9月3日為紀(jì)念第二次世界大戰(zhàn)勝利75周年在俄羅斯圣彼得堡市舉行了一場(chǎng)盛大的無(wú)人機(jī)燈光秀，2200架無(wú)人機(jī)在600米高空不斷變換色彩和隊(duì)形構(gòu)成了多組3D圖案。

沒(méi)看過(guò)的可以看下我之前的視頻，那么很多朋友一定在思考這2200架無(wú)人機(jī)是如何做到在空間上幾乎完美的圖案組合的呢？這里我以Intel的無(wú)人機(jī)燈光秀為例大概和朋友們聊聊你想知道的那些事。

本人非行業(yè)相關(guān)人員，只是通過(guò)閱讀消化大量相關(guān)文章按自己的理解為大家做一次科普。歡迎行業(yè)相關(guān)人員在評(píng)論中對(duì)錯(cuò)誤觀點(diǎn)進(jìn)行批評(píng)指正

首先上視頻：

重播

播放

00:00/00:00正在直播

00:00

進(jìn)入全屏

點(diǎn)擊按住可拖動(dòng)視頻

我們聊聊幾個(gè)基本問(wèn)題：

無(wú)人機(jī)

英特爾采用的是自家研發(fā)的Shoot Star? 無(wú)人機(jī)

四旋翼輕量化的小型無(wú)人機(jī)，主要材料是塑料和泡沫，機(jī)腹有個(gè)多色高亮度LED，可以進(jìn)行數(shù)十億種顏色組合。

說(shuō)白了就是：小 ，輕， 色

圖案

這個(gè)大家其實(shí)很容易就能想到了，圖案肯定是事先通過(guò)計(jì)算機(jī)建模出來(lái)的，然后再通過(guò)無(wú)人機(jī)專(zhuān)用的控制軟件轉(zhuǎn)換成每架無(wú)人機(jī)的飛行路徑及對(duì)應(yīng)燈光顏色。保證起飛后讓每一架無(wú)人機(jī)都能夠沿著正確的路徑停到正確的位置亮正確的燈光，從而構(gòu)成讓人震撼的空中圖案。

大家可以想象，面對(duì)數(shù)千架無(wú)人機(jī)的密集隊(duì)形，任何幾架無(wú)人機(jī)如果走了錯(cuò)誤的路徑，那么后果可能就是整個(gè)燈光秀的失敗。所以對(duì)這套群控系統(tǒng)和無(wú)人機(jī)本身的可靠性提出了較高的要求。這10分鐘的燈光秀考驗(yàn)的是扎實(shí)的技術(shù)能力。

正所謂空中一分鐘，研發(fā)幾年功。

目前有能力進(jìn)行這種數(shù)千架無(wú)人機(jī)燈光秀表演的公司主要是美國(guó)和中國(guó)公司。

通訊

上面說(shuō)了，無(wú)人機(jī)飛行路徑和空間停留位置是決定燈光秀成敗的主要參數(shù)。那么如何讓無(wú)人機(jī)能?chē)?yán)格按照預(yù)想來(lái)運(yùn)動(dòng)呢？大家想想有啥辦法？

1 往高端想，無(wú)人機(jī)可以和地面集控系統(tǒng)通訊，那么也自然可以互相通訊。這樣通過(guò)編程提前告知要組成的圖案，其它就讓無(wú)人機(jī)自己干吧，一聲起飛令，大家自己互相調(diào)整位置，選擇最優(yōu)路徑，“我往左”“你往右”“距離別太遠(yuǎn)”，這就和我們八一空軍表演隊(duì)一樣。想想就覺(jué)得很酷。但這個(gè)對(duì)無(wú)人機(jī)本身的計(jì)算能力和大量無(wú)人機(jī)的無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信要求較高。

2 如果上面的要求有些高，那干脆就像小米機(jī)器人一樣，提前把整個(gè)表演的路徑，燈光等參數(shù)全部傳給無(wú)人機(jī)，然后統(tǒng)一起飛，后面無(wú)人機(jī)就按照預(yù)先編號(hào)的程序自己表演去，最后再統(tǒng)一回來(lái)就OK了嗎。首先你要保證無(wú)人機(jī)能夠統(tǒng)一起飛，如果有幾架起飛慢了或快了，那不就完?duì)僮恿?。而且放出去就這么撒手不管了，好幾千架無(wú)人機(jī)，幾十萬(wàn)美金的項(xiàng)目，你就這么放下，這得對(duì)自家無(wú)人機(jī)有多么高的自信，就為了省點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通訊，就算你有足夠自信，后面還有個(gè)定位精度，這個(gè)要命的問(wèn)題

3 路徑是要提前告訴這幫小家伙的，但整個(gè)表演工程師需要集控系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)每架飛機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在必要的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行調(diào)整的。這里就涉及了地面集控站同幾千架無(wú)人機(jī)如何穩(wěn)定通訊的問(wèn)題。

你可能會(huì)想，這玩意和路由器一樣一個(gè)對(duì)多個(gè)點(diǎn)不就成了，但你家里網(wǎng)絡(luò)設(shè)備多了還會(huì)有一定的干擾問(wèn)題，這數(shù)千架無(wú)人機(jī)在有限的空間里，通訊干擾可想而知，哪怕有一個(gè)通訊丟包，那么后果也是不可想象的。

因?yàn)楫?dāng)前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通訊速度是極快的，每次只和一架無(wú)人機(jī)通訊，所有無(wú)人機(jī)全部聯(lián)系一遍也是在極短時(shí)間內(nèi)可以完成了，而每次只同一架無(wú)人機(jī)通訊就不存在什么通訊干擾造成丟包了。這就是我們常說(shuō)的“令牌環(huán)”。就是在可容忍的短時(shí)間內(nèi)遍歷每一架無(wú)人機(jī)。

解決了通訊問(wèn)題就是我們的一個(gè)最大的挑戰(zhàn)，定位了

定位

上面說(shuō)的燈光秀的成功要素，歸根到底就是“定位”的準(zhǔn)確性。沒(méi)有準(zhǔn)確的位置，神馬路徑，圖案，全是空談。

說(shuō)到定位，你想到的是GPS，北斗等。但民用的精度可能對(duì)開(kāi)車(chē)導(dǎo)航影響不大，但在這個(gè)對(duì)位置達(dá)到吹毛求疵的表演場(chǎng)合，這個(gè)誤差已經(jīng)可以讓無(wú)人機(jī)變成無(wú)頭蒼蠅了，那就不是圖案，而是災(zāi)難了。

既然問(wèn)題出在GPS導(dǎo)航的誤差上，那么我們?cè)跓o(wú)人機(jī)上消除這種誤差就能讓無(wú)人機(jī)精確定位了。所以我們用到的就是：

差分GPS（differential GPS-DGPS，DGPS）

簡(jiǎn)單說(shuō)就是在表演區(qū)域的地面上設(shè)立一個(gè)GPS地面基準(zhǔn)站，然后將差分計(jì)算出來(lái)的誤差發(fā)給無(wú)人機(jī)，讓其對(duì)自己的位置能夠進(jìn)行精確修正。

這就又回到上面的通訊問(wèn)題。