一种舞台灯光控制系统、打光灯灯头驱动方法、标签定位方法技术方案

本发明专利技术公开提供一种基于射频识别的舞台灯光控制系统，包括目标定位子系统、打光灯控制子系统，及控制终端；目标定位子系统采用射频识别技术，定位子系统包括射频识别参考标签网和标签阅读器，标签以一定间距部署在舞台地面上，RFID阅读器演出人员随身佩戴。打光灯控制子系统包括无线接收器、主控模块、步进电机驱动模块和发光模块，主控模块通过无线接收器接收阅读器传来的信息控制步进电机驱动模块；通过接收控制终端发送的控制信息来控制发光模块。本发明专利技术还提供一种打光灯灯头驱动方法、标签定位方法。本发明专利技术综合使用射频识别(RFID)定位技术和无线通信技术，实现舞台灯光系统的自动化、智能化控制，既提高了追光精确度，同时也节省了人力成本。

A stage lighting control system, lighting lamp driving method, label positioning method

【技术实现步骤摘要】
一种舞台灯光控制系统、打光灯灯头驱动方法、标签定位方法
本专利技术属于舞台照明
，尤其涉及一种基于射频识别(RFID)定位的舞台灯光控制系统、打光灯灯头驱动方法、标签定位方法。
技术介绍
随着无线射频识别技术的发展，RFID技术已被广泛应用在物流追踪、仓库管理、门禁管理等多个方面。根据RFID系统的特性，基于RFID的定位技术相较于以往的技术更降低了成本，提高了安全性，提高了大量部署的可能性。目前，基于RFID技术的室内定位多为固定阅读器，识别移动的标签的方式，本专利技术提出一种思路更简洁且针对舞台效果可行性高的方案，即固定标签，用移动中的阅读器识别标签完成定位。目前，舞台追光效果多为人力控制，追光的精准度不佳，且大量耗费人力资源。还有基于图像处理的计算机控制的追光系统，需要工作人员在控制台通过在实时画面上移动鼠标的方式实现定位，依然不能将工作人员从限定空间解放，不利于现场观测，灵活性差。同时，随着当前智能设备的涌现，如何能将舞台灯光控制与智能终端相结合，如何能通过科学的手段，准确的对舞台表演人员进行追光，并实现灵活且多样的舞台灯光编排，已成为追求舞台效果时亟需解决的问题。本专利技术所提出的系统的优点在于：成本低廉、易于普及、实用性强。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，提供一种基于射频识别(RFID)定位的舞台灯光追随系统。本专利技术采用了以下技术方案：一种基于射频识别(RFID)的舞台灯光控制系统，其中：该系统包括射频识别(RFID)定位子系统、控制终端，和打光灯控制子系统，其中所述射频识别定位系统包括射频识别标签网、标签阅读器，标签以一定间距部署在舞台地面上，形成参考标签网，阅读器由演出人员随身佩戴；所述标签阅读器包括无线发射模块；所述无线发射模块用于向打光灯控制子系统中的主控模块发送无线信息；所述打光灯控制子系统包括无线接收器、主控模块、步进电机驱动模块和发光模块；所述无线接收器用于接收标签阅读器和控制终端两个方面的信息；所述主控模块，用于控制步进电机驱动模块和发光模块；所述步进电机驱动模块，用于驱动二自由度转动模块转动；所述发光模块，用于产生光束并可以改变颜色；所述控制终端包括：无线通信模块、可编程灯光控制软件；无线通信模块，用于向打光灯控制子系统中的主控模块发送无线信息；所述可编程灯光控制软件，用于设置不同灯具的开关及颜色变化；其中其中，主控模块通过无线接收器接收阅读器传来的信息控制步进电机驱动模块；通过接收控制终端的控制信息来控制发光模块。进一步地，所述射频识别标签网，由无源标签构成，并以镶嵌于可拆卸地毯或地板内的方式，按照场地形状铺设；标签部署间距小于1米。进一步地，所述标签阅读器的工作频率为超高频，并由需要被追光的演出人员随身佩戴。进一步地，所述无线发射模块、无线通信模块、无线接收模块采用的是2.4G的工作频段。进一步地，所述控制终端是可编程触摸屏。进一步地，所述主控模块采用STM32系列处理器，该处理器采用的内核为ARMCortex-M3。进一步地，采用运动轨迹预测算法进行追踪定位。一种标签定位方法，其特征在于：通过如下步骤获得标签的位置坐标：步骤S1：给参考标签网的每一个标签赋予一个坐标信息，整个参考标签网就构成了一个坐标系；步骤S2：阅读器进入参考标签网，开始读取周围的标签信息；步骤S3：选取距离阅读器最近的标签作为该阅读器当前的位置坐标N(a,b)；步骤S4：将该位置坐标通过无线发射模块发送给打光灯控制子系统。一种打光灯灯头驱动方法，其特征在于：通过如下步骤驱动打光灯灯头转动：步骤S1：主控模块获得被追踪目标坐标M(x,y)后，结合现有打光灯当前的打光中心坐标N(a,b)，分析得到目标坐标与打光中心坐标的横纵坐标之差：横坐标之差：Δx＝x-a纵坐标之差：Δy＝y-b；步骤S2：灯座遵守PELCO-D协议，向水平向左，水平向右，垂直向上，垂直向下，四个方向转动。水平与垂直方向都要调节时，对比水平转动时间t1和垂直转动时间t2，取用时最小的转动方向作为灯座优先转动方向，过程如下：t1＝∣Δx∣/vx,t2＝∣Δy∣/vy式中，vx、vy分别为灯座水平和垂直转动速度；步骤S3：主控模块控制电机驱动，完成水平和垂直两个方向的转动，然后进入下一个时间片。本专利技术公开提供一种基于射频识别的舞台灯光控制系统，包括目标定位子系统、打光灯控制子系统，及控制终端。其中目标定位子系统采用射频识别技术，定位子系统包括射频识别参考标签网和标签阅读器，标签以一定间距部署在舞台地面上，RFID阅读器包括信号处理模块和无线发射模块，由演出人员随身佩戴。打光灯控制子系统包括无线接收器、主控模块、步进电机驱动模块和发光模块。其中，主控模块通过无线接收器接收阅读器传来的信息控制步进电机驱动模块；通过接收控制终端发送的控制信息来控制发光模块。控制终端包括无线通信模块和可编程灯光控制软件。本专利技术的灯光控制系统综合使用射频识别(RFID)定位技术、无线通信技术和嵌入式技术，实现舞台灯光系统的自动化、智能化控制，既提高了追光精确度，同时也节省了人力成本。附图说明本专利技术将通过实施例并参照附图的方式进行说明，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的系统架构图。图2是根据本专利技术一个实施例的RFID定位流程图。图3是根据本专利技术一个实施例的二自由度转动模块追随目标坐标原理图。附图标记说明：1、射频识别定位子系统，2、打光灯控制子系统，3、控制终端，4、RFID参考标签网，5、标签阅读器，6、无线发射模块，7、无线接收模块，8、主控模块，9、步进电机驱动模块，10、发光模块，11、无线通信模块，12、可编程灯光控制软件。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的较佳实施例仅仅用于说明本专利技术的技术方案，并不用于限定本专利技术。图1是根据本专利技术一种基于射频识别(RFID)的舞台灯光控制系统的一个实施例的系统架构图。如图1所示，本专利技术的基于射频识别(RFID)的舞台灯光控制系统架构分为三部分。部分一为射频识别(RFID)定位子系统，其包括RFID标签和标签阅读器；部分二为打光灯控制子系统，其包括无线接收器、主控模块、步进电机驱动模块和发光模块；部分三为控制终端，其包括无线通信模块，可编程灯光控制软件；部分一和部分二、部分三和部分二之间进行无线数据通讯。其中，所述无线发射模块、无线通信模块、无线接收模块可支持2.4G、蓝牙通信或其他无线通信协议；所述RFID定位部分运用常用无源RFID标签，价格便宜易于大量部署、技术成熟；所述参考标签网可用镶嵌工艺固定在舞台地面上；所述控制终端可为携带2.4G无线通信模块和灯光控制软件的PDA。所述射频识别(RFID)定位子系统，考虑到舞台演出中通常只给主要演员追光，所以系统中阅读器数量不会太多，识别碰撞的可能性较小。作为优选，可以依据舞台地面的形状铺设镶嵌了标签的地毯或地板，该地毯或地板可拆卸，便于携带到不同的场地，一次投资，多场地利用，简单高效，节约成本。作为优选，RFID定位算法可选择三角定位算法或多边定位算法，提高定位的精度。所述标签阅读器为一次性干电池供电。作为优选，可以采用可重复充电的锂电池供电。作为优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于射频识别的舞台灯光控制系统，其特征在于：包括射频识别(RFID)定位子系统(1)、打光灯控制子系统(2)，和控制终端(3)，其中所述射频识别定位系统(1)包括：射频识别标签网(4)标签阅读器(5)，标签以一定间距部署在舞台地面上，形成参考标签网，阅读器由演出人员随身佩戴；所述标签阅读器包括无线发射模块；所述无线发射模块(6)，用于向打光灯控制子系统(2)中的主控模块(8)发送无线信息；所述打光灯控制子系统(2)包括：无线接收器(7)、主控模块(8)、步进电机驱动模块(9)和发光模块(10)；所述无线接收器(7)，用于接收标签阅读器(5)和控制终端(3)两个方面的信息；所述主控模块(8)，用于控制步进电机驱动模块(9)和发光模块(10)；所述步进电机驱动模块(9)，用于驱动二自由度转动模块转动；所述发光模块(10)，用于产生光束并可以改变颜色；所述控制终端(3)包括：无线通信模块(11)、可编程灯光控制软件(12)；无线通信模块(11)，用于向打光灯控制子系统(2)中的主控模块(8)发送无线信息；所述可编程灯光控制软件(12)，用于设置不同灯具的开关及颜色变化；其中，主控模块通过无线接收器接收阅读器传来的信息控制步进电机驱动模块；通过接收控制终端发送的控制信息来控制发光模块。...

【技术特征摘要】
1.一种基于射频识别的舞台灯光控制系统，其特征在于：包括射频识别(RFID)定位子系统(1)、打光灯控制子系统(2)，和控制终端(3)，其中所述射频识别定位系统(1)包括：射频识别标签网(4)标签阅读器(5)，标签以一定间距部署在舞台地面上，形成参考标签网，阅读器由演出人员随身佩戴；所述标签阅读器包括无线发射模块；所述无线发射模块(6)，用于向打光灯控制子系统(2)中的主控模块(8)发送无线信息；所述打光灯控制子系统(2)包括：无线接收器(7)、主控模块(8)、步进电机驱动模块(9)和发光模块(10)；所述无线接收器(7)，用于接收标签阅读器(5)和控制终端(3)两个方面的信息；所述主控模块(8)，用于控制步进电机驱动模块(9)和发光模块(10)；所述步进电机驱动模块(9)，用于驱动二自由度转动模块转动；所述发光模块(10)，用于产生光束并可以改变颜色；所述控制终端(3)包括：无线通信模块(11)、可编程灯光控制软件(12)；无线通信模块(11)，用于向打光灯控制子系统(2)中的主控模块(8)发送无线信息；所述可编程灯光控制软件(12)，用于设置不同灯具的开关及颜色变化；其中，主控模块通过无线接收器接收阅读器传来的信息控制步进电机驱动模块；通过接收控制终端发送的控制信息来控制发光模块。2.根据权利要求1所述的基于射频识别(RFID)的舞台灯光控制系统，其特征在于：所述射频识别标签网(4)，由无源标签构成，并以镶嵌于可拆卸地毯或地板内的方式，按照场地形状铺设；标签部署间距小于1米。3.根据权利要求2所述的基于射频识别(RFID)的舞台灯光控制系统，其特征在于：所述标签阅读器(5)的工作频率为超高频，并由需要被追光的演出人员随身佩戴。4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于射频识别(RFID)的舞台灯光控制系统，其特征在于：所述无线发射模块(6)、无线通信模块(11)、无线接收模块(7)采用的是2....

【专利技术属性】
技术研发人员：包振山，张文博，胡德轩，李玉如，孔祥旻，柏鳗晏，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11