專利名稱:一種用于實現(xiàn)空中定時定點協(xié)同燃放的煙花綜合燃放系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于煙花綜合燃放系統(tǒng)，尤其屬于實現(xiàn)空中定時定點燃放的煙花綜合燃放系統(tǒng)，屬于煙花制品技術領域：
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背景技術：
對一組煙花彈，進行軌跡控制和預測，通過一組煙花各自的起始發(fā)射點、預定發(fā)射軌跡的運動速度，預測每個煙花的飛行曲線，測算整組煙花形成特定圖案的未來時間點或者時間區(qū)間，并在該時間點同時引爆整組煙花，或者在該時間區(qū)間陸續(xù)引爆組內(nèi)煙花，這是煙花發(fā)射控制技術追求的最高境界。
目前，在每個煙花內(nèi)部放置芯片，并連接大量傳感器，通過傳感器獲知高度、速度和壓力數(shù)據(jù)，自動控制單個煙花彈的起爆或者點火，這是現(xiàn)有技術達到的最高水平。該技術不能對一組煙花彈，進行軌跡控制和預測，不能通過一組煙花各自的起始發(fā)射點、預定發(fā)射軌跡的運動速度，不能預測每個煙花的飛行曲線，不能測算整組煙花形成特定圖案的未來時間點或者時間區(qū)間，不能在該時間點同時引爆整組煙花，或者在該時間區(qū)間陸續(xù)引爆組內(nèi)煙花。
目前，GPS、慣性導航是定位領域的兩大主要技術。GPS全球定位系統(tǒng)的測速和定位精度高，誤差不會隨著時間的積累而增加，但GPS系統(tǒng)在動態(tài)環(huán)境和遮擋區(qū)域時，會造成接收機不能捕獲和跟蹤GPS信號，導致GPS功能失效，不能正常定位。煙花發(fā)射后，在高速運動階段，GPS定位難度也很大。把GPS技術引入低速飛行煙花彈控制領域的設想是可行的，但是沒有現(xiàn)有技術開展相關技術實踐。
慣性導航定位是一種自主式水平導航定位技術，利用慣性器件輸出信息進行航位推算。其基本原理是利用方向和速度信息推算運動位置，短時間內(nèi)定位精確，但由于其推算過程是一個累加過程，誤差會隨著時間的推移增大，導致定位精度下降，因此不能長時間單獨定位。它還有一個致命缺點，即無法進行三維空間定位，不能應用到飛行煙花的三維定位控制技術領域：
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這就需要人們發(fā)展新的高速飛行煙花彈的三維定位技術，并在此基礎上開發(fā)用于實現(xiàn)空中定時定點協(xié)同燃放的煙花綜合燃放系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)空中定時定點協(xié)同燃放的煙花綜合燃放系統(tǒng)，包括GSM/ CDMA基站；位移傳感組件；三維數(shù)據(jù)換算組件；點火繼電器組件；點火遙控組件；核心服務器；管理終端；管理系統(tǒng)軟件，所述設備和組件的應用步驟如下
GSM/CDMA通訊基站建立后，測量并繪制基站三維地圖，用于數(shù)據(jù)傳輸、信號遙控服務；
在煙花彈上安裝位移傳感器、三維數(shù)據(jù)換算組件、點火繼電器組件、點火遙控組件；[0010]在煙花燃放的工作區(qū)中選擇基準信息點，它自動掃描位移傳感組件，完成煙花入場識別，初始化位置數(shù)據(jù)；
煙花進入燃放工作區(qū)時，位移傳感器首先根據(jù)基準信息點進行位置復位，之后使用基于加速度傳感器的位移計算系統(tǒng)進行位置計算，三維數(shù)據(jù)換算組件實現(xiàn)三維空間位置換算，精確判斷煙花飛行軌跡和三維位置；
點火繼電器組件根據(jù)預定的飛行軌跡和三維位置在特定時空點上引爆煙花彈；
所有煙花飛行軌跡和三維位置數(shù)據(jù)還通過GSM/CDMA通訊基站傳送到地面主服務器；
地面管理中心通過管理系統(tǒng)軟件遙控點火遙控組件，隨機控制煙花點火的時間和空間；
管理系統(tǒng)軟件運行于主服務器，主服務器通過一組煙花各自起始發(fā)射點、預定發(fā)射軌跡的運動速度，預測每個煙花的飛行曲線，測算整組煙花形成特定圖案的未來時間點或者時間區(qū)間，并在該時間點同時引爆整組煙花，或者在該時間區(qū)間陸續(xù)引爆組內(nèi)煙花。
所述GSM/CDMA基站由地面站點引入煙花燃放工作區(qū)，每一基站的無障礙傳輸距離選擇在lOOm-lOOOm，采用鏈型組網(wǎng)方式實施組網(wǎng)；
所述加速度傳感組件采用集三軸地磁傳感器和三軸加速度傳感器于一體的運動狀態(tài)檢測器件，由地磁傳感器精確測定方位數(shù)據(jù)，由加速度傳感器精確測定加速度數(shù)據(jù)；
所述三維數(shù)據(jù)換算組件進行三維位移量計算，并結合復位的初始位置數(shù)據(jù)，確定發(fā)射升空的煙花彈準確位置；
所述煙花彈的運動狀態(tài)檢測器件安裝的軟件包含位置復位記錄模塊、方位數(shù)據(jù)計算模塊、加速度數(shù)據(jù)計算模塊、三維數(shù)據(jù)換算模塊；
所述服務器上安裝的管理軟件包含軌跡測算模塊、多軌跡同時合成模塊、多軌跡時序合成模塊；
所述點火繼電器組件由穩(wěn)壓濾波電路、延時充放電電路和繼電器控制電路組成。


圖1是系統(tǒng)結構圖。
圖2是信號流程圖。
圖3是繼電器電路原理圖。
具體實施方式
應用本發(fā)明的技術方案，設計實現(xiàn)的具體實施實例是
系統(tǒng)搭建
a) GSM/CDMA 基站；
b)位移傳感組件；
c)三維數(shù)據(jù)換算組件；
d)點火繼電器組件；
e)點火遙控組件；
f)核心服務器；[0033]g)管理終端；
h)管理系統(tǒng)軟件。
設置GSM/CDMA通訊基站，測量并繪制基站三維地圖，該基站可用于數(shù)據(jù)傳輸、遙控等綜合服務；
在煙花燃放的工作區(qū)中選擇基準信息點，比如煙花燃放工作區(qū)工作通道進入點、 煙花燃放點火器部署點、高空煙花燃放區(qū)集線器部署點等，該類部署點可自動掃描位移傳感組件，完成煙花入場識別，初始化位置數(shù)據(jù)等；
在煙花彈上安裝位移傳感器、三維數(shù)據(jù)換算組件、點火繼電器組件、點火遙控組件；
煙花進入燃放工作區(qū)時，位移傳感器首先根據(jù)煙花燃放工作區(qū)工作通道進入點、 煙花燃放點火器部署點、高空煙花燃放區(qū)集線器部署點等進行位置復位，之后使用基于加速度傳感器的位移計算系統(tǒng)進行位置計算，三維數(shù)據(jù)換算組件實現(xiàn)三維空間位置換算，精確判斷煙花飛行軌跡和三維位置；
點火繼電器組件根據(jù)預定的飛行軌跡和三維位置在特定時空點上引爆煙花彈；所有煙花飛行軌跡和三維位置數(shù)據(jù)還通過GSM/CDMA通訊基站傳送到地面主服務器；地面管理中心通過管理系統(tǒng)軟件遙控點火遙控組件，隨機控制煙花點火的時間和空間；
管理系統(tǒng)軟件運行于主服務器，主服務器通過一組煙花各自起始發(fā)射點、預定發(fā)射軌跡的運動速度，預測每個煙花的飛行曲線，測算整組煙花形成特定圖案的未來時間點或者時間區(qū)間，并在該時間點同時引爆整組煙花，或者在該時間區(qū)間陸續(xù)引爆組內(nèi)煙花。
發(fā)生燃放事故，系統(tǒng)立即截取故障點數(shù)據(jù)，通過主服務器阻斷煙花引爆，或者指示救助地點。
本系統(tǒng)遵循“即時復位、即時定位、全軌控制”的整體原則，具體方案如下
基礎通訊網(wǎng)絡設計本實施例選擇采用GSM或CDMA網(wǎng)絡基站，由地面站點引入煙花燃放工作取，每一基站的無障礙傳輸距離選擇在lOOm-lOOOm，考慮到燃放點分布特征，采用鏈型組網(wǎng)方式實施組網(wǎng)。如圖1，煙花1的定位信息通過GSM/CDMA網(wǎng)絡2傳到主服務器 3，主服務器3存儲主數(shù)據(jù)庫4，主服務器3連接備份服務器5，備份服務器5存儲備份數(shù)據(jù)庫6。GSM/CDMA網(wǎng)絡2連接管理終端7、監(jiān)控終端8。
定位系統(tǒng)設計本系統(tǒng)采用加速度傳感組件和三維數(shù)據(jù)換算組件實現(xiàn)移動定位。 它安裝在煙花彈上，采用集三軸地磁傳感器和三軸加速度傳感器于一體的運動狀態(tài)檢測器件，由地磁傳感器精確測定方位數(shù)據(jù)，由加速度傳感器精確測定加速度數(shù)據(jù)，采用三維數(shù)據(jù)換算組件，實現(xiàn)三維位移量計算，并結合復位的初始位置數(shù)據(jù)，確定目標終端，即發(fā)射升空的煙花彈準確位置。
軟件模塊設計如圖2，煙花彈的運動狀態(tài)檢測器件安裝的軟件包含位置復位記錄模塊、方位數(shù)據(jù)計算模塊、加速度數(shù)據(jù)計算模塊、三維數(shù)據(jù)換算模塊。本系統(tǒng)服務器上安裝的管理軟件包含軌跡測算模塊、多軌跡同時合成模塊、多軌跡時序合成模塊。信號傳遞和處理關系如圖2。位置復位記錄模塊保存復位數(shù)據(jù)，方位數(shù)據(jù)計算模塊獲取方位數(shù)據(jù)，力口速度數(shù)據(jù)計算模塊獲取加速度數(shù)據(jù)，三維數(shù)據(jù)換算模塊獲取煙花彈三維位置數(shù)據(jù)。三維位置數(shù)據(jù)通過點火遙控組件傳輸給服務器，服務器計算協(xié)同點火的時間、空間數(shù)值，作為點火指令發(fā)動回點火器繼電器組件。本發(fā)明配置的點火繼電器組件由穩(wěn)壓濾波電路、延時充放電電路和繼電器控制電路組成，如圖3所示。
該電路中，穩(wěn)壓濾波電路由電阻器R8、穩(wěn)壓二極管VSl和濾波電容器C6組成；延時充放電電路由電阻器Rl⑴R5，電容器RPl與RP2、晶體管VI、電容器Cl⑴C3、二極管 VDl接通+24V電源，K通電吸合，VL點亮，Vl導通，Cl通過VD3和Vl充電，C2通過 VDl充電，VU和V2處于截止狀態(tài)。電路斷電后，VL熄滅，K的銜鐵在鐵心剩磁的作用下繼續(xù)保持吸合狀態(tài)。Vl截止，C2通過R3和RP2放電，當C2兩端電壓降至一定值時，VU導通， Cl通過VU和R6對V2放電，使V2導通，C5通過K的線圈、R7和V2放電，在K的線圈兩端產(chǎn)生反向電壓，使K的鐵心退磁，K釋放，延時過程結束。調(diào)節(jié)RPl和RP2的阻值，可改變延時時間(調(diào)節(jié)范圍為0. 5…20s)。
Rl⑴R6均選用1/4W金屬膜電阻器；R7選用2W的線繞電阻器；R8選用1/2W金屬電阻器。RPl選用多圈線繞電位器；RP2選用有機實心電位器。Cl和C2選用獨石電容器或 CBB電容器；C3和C4選用高頻瓷介電容器或玻璃釉電容器；C5和C6均選用耐壓值為35V 的鋁電解電容器。
VDl⑴VD5均選用1N4007型硅整流二極管。VSl⑴VS3均選用1/2W的硅穩(wěn)壓二極管。VL選用Φ5mm的發(fā)光二極管。Vl選用S9013型硅NPN晶體管；V2選用S8050型硅 NPN晶體管。VU選用BT31或BT33型單結晶體管。K選用斷電后鐵心仍有剩磁的直流繼電
ο
本實施例的煙花適合在大型、遠離人群的煙花燃放項目中使用。
權利要求
1.一種實現(xiàn)空中定時定點協(xié)同燃放的煙花綜合燃放系統(tǒng)，包括GSM/CDMA基站；位移傳感組件；三維數(shù)據(jù)換算組件；點火繼電器組件；點火遙控組件；核心服務器；管理終端；管理系統(tǒng)軟件，其特征在于，所述設備和組件的應用步驟如下GSM/CDMA通訊基站建立后，測量并繪制基站三維地圖，用于數(shù)據(jù)傳輸、信號遙控服務； 在煙花彈上安裝位移傳感器、三維數(shù)據(jù)換算組件、點火繼電器組件、點火遙控組件； 在煙花燃放的工作區(qū)中選擇基準信息點，它自動掃描位移傳感組件，完成煙花入場識另Ij，初始化位置數(shù)據(jù)；煙花進入燃放工作區(qū)時，位移傳感器首先根據(jù)基準信息點進行位置復位，之后使用基于加速度傳感器的位移計算系統(tǒng)進行位置計算，三維數(shù)據(jù)換算組件實現(xiàn)三維空間位置換算，精確判斷煙花飛行軌跡和三維位置；點火繼電器組件根據(jù)預定的飛行軌跡和三維位置在特定時空點上引爆煙花彈； 所有煙花飛行軌跡和三維位置數(shù)據(jù)還通過GSM/CDMA通訊基站傳送到地面主服務器； 地面管理中心通過管理系統(tǒng)軟件遙控點火遙控組件，隨機控制煙花點火的時間和空間；管理系統(tǒng)軟件運行于主服務器，主服務器通過一組煙花各自起始發(fā)射點、預定發(fā)射軌跡的運動速度，預測每個煙花的飛行曲線，測算整組煙花形成特定圖案的未來時間點或者時間區(qū)間，并在該時間點同時引爆整組煙花，或者在該時間區(qū)間陸續(xù)引爆組內(nèi)煙花；加速度傳感組件采用集三軸地磁傳感器和三軸加速度傳感器于一體的運動狀態(tài)檢測器件，由地磁傳感器精確測定方位數(shù)據(jù)，由加速度傳感器精確測定加速度數(shù)據(jù)；運動狀態(tài)檢測器件安裝的軟件包含位置復位記錄模塊、方位數(shù)據(jù)計算模塊、加速度數(shù)據(jù)計算模塊、三維數(shù)據(jù)換算模塊；三維數(shù)據(jù)換算組件進行三維位移量計算，并結合復位的初始位置數(shù)據(jù)，確定發(fā)射升空的煙花彈準確位置；主服務器上安裝的管理系統(tǒng)軟件包含軌跡測算模塊、多軌跡同時合成模塊、多軌跡時序合成模塊；位置復位記錄模塊保存復位數(shù)據(jù)，方位數(shù)據(jù)計算模塊獲取方位數(shù)據(jù)，加速度數(shù)據(jù)計算模塊獲取加速度數(shù)據(jù)，三維數(shù)據(jù)換算模塊獲取煙花彈三維位置數(shù)據(jù)；三維位置數(shù)據(jù)通過點火遙控組件傳輸給主服務器，主服務器計算協(xié)同點火的時間、空間數(shù)值，作為點火指令發(fā)回點火器繼電器組件。
2.根據(jù)權利要求
1所述的實現(xiàn)空中定時定點協(xié)同燃放的煙花綜合燃放系統(tǒng)，其特征在于，GSM/CDMA基站由地面站點引入煙花燃放工作區(qū)，每一基站的無障礙傳輸距離選擇在 IOOm-IOOOm,采用鏈型組網(wǎng)方式實施組網(wǎng)。
3.根據(jù)據(jù)權利要求
1至2的任一項所述的實現(xiàn)空中定時定點協(xié)同燃放的煙花綜合燃放系統(tǒng)，其特征在于，所述點火繼電器組件由穩(wěn)壓濾波電路、延時充放電電路和繼電器控制電路組成。
專利摘要
一種實現(xiàn)空中定時定點協(xié)同燃放的煙花綜合燃放系統(tǒng)，包括GSM/CDMA基站；位移傳感組件；三維數(shù)據(jù)換算組件；點火繼電器組件；點火遙控組件；核心服務器；管理終端；管理系統(tǒng)軟件，其特征在于，所述設備和組件的應用步驟如下在煙花燃放的工作區(qū)中選擇基準信息點，它自動掃描位移傳感組件，完成煙花入場識別，初始化位置數(shù)據(jù)；煙花進入燃放工作區(qū)時，位移傳感器首先根據(jù)基準信息點進行位置復位，之后使用基于加速度傳感器的位移計算系統(tǒng)進行位置計算，三維數(shù)據(jù)換算組件實現(xiàn)三維空間位置換算，精確判斷煙花飛行軌跡和三維位置。本發(fā)明的產(chǎn)品適合在大型遠距離參觀的煙花晚會上使用。
文檔編號F42B4/00GKCN101710238 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 200910043559
公開日2012年5月23日 申請日期2009年6月1日
發(fā)明者劉勇章, 楊傳觀, 蔡波, 鐘自友, 鐘自奇, 鐘自敏, 鐘自超, 鐘自遠 申請人:瀏陽市東信煙花集團有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (4), 非專利引用 (1),