Надминување на предизвиците во контролата на ниво на пиксел од 2,4 GHz за LED нараквици

Од тимот на LongstarGifts

Во LongstarGifts, моментално развиваме систем за контрола на ниво на пиксел од 2,4 GHz за нашите DMX-компатибилни LED нараквици, дизајнирани за употреба во настани во живо од големи размери. Визијата е амбициозна: третирајте го секој член на публиката како пиксел на масивен човечки екран, овозможувајќи синхронизирани анимации на бои, пораки и динамични светлосни шеми низ толпата.

Овој блог пост ја споделува основната архитектура на нашиот систем, предизвиците со кои се соочивме - особено во пречките во сигналот и компатибилноста на протоколите - и отвора покана до инженери со искуство во RF комуникација и мрежно поврзување да споделат сознанија или предлози.

Концепт за системска архитектура и дизајн

Нашиот систем следи хибридна архитектура „ѕвездена топологија + емитување базирано на зона“. Централниот контролер користи RF модули од 2,4 GHz за безжично емитување на контролни команди до илјадници LED нараквици. Секоја нараквица има уникатен идентификатор и претходно вчитани секвенци на осветлување. Кога ќе прими команда што одговара на неговиот групен идентификатор, го активира соодветниот шем на светлина.

За да се постигнат ефекти на целата сцена како што се анимации на бранови, градиенти базирани на делови или пулсирања синхронизирани со музика, толпата е поделена на зони (на пр., по седечка површина, група на бои или функција). Овие зони добиваат целни контролни сигнали преку посебни канали, овозможувајќи прецизно мапирање на ниво на пиксел и синхронизација.

2,4 GHz беше избран поради неговата глобална достапност, мала потрошувачка на енергија и широка покриеност, но бара робусни механизми за мерење на времето и справување со грешки. Имплементираме временски обележани команди и синхронизација на отчукувањата на срцето за да се осигураме дека секоја нараквица ги извршува ефектите синхронизирано.

Случаи на употреба: Осветлување на публиката

Нашиот систем е дизајниран за средини со големо влијание како што се концерти, спортски арени и фестивалски претстави. Во овие услови, секоја LED нараквица станува пиксел што емитува светлина, трансформирајќи ја публиката во анимиран LED екран.

Ова не е хипотетичко сценарио - глобални уметници како „Колдплеј“ и „Тејлор Свифт“ користеле слични ефекти на осветлување на публиката на нивните светски турнеи, предизвикувајќи масовен емоционален ангажман и незаборавен визуелен ефект. Синхронизираните светла можат да се совпаѓаат со ритамот, да создаваат координирани пораки или да реагираат во реално време на настапите во живо, правејќи секој учесник да се чувствува како дел од шоуто.

Клучни технички предизвици

1. Пречки во сигналот од 2,4 GHz

Спектарот од 2,4 GHz е познато дека е пренатрупан. Дели пропусен опсег со Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee и безброј други безжични уреди. На кој било концерт или стадион, радиобрановите се исполнети со пречки од паметни телефони на публиката, рутери на местото на одржување и Bluetooth аудио системи.

Ова создава ризици од судир на сигнали, губење на команди или латентност што може да го уништи посакуваниот синхронизиран ефект.

2. Компатибилност на протоколи

За разлика од стандардизираните производи за широка потрошувачка, прилагодените LED нараквици и контролери често користат сопствени комуникациски стекови. Ова претставува фрагментација на протоколите - различните уреди може да не се разбираат меѓусебно, а интегрирањето на системи за контрола од трети страни станува тешко.

Покрај тоа, при покривање на големи толпи луѓе со повеќе базни станици, пречките меѓу каналите, конфликтите на адреси и преклопувањата на командите можат да станат сериозни проблеми - особено кога илјадници уреди мора да реагираат хармонично, во реално време и на батерија.

Што пробавме досега

За да ги ублажиме пречките, тестиравме скокање на фреквенција (FHSS) и сегментација на канали, доделувајќи различни базни станици на канали што не се преклопуваат низ целиот простор на настанот. Секој контролер емитува редундантни команди, со CRC проверки за сигурност.

Од страната на уредот, нараквиците користат радио модули со ниска потрошувачка на енергија кои периодично се активираат, проверуваат за команди и извршуваат претходно вчитани светлосни ефекти само кога ID-то на групата се совпаѓа. За синхронизација на времето, вградивме временски ознаки и индекси на рамки во командите за да се осигураме дека секој уред ги прикажува ефектите во точниот момент, без оглед на тоа кога ја примил командата.

Во раните тестови, еден контролер од 2,4 GHz можеше да покрие радиус од неколку стотици метри. Со поставување на секундарни предаватели на спротивните страни од местото на одржување, ја подобривме сигурноста на сигналот и ги затворивме мртвите точки. Со над 1.000 нараквици што работеа истовремено, постигнавме основен успех во движењето на градиенти и едноставни анимации.

Сепак, сега ја оптимизираме нашата логика за доделување на зони и адаптивните стратегии за ретрансмисија за да ја подобриме стабилноста во сценарија од реалниот свет.

——————————————————————————————————————————————————————————————————————————————-

Повик за соработка

Додека го усовршуваме нашиот систем за контрола на пиксели за масовно распоредување, се обраќаме до техничката заедница. Доколку имате искуство во:

• Дизајн на 2.4GHz RF протокол

• Стратегии за ублажување на пречките

• Лесни, нискоенергетски безжични мрежни или ѕвездени мрежни системи

• Синхронизација на времето во дистрибуирани системи за осветлување

— би сакале да чуеме од вас.

Ова не е само решение за осветлување - тоа е импресивен механизам за искуство во реално време што поврзува илјадници луѓе преку технологијата.

Ајде да изградиме нешто брилијантно заедно.

— Тимот на LongstarGifts