控制的LED显示单元的颜色。
通过图分割算法，可以将信息矩阵按照最优的方式划分为多个子矩阵，以便进 行并行处理，并减少节点之间的通信开销。这样可以提高分布式LED信息显示系统的效率和 性能。
实施例6：如果子矩阵所对应的控制节点参与控制的所有LED显示单元和所对应的控制节点参与控制的所有LED显示单元的中心坐标分别为和，则通信成本使用如下公式进行表示：
。
通信成本表示子矩阵所对应的控制节点参与控制的所有LED显示单元 的中心坐标与子矩阵所对应的控制节点参与控制的所有LED显示单元的 中心坐标之间的欧几里德距离。通过计算和的 平方和再开平方根，可以得到两个控制节点之间的通信成本。这个通信成本反映了LED显示 单元之间的物理距离和通信开销之间的关系。
实施例7：图搜索算法使用如下公式进行表示：
。
对于加权图和控制节点，图搜索算法寻找一条从控制节点出发的路 径，使得路径上的边的权重之和最小；表示加权图中从控制节点出 发的所有路径组成的路径集合。
图搜索算法用于寻找从控制节点出发的路径，使得路径上的边的权重之和最小。 在这里，路径表示从控制节点出发的一条连接路径，经过图中的边。目标是找到一条路 径，使得路径上的边的权重之和最小。
公式中的表示在加权图中，从控制节点 出发的所有路径组成的路径集合中，找到使得路径上的边的权重之和最小的路 径。通过最小化路径上的通信成本，可以找到控制节点的最佳分布方式，以减少总的通信 开销。
实施例8：并行地将所有控制节点的子矩阵转换为其参与控制的LED显示单元 的显示颜色的方法包括：
为每个控制节点设置一个逻辑时钟，每当控制节点完成一个操作，逻辑时钟增加；当控制节点要与控制节点通信时，控制节点会发送一条包含其当前逻辑时钟的消息；当控制节点接收到这条消息时，使用如下公式将其逻辑时钟进行更新：
。
在逻辑时钟的控制下，并行地将所有控制节点的子矩阵转换为其参与控制的 LED显示单元的显示颜色。
具体的，在逻辑时钟的控制下，所有控制节点可以并行地将自己所控制的子矩阵转换为其参与控制的LED显示单元的显示颜色。逻辑时钟的使用确保了节点之间的操 作顺序和同步。
通过使用逻辑时钟来协调节点之间的操作，可以实现并行地将所有控制节点的子矩阵转换为LED显示颜色的过程。每个节点通过逻辑时钟的更新来确保操作的顺序和一致性。这样可以提高处理效率，并保证LED显示矩阵能够展示出完整的待显示信息。
实施例9：方法还包括：
步骤6：每个控制节点对参与控制的所有LED显示单元的亮度进行调整，具体包括：使用如下公式计算得到亮度值：
。
其中，为计算得到的LED显示单元亮度值，为LED显示单元与LED显示 单元的距离；为控制节点参与控制的LED显示单元的数量。
亮度值的计算基于距离的反比关系。每个LED显示单元的亮度值由与其距离较近 的其他显示单元的贡献累加而成。具体来说，对于每个LED显示单元，它与其他参与控制 的LED显示单元之间的距离越小，其亮度值越高。这是因为距离较近的LED显示单元 对当前LED显示单元的亮度有更大的影响。
通过使用上述亮度计算公式，控制节点可以根据LED显示单元之间的距离来调整每个LED显示单元的亮度。这样可以实现对显示效果的优化和调整，使得亮度分布更加均衡和自然。距离较近的LED显示单元将对亮度产生较大的影响，从而使整体显示效果更加平衡和细致。
实施例10：距离使用如下公式计算得到：
。
其中，和分别是LED显示单元和LED显示单元的位置坐标。
具体的，这部分计算采用了欧几里得距离公式。其中，是LED显示单元 的位置坐标，是LED显示单元的位置坐标。通过计算两个显示单元在水平方向和 垂直方向上的坐标差的平方和，然后取平方根，得到它们之间的欧几里得距离。
欧几里得距离是衡量两个点之间直线距离的一种常用方法。在这种情况下，使用欧几里得距离可以量化LED显示单元之间的空间距离，以便在计算亮度和进行其他操作时进行参考。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种分布式LED信息显示系统，其特征在于，所述系统包括：LED显示矩阵和分布式控制系统；所述LED显示矩阵包括多个LED显示单元；所述LED显示单元彼此之间相互独立，被单独控制；所述分布式控制系统包括多个控制节点和一个控制中心；所述控制节点彼此之间相互独立，每个控制节点参与控制多个LED显示单元；所述控制中心在接收到待显示信息后，将待显示信息编码为二维的信息矩阵，每个矩阵元素表示一个特定的LED显示单元所显示的颜色，然后将信息矩阵划分为多个子矩阵，将每个子矩阵发送给一个控制节点；控制节点基于接收到的子矩阵，控制LED显示单元进行显示；
所述控制中心将获取每个LED显示单元基于信息矩阵中的每个元素显示颜色时的所需要的时间，计算表示成本，以及获取控制节点之间的通信成本，再将信息矩阵划分为多个子矩阵，将子矩阵发送给控制节点，以控制LED显示单元进行显示时，每个控制节点将表示成本和通信成本之和为最小值作为控制LED显示的约束条件，更新子矩阵，再基于更新的子矩阵，控制LED显示单元进行显示；
用于实现上述系统的分布式LED信息显示控制方法，包括以下步骤：
步骤1：生成分布式控制系统的加权图G；所述加权图G的顶点集合V中的每个顶点对应于分布式控制系统中的每个控制节点，边集合E中的每条边对应于控制节点之间的信号连接，边的权重w对应于控制节点之间的通信成本；
步骤2：将待显示信息编码为一个二维的信息矩阵M；所述信息矩阵M中每个矩阵元素表示一个特定的LED显示单元所显示的颜色；
步骤3：输入信息矩阵M和加权图G；使用图分割算法将信息矩阵M划分为p个子矩阵，其中p是控制节点的数量；让M[i]表示第i个子矩阵；为每个控制节点i分配一个子矩阵M[i]；
步骤4：计算每个控制节点i的子矩阵M[i]的表示成本C[i]，并将其与其他控制节点共享；使用图搜索算法在加权图G中找到每个控制节点的总成本最小的分布方式，作为最佳分布方式；根据每个控制节点i的最佳分布方式更新其子矩阵M[i]；所述总成本包括表示成本和通信成本；
步骤5：并行地将所有控制节点的子矩阵M[i]转换为其参与控制的LED显示单元的显示颜色；当所有控制节点都完成将所有其自身的子矩阵M[i]转换为其参与控制的LED显示单元的显示颜色时，LED显示矩阵显示出完整的待显示信息。
2.如权利要求1所述的分布式LED信息显示系统，其特征在于，所述子矩阵M[i]的表示成本C[i]使用如下公式计算得到：
C[i]＝t·|M[i]|；
其中，t为子矩阵M[i]中每个元素的处理时间；所述总成本使用如下公式计算得到：
T[i]＝C[i]+∑j≠iw[i,j]；
其中，w[i,j]表示子矩阵M[i]所对应的控制节点与子矩阵M[j]所对应的控制节点之间的通信成本。
3.如权利要求2所述的分布式LED信息显示系统，其特征在于，所述图分割算法将信息矩阵M划分为p个子矩阵的方法包括：
图分割算法首先找到一种划分方式，将加权图G＝(V,E)划分为p个子图，分别为V1,V2…,…,Vp，使得各个子图之间的边e的权重w(e)之和最小，所述图分割算法使用如下公式进行表示：
基于每个子图所包含的顶点，得到其包含的控制节点，进而得到参与控制的LED显示单元，根据每个LED显示单元与信息矩阵M中的矩阵元素的对应关系，将信息矩阵M划分为p个子矩阵，每个子矩阵对应一个子图。
4.如权利要求3所述的分布式LED信息显示系统，其特征在于，如果子矩阵M[i]所对应的控制节点参与控制的所有LED显示单元和M[j]所对应的控制节点参与控制的所有LED显示单元的中心坐标分别为(x[i],y[i])和(x[j],y[j])，则通信成本w[i,j]使用如下公式进行表示：
5.如权利要求4所述的分布式LED信息显示系统，其特征在于，所述图搜索算法使用如下公式进行表示：
对于加权图G＝(V,E)和控制节点i，所述图搜索算法寻找一条从控制节点i出发的路径P，使得路径上的边e的权重w(e)之和最小；Paths(G,i)表示加权图G中从控制节点i出发的所有路径组成的路径集合。
6.如权利要求5所述的分布式LED信息显示系统，其特征在于，所述并行地将所有控制节点的子矩阵M[i]转换为其参与控制的LED显示单元的显示颜色的方法包括：
为每个控制节点i设置一个逻辑时钟L[i]，每当控制节点完成一个操作，逻辑时钟L[i]增加；当控制节点i要与控制节点j通信时，控制节点i会发送一条包含其当前逻辑时钟L[i]的消息；当控制节点j接收到这条消息时，使用如下公式将其逻辑时钟进行更新：
L[j]＝max(L[j],L[i]+1)；
在逻辑时钟的控制下，并行地将所有控制节点的子矩阵M[i]转换为其参与控制的LED显示单元的显示颜色。
7.如权利要求6所述的分布式LED信息显示系统，其特征在于，所述方法还包括：
步骤6：每个控制节点对参与控制的所有LED显示单元的亮度进行调整，具体包括：使用如下公式计算得到亮度值：
其中，Bm为计算得到的LED显示单元m亮度值，Dmn为LED显示单元m与LED显示单元n的距离；N为控制节点参与控制的LED显示单元的数量。
8.如权利要求7所述的分布式LED信息显示系统，其特征在于，所述距离Dmn使用如下公式计算得到：
其中，(xm,ym)和(xn,yn)分别是LED显示单元m和LED显示单元n的位置坐标。
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