（一）需求分(fēn)析

近兩年(nián)，無人(rén)機(jī)編隊表演可(kě)謂最火(huǒ)爆的燈光(guāng)秀表演，它特有的科(kē)技感、強可(kě)塑性、藝術(shù)性受到了衆多晚會節目、發布會、活動現場、景區表演、婚禮現場的青睐。與其他(tā)的燈光(guāng)表演不同，無人(rén)機(jī)編隊表演無論是室内抑或是室外，其可(kě)定制化滿足了大(dà)衆想的要獨一無二的專屬表演的需求，同時不停地推陳出新，适應市場的快(kuài)速發展，将前沿科(kē)技的魅力展現得(de)淋漓盡緻。通過無人(rén)機(jī)編隊表演，将文字、造型、LOGO等于夜空中放(fàng)大(dà)呈現，獲得(de)更好、更具個性的展示（見(jiàn)圖10-11）。

圖10-11無人(rén)機(jī)機(jī)群表演

（二）解決方案

1、無人(rén)機(jī)編隊飛行隻需一台電腦控制，操作(zuò)界面上能顯示無人(rén)機(jī)群的數量、速度、高度、定位，隻需要一個人(rén)點擊啓動，幾百架無人(rén)機(jī)即可(kě)騰空而起組成既定圖案。

2、如(rú)果有無人(rén)機(jī)“掉隊”，飛機(jī)會自(zì)動調整迅速回到任務的執行中。如(rú)果這套指令失效，無人(rén)機(jī)會自(zì)動啓用備案指令，選擇自(zì)主懸停、返航，退出隊伍，爲“隊友”讓路(lù)。

3、系統既可(kě)按照(zhào)預定方案飛行，也可(kě)進行實時操作(zuò)，配合地面編排節目，地面站(zhàn)也可(kě)以對單個飛機(jī)發出指令，随時變換位置或者燈光(guāng)顔色等（見(jiàn)圖10-12）。

圖10-12無人(rén)機(jī)表演流程

大(dà)規模無人(rén)機(jī)協同運動需要解決授時、導航、抗幹擾、路(lù)徑協調等多個難題。爲了解決幹擾問(wèn)題和控制，每架無人(rén)機(jī)都(dōu)有獨立的IP地址，就(jiù)像計(jì)算機(jī)在網絡上的地址一樣。無人(rén)機(jī)地面站(zhàn)同時對上千架無人(rén)機(jī)進行控制，并接收它們實時反饋的數據。

公司采用國(guó)内開放(fàng)的2.4G頻段通訊，集群控制理(lǐ)論上可(kě)以做到上萬台，但(dàn)是2.4G頻段帶寬非常有限，需要不斷地對通信數據做優化。盡量減少每台飛機(jī)和控制台之間的數據量，既能保證最低量的通信，又可(kě)以利用有限的帶寬傳輸更多數據。另外2.4G頻段最爲開放(fàng)，自(zì)然幹擾也特别大(dà)，常會有編隊掉線或停止響應的情況。因此，公司在一台飛機(jī)上安裝有三套不同的通信方案，形成冗餘控制系統，做到地面站(zhàn)實時控制+程序自(zì)主飛行相(xiàng)結合的模式。

當控制信号被幹擾、丢失或停止響應的時候，無人(rén)機(jī)内部的預置程序也能獨立完成編隊飛行。以克服因信号幹擾導緻的表演失敗的情況。起飛的時候，地面站(zhàn)會初始化所有無人(rén)機(jī)的時間，以确保無人(rén)機(jī)在天空中可(kě)以按照(zhào)統一的時序進行自(zì)主飛行。尤其是隊形變化的時候，如(rú)果時序不對，無人(rén)機(jī)就(jiù)可(kě)能撞到一起。

千架無人(rén)機(jī)分(fēn)布在一個不算廣闊的空域中，編隊非常密集，天空中每架無人(rén)機(jī)之間的距離(lí)隻有3～5米。普通無人(rén)機(jī)采用GPS和Glonas雙星定位時，理(lǐ)論上定位精度爲1米，也就(jiù)是機(jī)與機(jī)之間的誤差爲2米，這對表演來(lái)說(shuō)是一次巨大(dà)的挑戰。爲了确保安全，大(dà)規模表演無人(rén)機(jī)通常要采用RTK差分(fēn)定位系統。它能夠實時地提供測站(zhàn)點在指定坐(zuò)标系中的三維定位結果，并達到厘米級精度（見(jiàn)圖10-13）。

圖10-13GPS和GLONASS雙星定位

（三）應用案例

2020年(nián)10月14日(rì)晚，長春舉辦了無人(rén)機(jī)産業博覽會，作(zuò)爲我國(guó)無人(rén)機(jī)領域展示面積最大(dà)、參展企業最多、參展無人(rén)機(jī)數量最多、參展企業實力最強、布展水平最高、活動内容最豐富的博覽會。博覽會期間在友誼公園連續3天進行1000架無人(rén)機(jī)集群表演（見(jiàn)圖10-14）。

圖10-14無人(rén)機(jī)編隊表演

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