舞臺(tái)自動(dòng)追燈系統(tǒng)

■山東省青島市第二中學(xué) 高子茜

大部分情況下，大型活動(dòng)都需用到舞臺(tái)追光燈。目前，舞臺(tái)追光燈需人工操作，其效果取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)。一場(chǎng)活動(dòng)至少有兩個(gè)追光燈，這就需要至少兩位工作人員操作，浪費(fèi)人力。

如果能讓舞臺(tái)追光燈自動(dòng)跟隨演員照射就好了。看看我的設(shè)計(jì)吧！

一、方案設(shè)計(jì)

舞臺(tái)自動(dòng)追燈系統(tǒng)采用三基站一標(biāo)簽的方式，標(biāo)簽由演員隨身攜帶。基站對(duì)標(biāo)簽定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)演員的定位。使用Arduino 進(jìn)行算法計(jì)算，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度來(lái)實(shí)現(xiàn)追燈對(duì)人員的追蹤。標(biāo)簽?zāi)K及電池被置于話(huà)筒內(nèi)。

圖1 系統(tǒng)方案

二、定位原理

該系統(tǒng)通過(guò)UWB 無(wú)線(xiàn)定位的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)演員定位。UWB 的室內(nèi)定位原理和衛(wèi)星定位原理相似，在室內(nèi)布置3 個(gè)已知坐標(biāo)的定位基站，需要定位的人員攜帶定位標(biāo)簽，標(biāo)簽按照一定的頻率發(fā)送脈沖，不斷與3 個(gè)已知位置的基站進(jìn)行測(cè)距，通過(guò)精確算法定位標(biāo)簽的位置。

假設(shè)定位到標(biāo)簽的位置為（x，y），追燈安裝高度為h。

圖2

在水平面上，偏航角α可由以下公式得出：

標(biāo)簽距離A 基站的距離

則探照燈的俯仰角β有：

通過(guò)兩個(gè)舵機(jī)，分別在水平方向轉(zhuǎn)α度、俯仰方向轉(zhuǎn)β度，即可讓追燈射向標(biāo)簽所在位置。

實(shí)驗(yàn)表明，舞臺(tái)自動(dòng)追燈系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)攜帶標(biāo)簽的演員的跟隨照射。