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無人機燈光秀,用到了哪些關鍵技術?

文章來源:中國照明網更新時間:2019/4/8 16:05:47

 “燈光秀年年有,這兩年特別多”。

  尤其是當我們知道‘無人機’這一黑科技后,它就成了燈光秀表演的標配。每一次表演,都讓人目眩神迷,并占據你的朋友圈頭條。

  但是你知道無人機燈光秀是如何實現的嗎?它表演的原理是什么?用到了哪些關鍵性技術?下面,小編就為您詳細介紹一下:

 0 1 三維建模技術

  

  無人機燈光秀用的是四旋翼無人機,本身飛行控制能力很強,可以前飛、后飛,可以懸停,可以平移,可以向任何方向調整自己的位置。無人機在空中呈現圖形,并非像顯示屏那樣把每架飛機當做一個像素點,靠不同顏色的變化來呈現圖形,而是每架飛機必須要飛到指定的位置才能調整燈光。

  

  所以需要事先編好每架飛機的飛行軌跡和位置,包括對燈光的控制。電腦里面的軟件根據人們畫好的圖案進行模型計算,把人們想要看到的畫面轉換成無人機的運動路徑,然后變成無人機能看懂的0和1遠程發送給每一架無人機。

  0 2 令牌環網機制

  地面上的電腦根據一定的模型計算出來了每架無人機的路徑數據,那么它如何把數據發送給無人機呢?肯定是通過無線通信技術,但是有個問題就是單純的點對點通信技術是應付不了這么大的陣仗的,大家的頻率一樣,直接把數據丟出去勢必會亂套。

  

  這里面就要用到IEEE802.5令牌環網技術。我們看到的無人機動作整齊劃一,好像同時在受到控制一樣,其實在一個極短的時間段里面只有一架無人機在跟電腦進行通信,它們在和電腦玩一個“擊鼓傳花”的游戲,這個花就是“令牌”,每架無人機收到數據后都會判斷是不是自己的數據,如果是就收下“令牌”,否則就丟給其他兄弟。同一時刻只有拿到“令牌”的無人機有權利跟電腦通信,其他無人機則待命。

  

  就這樣,“令牌”在無人機之間快速反復地傳遞,確保每一位兄弟都有機會跟電腦通信上。

  0 3 差分GPS(DGPS)技術

  無人機收到了電腦發出來的路徑規劃之后,就要開始沿著自己的路徑運動了,但這里有個問題,它是如何實時得知自己的位置并準確按照路徑飛行的呢?

  image.png

  不難想象,很多人第一反應都是GPS。GPS我們經常用,手機上就有,車上也有。但是我們有沒有注意到GPS的精度確實有瑕疵,經常把我們定位到馬路對面?

  民用的GPS定位精度只有3到5米。按照這樣的定位精度來飛,就算無人機不撞成一鍋粥,那組成的圖案也會慘不忍睹。

  怎么解決呢?這就要用到差分GPS技術了,差分GPS技術其實也是一種GPS技術的應用。無人機直接用GPS定位,由于存在無法消除的誤差,導致定位精度達不到編隊飛行的要求。這時候,偉大的工程師們想到了在地面上架設一個GPS基準站的點子,這個地面基準站有事先知曉的準確的空間坐標,然后跟實時測量到的GPS結果進行差分,把誤差實時發送給無人機,無人機則根據收到的誤差信息對自己的位置進行實時糾偏。這就是差分GPS技術。

  image.png

  大型無人機燈光表演出問題,可能性大概有以下幾點:

  一是定位系統。這和衛星有關系,需要定位得非常準確才可以。如果定位系統出了問題,比如GPS丟星,無人機就可能找不著自己編隊。無人機架次越多,出問題幾率就越高。

  二是通信系統。大量的無人機和基站之間是要有通信的,這樣才能知道每架飛機往哪兒飛,軌跡怎么規劃,當前到達什么位置。若通信信號中斷,無人機就會找不到自己位置。

  三是飛行器本體問題。比如無人機自身電力不足,飛不動了,控制不了自己的姿態了,就會出現偏移。

  說了這么多無人機編隊的技術,其實對于工程師幕后的工作來說,還只是冰山一角。我們看到的二十多分鐘的無人機燈光秀,驚艷了世人,刷爆了我們的朋友圈,對于沒日沒夜加班工作的工程師來說也算是最大的安慰了。

  向所有平凡而偉大的工程師們致敬!

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