在央視的《中國夢·勞動美》五一晚會中零度的無人機大秀了一把“集體舞”。勝利日大閱兵時,解放軍的無人機編隊是用卡車拉過天安門廣場的。那時有許多科普文章介紹無人機編隊飛行的難度。然而現在各家無人機企業的無人機編隊舞蹈表演突然間越來越多。那么現在的這些無人機編隊舞蹈表演又是怎么實現的呢? 獵奇族從一開始看; 軍事迷從二開始閱; 應用派從三開始覽; 技術宅從四開始讀。 一、手動模式 在今年的央視春節聯歡晚會中,廣州分會場就進行過無人機的編隊表演。
然而據媒體報道:會場在高樓林立的區域中,GPS信號很不好(遮蔽、多路徑效應)。所以導演就選擇了“手飛”:從全國各地邀請了許多頂尖飛手,用遙控器控制其飛行。實質就是航模表演,這樣做的技術難度和風險都最低、但是對飛手的要求奇高。 二、“組團打怪”的最終幻想
業內人士表示:對于大型無人機而言,編隊飛行確實是很困難的事情。因為這需要非常高的定位精度、非常高的控制精度;協同作戰還需要雙機間的位置共享(交互)。“翼龍”的編隊飛行顯然是秀了定位精度、秀了飛控造詣、還秀了實時通訊技術。
中國的軍用無人機雖然達到了很高的水平,但是與美國比還是要承認差距,美國的X-47無人機曾進行過全自主空中加油實驗。據媒體報道其解決的辦法是:高精度高動態的GPS、高精度慣性導航系統、雙機數據實時共享、同時還有紅外設備的參與。 另外需要說明的一點是:據GPS定位方面的專家介紹美國GPS“軍碼”的定位精度遠比“民碼”要高得多,即使不差分精度也很高;雖然“北斗”的單星性能更好,但組網仍未完全完成。 看來“組團打怪”這個最終幻想,需要的是一個龐大的科技體系為支撐。 三、民用的差分方案 至于“低、小、慢”的民用無人機”組團“搜索或是表演,專家則表示并不需要位置交互。精確的定位、精確的控制就可以實現。
提高控制精度需要用更高性能的飛控系統、但如何提高無人機對自己位置的感知精度則是依靠更“豪華”的GPS設備。
首先GPS天線最好使用更專業的航空型天線,
然后需要用到差分技術:因為GPS信號從遙遠的外太空傳回地面,歷經了艱難險阻,所以GPS“民碼“定位的結果都有數米遠的誤差。 工程師們為了提高精度就在已知的位置點上架設一個“基準站”,比較一下實際與GPS的區別就可以為附近的GPS設備的偏差進行糾正。(當然實際內容很復雜,比較的辦法很多,有位置差分、偽距差分、載波相位差分。越追本溯源越準、也越貴) 環球無人機頻道采訪加拿大micropilot飛控的的國內代理河北銘宇電子科技時,其技術人員表示:MP飛控對此的方案是“一站多機”,用一臺地面站統一為若干架無人機設置各自航線;用一個GPS差分基準站為所有飛機發送差分信息。這樣以同一個基準站為參考互相距離恒定、每架無人機飛各自的航線,互相不會干涉。 四、巧妙的室內編隊 至于這些跳舞的“小四軸”,業內人士表示:首先室內沒有GPS信號;另外一套專業的飛控設備和差分GPS設備是很大、很重的。若干跳舞的“小四軸”絕不會裝上那么復雜且昂貴的設備。而且小四旋翼的控制難度低,編隊飛行的核心是定位,但在室內定位其實沒有那么復雜。 ①偽衛星 專家表示還可以通過“偽衛星”技術來實現定位:在室內布置幾個模擬GPS衛星的定位輔助裝置,無人機上的GPS設備可以靠接收它們的信號來定位。因為距離很近、不用穿過復雜的客觀環境,所以定位精度不用差分也很高。 ②紅外攝像機組
賓夕法尼亞大學工作室的“偷雞肉卷”無人機則是使用的三臺紅外攝像機實時動態監控。 ③視覺定位
Parrot的 CMO Nicolas Halftermeyer 表示跳舞的Parrot是利用的圖像定位技術、跳舞的這些小無人機就是量產產品。 業內人士表示視覺定位大多是合采用光流、IMU(慣性測量)和聲波三個單元綜合對室內無人機進行定位。其中光流是利用通過檢測圖像中光點和暗點的移動,來判斷圖像中像素點相對于飛行器的移動速度。這種技術在開源飛控、遙控直升機的平衡儀上曾使用過。其限制在于不能飛太高、也不能識別單色的地面。所以parrot的舞臺是如此的色彩斑斕。
至于多架無人機的聯動,專家也表示非常簡單:都是通過后臺的筆記本電腦控制的。每架無人機并不能探測臨機的位置,它們只是把自己的位置傳給后臺的電腦、由電腦控制每架無人機。
這樣可以進行很酷炫的演示,但是技術難度并不大。 國外視頻的解釋也是:無人機并不能探測臨機,而是通過位置交互保持的距離。
話題回歸舞臺上的零度smart,其文案上寫:精準室內定位系統集成高性能聲吶和光流傳感器,在SMART精密算法的支持下,在無GPS 信號的室內也能實現精準定位和懸停。 嗯,秀的不是舞蹈、秀的是室內定位技術。
不過話說回來,敢在眾目睽睽之下、在聲光電磁環境都比較復雜的晚會舞臺上表演自動編隊,膽量和可靠性還是值得肯定的。 責編：趙汗青 |
