一種舞臺多維同步控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明的舞臺多維同步控制系統，通過在每個舞臺子系統設置北斗定位單元，大大降低了使用成本和能耗，中繼轉發單元采用兩種類型網絡連接，可兼顧數據傳輸量和功耗，以及通過計算計時器偏差和傳輸時延的同步方案，能夠實現所有舞臺子單元的精確同步。
【專利說明】一種舞臺多維同步控制系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及舞臺控制領域，尤其涉及一種舞臺多維同步控制系統。

【背景技術】
[0002]現代舞臺運動表現力的不斷提升，越來越多的表演需要更精確、更具有藝術感染力的效果呈現來實現，雖然目前舞臺效果聲、光、電各分系統技術不斷發展，但是由于組成整個舞臺系統的各個子系統和單元(例如，照明子系統、音響子系統、機械子系統、顯示子系統、LED單元、揚聲器單元、升降舞臺單元、顯示屏單元等)由不同廠家生產，標準各不相同，當數量眾多的舞臺子單元組成舞臺演出系統時，如何統一調度和協調就顯得極為重要。
[0003]而要做到統一調度或協調，各個子單元與中央控制單元的精確同步就是必須的。隨著計算機網絡的發展，目前大規模舞臺演出，已經對舞臺多維控制系統的同步提出了微秒級的要求。
[0004]目前廣泛用于定時同步的方法主要是北斗衛星定時。北斗衛星定時具有相當高的同步精度，但其成本較高并且能耗較大，對于擁有大規模舞臺子單元的系統來說，如果每個子單元(例如每個LED燈，每個揚聲器)都安裝北斗衛星定時單元，其總成本可能難以接受。
[0005]因此，有必要設計一種簡單可靠低成本的舞臺多維同步控制系統。


【發明內容】

[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
[0007]根據本發明的實施方式，提出一種舞臺多維同步控制系統，所述系統包括:舞臺中央控制單元、舞臺局域網、協議轉換單元、中繼轉發單元和舞臺子單元；舞臺中央控制單元和協議轉換單元通過舞臺局域網相連，協議轉換單元通過第一類型網絡連接舞臺多維同步控制系統內的各個中繼轉發單元，每個中繼轉發單元通過第二類型網絡與舞臺子系統內的舞臺子單元相連；每個中繼轉發單元上配置北斗定位單元。
[0008]根據本發明的實施方式，所述中繼轉發單元和舞臺子單元均在發送數據時，將數據從媒體訪問控制子層到達數據鏈路子層的定時標記下來作為精確地發送定時，在接收數據時，將數據從數據鏈路子層到達媒體訪問控制子層的定時標記下來作為精確地接收定時。
[0009]根據本發明的實施方式，所述舞臺多維同步控制系統執行同步具體包括:
[0010]S1、舞臺中央控制單元通過舞臺局域網發布控制命令，協議轉換單元將該控制命令通過第一類型網絡轉發給各中繼轉發單元；
[0011]S2、各中繼轉發單元接收到控制命令后，啟動各自內置的北斗定位單元實時接收北斗衛星定時信號，產生精確的瞬時激發信號并作為中繼轉發單元的計時器參考點，對中繼轉發單元內部的計時器進行校正，從而實現各個中繼轉發單元的計時器同步。
[0012]S3、每個中繼轉發單元通過第二類型網絡按照順序依次對舞臺子系統內的每一個舞臺子單元進行計時器同步。
[0013]根據本發明的實施方式，所述S3對一個舞臺子單元進行計時器同步具體包括:
[0014]S3-1、中繼轉發單元向舞臺子單元發出一個同步消息S，并測量精確的發送定時Tl，舞臺子單元測量出接收的準確定時T2 ;中繼轉發單元在S消息發出后發出一個跟隨消息F，該F消息中攜帶所述Tl ；
[0015]S3-2、舞臺子單元校正當前計時器偏差:P = T2-T1-D，其中，P是中繼轉發單元與舞臺子單元之間的當前計時器偏差，D是中繼轉發單元與舞臺子單元之間的當前傳輸時延定時，在第一次計時器同步之前令D = O ；
[0016]S3-3、舞臺子單元校正本地計時器Ts:Ts = Ts-P ；
[0017]S3-4、舞臺子單元向中繼轉發單元發出時延請求消息DR，并標記準確的發送定時T3，中繼轉發單元收到DR后，在時延響應消息包Dr標記準確的DR消息接收定時T4，并返回給舞臺子單元；
[0018]S3-5、舞臺子單元校正傳輸時延定時D = (T4-T3) /2 ；
[0019]S3-6、舞臺子單元校正當前計時器偏差P = -D;
[0020]S3-7、舞臺子單元校正本地計時器Ts:Ts = Ts_P。
[0021]根據本發明的優選實施方式，所述在進入正常工作之前，進行多輪如S3所述的計時器同步，D采用前一次計時器同步后的D值。
[0022]根據本發明的優選實施方式，在舞臺多維同步控制系統進入正常控制命令收發狀態之后，進一步包括:周期性地執行所述S3實現舞臺子系統內各個舞臺子單元的實時計時器同步。
[0023]根據本發明的優選實施方式，中繼轉發單元與協議轉換單元之間的通信為:將瞬時激發均勻劃分成若干個定時段，每個中繼轉發單元占據各自的定時段，在各自的定時段內獨自完成與協議轉換單元的通信任務。
[0024]根據本發明的優選實施方式，舞臺多維同步控制系統進入正常控制命令收發狀態之后，中繼轉發單元與舞臺子單元之間的通信為:中繼轉發單元采用循環的方式對舞臺子系統內的各個舞臺子單元進行訪問，完成數據交換。
[0025]根據本發明的優選實施方式，所述第一類型網絡是CAN總線、802.11無線網絡中的一種；所述第二類型網絡是ZIGBEE無線網絡、藍牙無線網絡中的一種，且第一網絡不同于第二網絡。
[0026]本發明的舞臺多維同步控制系統，通過在每個舞臺子系統設置北斗定位單元，大大降低了使用成本和能耗，中繼轉發單元采用兩種類型網絡連接，可兼顧數據傳輸量和功耗，以及通過計算計時器偏差和傳輸時延的同步方案，能夠實現所有舞臺子單元的精確同步。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0028]附圖1示出了根據本發明實施方式的舞臺多維同步控制系統結構示意圖；
[0029]附圖2示出了根據本發明實施方式的舞臺多維同步控制系統執行同步的流程圖。

【具體實施方式】
[0030]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
[0031]根據本發明的實施方式，提出一種舞臺多維同步控制系統，如附圖1所示，所述系統包括:舞臺中央控制單元、舞臺局域網、協議轉換單元、中繼轉發單元和舞臺子單元；舞臺中央控制單元和協議轉換單元通過舞臺局域網相連，協議轉換單元通過第一類型網絡連接舞臺多維同步控制系統內的各個中繼轉發單元，每個中繼轉發單元通過第二類型網絡與舞臺子系統內的舞臺子單元相連；每個中繼轉發單元上配置北斗定位單元；所述舞臺子單元可以是，但不限于，單個的揚聲器、LED燈、追光燈、升降臺、幕布等，所述多個揚聲器(也可以是多個LED燈等)可以組成一個舞臺子系統，一個舞臺子系統包括多個舞臺子單元；每個舞臺子系統設置一個中繼轉發單元。
[0032]根據本發明的實施方式，所述中繼轉發單元和舞臺子單元均在發送數據時，將數據從媒體訪問控制子層到達數據鏈路子層的定時標記下來作為精確地發送定時，在接收數據時，將數據從數據鏈路子層到達媒體訪問控制子層的定時標記下來作為精確地接收定時。
[0033]根據本發明的實施方式，所述舞臺多維同步控制系統執行同步的方法步驟具體包括，如附圖2所示:
[0034]S1、舞臺中央控制單元通過舞臺局域網發布控制命令，協議轉換單元將該控制命令通過第一類型網絡轉發給各中繼轉發單元；
[0035]S2、各中繼轉發單元接收到控制命令后，啟動各自內置的北斗定位單元實時接收北斗衛星定時信號，產生精確的瞬時激發信號并作為中繼轉發單元的計時器參考點，對中繼轉發單元內部的計時器進行校正，從而實現各個中繼轉發單元的計時器同步。
[0036]S3、每個中繼轉發單元通過第二類型網絡按照順序依次對舞臺子系統內的每一個舞臺子單元進行計時器同步。
[0037]根據本發明的實施方式，所述步驟S3的對一個舞臺子單元進行計時器同步的具體過程包括:
[0038]S3-1、中繼轉發單元向舞臺子單元發出一個同步消息S，并測量精確的發送定時Tl，舞臺子單元測量出接收的準確定時T2 ;中繼轉發單元在S消息發出后發出一個跟隨消息F，該F消息中攜帶所述Tl ；
[0039]S3-2、舞臺子單元校正當前計時器偏差:P = T2-T1-D，其中，P是中繼轉發單元與舞臺子單元之間的當前計時器偏差，D是中繼轉發單元與舞臺子單元之間的當前傳輸時延定時，在第一次計時器同步之前令D = O ；
[0040]S3-3、舞臺子單元校正本地計時器Ts:Ts = Ts-P ；
[0041]S3-4、舞臺子單元向中繼轉發單元發出時延請求消息DR，并標記準確的發送定時T3，中繼轉發單元收到DR后，在時延響應消息包Dr標記準確的DR消息接收定時T4，并返回給舞臺子單元；
[0042]S3-5、舞臺子單元校正傳輸時延定時D = (T4-T3)/2 ；
[0043]S3-6、舞臺子單元校正當前計時器偏差P = -D;
[0044]S3-7、舞臺子單元校正本地計時器Ts:Ts = Ts_P。
[0045]此后，舞臺多維同步控制系統進入正常控制命令收發狀態。
[0046]根據本發明的優選實施方式，所述在進入正常工作之前，進行多輪如步驟S3所述的計時器同步，且D不需要重置為0，使用前一次計時器同步后的D值。
[0047]根據本發明的優選實施方式，在舞臺多維同步控制系統進入正常控制命令收發狀態之后，進一步包括:周期性地執行所述S3實現舞臺子系統內各個舞臺子單元的實時計時器同步。
[0048]根據本發明的優選實施方式，中繼轉發單元與協議轉換單元之間的通信為:將瞬時激發均勻劃分成若干個定時段，每個中繼轉發單元占據各自的定時段，在各自的定時段內獨自完成與協議轉換單元的通信任務。
[0049]根據本發明的優選實施方式，舞臺多維同步控制系統進入正常控制命令收發狀態之后，中繼轉發單元與舞臺子單元之間的通信為:中繼轉發單元采用循環的方式對舞臺子系統內的各個舞臺子單元進行訪問，完成數據交換。
[0050]根據本發明的優選實施方式，所述第一類型網絡可以是，但不限于，CAN總線、802.11無線網絡中的一種；所述第二類型網絡可以是，但不限于，ZIGBEE無線網絡、藍牙無線網絡中的一種，且第一網絡不同于第二網絡。
[0051]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種舞臺多維同步控制系統，所述系統包括:舞臺中央控制單元、舞臺局域網、協議轉換單元、中繼轉發單元和舞臺子單元；舞臺中央控制單元和協議轉換單元通過舞臺局域網相連，協議轉換單元通過第一類型網絡連接舞臺多維同步控制系統內的各個中繼轉發單元，每個中繼轉發單元通過第二類型網絡與舞臺子系統內的舞臺子單元相連；每個中繼轉發單元上配置北斗定位單元。
2.一種如權利要求1所述的系統，所述中繼轉發單元和舞臺子單元均在發送數據時，將數據從媒體訪問控制子層到達數據鏈路子層的定時標記下來作為精確地發送定時，在接收數據時，將數據從數據鏈路子層到達媒體訪問控制子層的定時標記下來作為精確地接收定時。
3.一種如權利要求2所述的系統，所述舞臺多維同步控制系統執行同步具體包括: 51、舞臺中央控制單元通過舞臺局域網發布控制命令，協議轉換單元將該控制命令通過第一類型網絡轉發給各中繼轉發單元； 52、各中繼轉發單元接收到控制命令后，啟動各自內置的北斗定位單元實時接收北斗衛星定時信號，產生精確的瞬時激發信號并作為中繼轉發單元的計時器參考點，對中繼轉發單元內部的計時器進行校正，從而實現各個中繼轉發單元的計時器同步。 53、每個中繼轉發單元通過第二類型網絡按照順序依次對舞臺子系統內的每一個舞臺子單元進行計時器同步。
4.一種如權利要求3所述的系統，所述S3對一個舞臺子單元進行計時器同步具體包括: S3-1、中繼轉發單元向舞臺子單元發出一個同步消息S，并測量精確的發送定時TI，舞臺子單元測量出接收的準確定時T2;中繼轉發單元在S消息發出后發出一個跟隨消息F，該F消息中攜帶所述Tl; S3-2、舞臺子單元校正當前計時器偏差:P = T2-T1-D，其中，P是中繼轉發單元與舞臺子單元之間的當前計時器偏差，D是中繼轉發單元與舞臺子單元之間的當前傳輸時延定時，在第一次計時器同步之前令D = O ; S3-3、舞臺子單元校正本地計時器Ts:Ts = Ts-P ； S3-4、舞臺子單元向中繼轉發單元發出時延請求消息DR，并標記準確的發送定時T3，中繼轉發單元收到DR后，在時延響應消息包Dr標記準確的DR消息接收定時T4，并返回給舞臺子單元； S3-5、舞臺子單元校正傳輸時延定時D = (T4-T3)/2 ； S3-6、舞臺子單元校正當前計時器偏差P = -D; S3-7、舞臺子單元校正本地計時器Ts:Ts = Ts_P。
5.一種如權利要求4所述的系統，所述在進入正常工作之前，進行多輪如S3所述的計時器同步，D采用前一次計時器同步后的D值。
6.一種如權利要求5所述的系統，在舞臺多維同步控制系統進入正常控制命令收發狀態之后，進一步包括:周期性地執行所述S3實現舞臺子系統內各個舞臺子單元的實時計時器同步。
7.一種如權利要求6所述的系統，中繼轉發單元與協議轉換單元之間的通信為:將瞬時激發均勻劃分成若干個定時段，每個中繼轉發單元占據各自的定時段，在各自的定時段內獨自完成與協議轉換單元的通信任務。
8.一種如權利要求7所述的系統，舞臺多維同步控制系統進入正常控制命令收發狀態之后，中繼轉發單元與舞臺子單元之間的通信為:中繼轉發單元采用循環的方式對舞臺子系統內的各個舞臺子單元進行訪問，完成數據交換。
9.一種如權利要求8所述的系統，所述第一類型網絡是CAN總線、802.11無線網絡中的一種；所述第二類型網絡是ZIGBEE無線網絡、藍牙無線網絡中的一種，且第一網絡不同于第二網絡。
【文檔編號】G05B19/418GK104483948SQ201410781322
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月16日 優先權日:2014年12月16日
【發明者】嚴華鋒, 田海弘, 王朗, 姚亮, 吳正平, 吳立鋒 申請人:浙江大豐實業股份有限公司