一种空中像素动态显示的控制方法

技术领域

本发明涉及电气照明中屏显技术领域，具体涉及一种空中像素动态显示的控制方法。

背景技术

随着多媒体宣传手段的日益成熟，通过显示屏来进行广告宣传已经成为市场主流。但是目前用于推广宣传的LED显示屏必须基于楼体或墙体或单独框架进行安装固定，其存在视觉死角，不能保证各方位客户都能看到屏幕上显示的内容。而且由于位置原因，实施效果受到人流量影响，存在较大限制。

因此也产生了相关的空中投影技术，一般是利用投影将宣传内容打到空中或地面上，但是这种技术一是容易被遮挡，二是需要投影屏或幕布，故距离有限。为解决这一问题，现有无人机空中展示技术，要么是通过携带灯光带，控制光源的亮灭进行显示，要么是在此基础上控制无人机的飞行路线，以显示简单的图案或字符；这种技术无法控制像素点的精密变化，类似于稍复杂些的翻板图案。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出一种空中像素动态显示的控制方法，用于在空中进行视频展示或广告宣传，实现内容的实时动态显示。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种空中像素动态显示的控制方法，包括

将每一架无人机设备作为一个像素点，按照不同分辨率进行无人机阵列排布，如分辨率为320*240时则需要76800架无人机，分辨率为640×480时则需要307200架无人机，以此类推形成无人机阵列；

由于人眼在灯亮度和中等相对分辨率下观察静止图像时，分辨力夹角θ约为1分～1.5分，据此获取无人机视距的取值范围L：

L

其中，L

设无人机带桨展开尺寸为A，两架无人机安全距离为B，即相当于像素中心距d＝A+B，代入上式中得到视距取值范围L，即是无人机离地面的高度范围。

由于在室外环境下，因天气条件所产生的扰动很多且不可控，所以针对每一个无人机个体，采用PID控制来消除各种扰动对于飞行稳定性的影响：

式中u(t)为动力控制单元输出的电流信号，K

即无人机在面对扰动时，可以快速地进行响应，通过动力控制单元中携带的高度传感器探测机身到地面之间高度，得到当前高度与目标高度的误差，通过调节比例增益K

采用领导——跟随关系，通过每个无人机设备确立PID参数，根据无人机最小视距范围L，设定无人机的最低高度和最高高度。在该范围内，以阵列中左下角的无人机作为主机，将其设置为坐标零点进行定位；

每个无人机设备根据设定好的安全距离B，在地面纵平面上建立二维坐标系，对每个无人机进行定位排布。

优选的，在排布无人机阵列时采用从下到上，由左至右的发射逻辑，以每排为单位进行排列。

优选的，每个无人机设备都可以套用相同的控制程序，只需要调整每个无人机像素点的预计坐标位置，就可以实现编队的快速收发。动力控制单元控制器可以选用单片机或PLC，无人机群组的每个像素点都可以实现自适应控制。

优选的，通过地面服务器接收到的控制指令实施对无人机阵列的控制，对指令分析，打包，整合后发送至无人机设备的通信单元，通信单元再将指令分别发送给动力控制单元和封装光源模组以实现下一步的定位和显示功能。

优选的，地面服务器接收到的控制指令可以通过个人设备终端进行发送，以实现对于无人机阵列的操控。

上述控制方法是在像素动态显示的控制系统中实施的，所述控制系统包括无人机设备、地面服务器和中心控制器；所述中心控制器与所述地面服务器连接，用于为所述地面服务器提供无人机管理策略；所述地面服务器通过无线网络与所述无人机设备建立通信；所述中心控制器经由所述地面服务器对所述无人机设备进行控制；所述无人机设备定时向所述地面服务器上报状态信息。

作为本发明的进一步改进是，所述无人机设备包括壳体、动力控制单元、升力系统、供电单元、通信单元和封装体光源模组，所述动力控制单元、供电单元、通信单元、封装体光源模组均位于壳体内，所述壳体顶部连接有升力系统，所述通信单元接收地面信号给动力控制单元及封装体光源模组，所述动力控制单元根据地面信号控制升力系统。

作为本发明的进一步改进是，所述壳体采用轻型塑料材质，减少机体的重量，增强无人机的机动性。

作为本发明的进一步改进是，所述动力控制单元包括直流无刷电机以及电机控制芯片，属于可调速的单电机系统。

作为本发明的进一步改进是，所述升力系统采用共轴双旋翼结构，无人机可以通过桨叶同轴反转原理，实现自身的扭矩平衡，从而省略了另外的平衡装置，实现稳定飞行。这样做的优点是大大减小了结构空间，简化了无人机整体结构。相比较一般的单旋翼无人机，单轴双旋翼无人机拥有更高的效率和稳定性。

作为本发明的进一步改进是，所述供电单元采用可重复充放电的锂电池，可以实时通过监控设备显示电量和预计可持续时间。所述供电单元为动力控制单元供电，动力控制单元与通信单元连接，以实现远程对于无人机个体的实时操作。

作为本发明的进一步改进是，所述通信单元采用无线网络传输设备。

作为本发明的进一步改进是，所述封装体光源模组包括三色光源以及嵌入单片机的PCB基板，单片机通过驱动芯片控制红光芯片、绿光芯片、蓝光芯片的电流，改变各个光源的发光强度从而实现像素点个体发出的颜色满足要求。

作为本发明的进一步改进是，所述封装体光源模组通过单片机控制，实时根据中心控制器上的图像像素变化显示三色光源的色彩，所述同步显示方式类似电脑监视器的工作方式，以不小于每秒30场的频率进行更新。

本发明的有益效果是：

1)本发明采用机动性高的无人机作为像素点代替以往的LED显示屏像素，令图形可以在各种场合进行显示，挣脱了传统LED屏幕显示的区域局限性。

2)将每个无人机个体作为一个自适应的子系统，可以应对飞行状态下其他扰动，实现阵列整体的自适应调节。

3)无人机阵列可以通过地面服务器进行遥控，拟采用的通信单元响应迅速，可以通过个人终端设备进行控制并传输实时画面。

4)无人机配有的供电单元采用可反复充电的锂电池供电，并且实时通过监控设备显示电量和预计可持续时间。

5)领导——跟随的主从逻辑也可以令机群编队更迅速，缩短成像准备时间。

6)无人机设备选用单轴双旋翼机型，飞行稳定并且可降低系统使用成本。

附图说明

图1为本发明无人机设备的装置结构示意图。

其中：1、壳体，2、动力控制单元，3、升力系统，4、供电单元，5、通信单元，6、封装体光源模组。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明主要意图在于将LED显示脱离屏幕固定位置的束缚，实现随时随地多场合的显示需要，故本实施例提供一种空中像素动态显示的控制方法，在无人机阵列进行显示任务前，先对单个无人机进行调试，采用PID控制，将电机转速作为被控量，无人机距离地面高度作为测量对象，针对无人机的飞行状态进行标定，实现无人机可以在空间内完成一定程度的抗干扰功能。

通过动力控制单元中携带的高度传感器探测机身到地面之间高度，得到当前高度与目标高度的误差，快速达到设定高度、增强无人机系统编队效率的目的，克服稳态误差，减缓无人机个体到达预定高度时产生的反复振荡。

释放无人机阵列时将整个阵列左上角定位为主机，作为空间内平面坐标系的原点。其他从机根据主机定位以及事先测定好的像素点安全距离进行定位，确定好位置后，采用由下到上，由左至右的顺序发射无人机阵列。每个子无人机根据安全距离寻找相邻的像素点跟随。

无人机设备到达指定位置后封装体光源模组进行初始化，中心控制器将显示素材分解成为像素点，将数字信号转化为电信号，通过地面服务器传递给封装体光源模组的单片机。封装体光源模组的单片机将电信号解码转化为可识别的数字信号，通过驱动芯片分别调节红光芯片、绿光芯片、蓝光芯片的电流大小，通过三色光源调节色温配合实现全色域的覆盖，设置每秒至少30帧的画面刷新率，形成悬浮像素点组合而成的空中屏显，完成空中显示内容。完成显示任务后，无人机的回收与发射逆序进行，即从上至下，由右至左。回收完成后进行设备的调试充电以及初始化，为下一次的显示工作准备。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。