西安无人机尬舞表演原因浅谈

上一篇 / 下一篇  2018-06-07 10:44:04 / 个人分类:博为峰原创技术文章

5月1日晚,在西安城墙文化节上,1374架无人机在城墙上进行了光影盛典,通过编队飞行,绘制出丝绸之路、西安年最中国等图案。在演出中左侧图案出现失误变成“乱码”演出结束回收无人机的过程中,也有不少无人机垂直往下掉落。造成尬舞的原因目前还定论。

对很多人来说,无人机已经不算是新鲜事物,它不仅应用于军用现在也广泛应用于民用但是,无人机编队表演绝对算是新鲜事物真人在进行现场演出时,不仅需要天时、地利、人和还要在正式表演之前进行策划、舞台设计流程安排、反复彩排走位等等。无人机编队表演除了这些,还对技术有着极高的要求。而且,机器相对于人来说更死板,不能随机应变,这需要严格的设计和指令操作并且对于环境人员之间的配合默契度要求都非常高。

从环境角度来讲,无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器,无线电技术本身就会受到环境中的电磁波影响因为无人机一旦升空,无法进行人为操控,只能按照程序走。设计方案,数字、字母、简单图案基本能实现,太复杂的图案则不太好呈现,看天气情况,后续还要看场地表演当晚,无人机设备、通信系统和飞行系统正常,但部分无人机的定位及辅助定位系统在起飞后受到定向干扰,造成其位置和高度的数据异常定向干扰也许是人为干扰,也许是因为表演地点有广播电台,表演时广播电台恰好发出信号,也有可能影响到无人机编队的定位无人机编队飞行定位靠的是卫星定位和RTK差分技术(一种GPS测量方法),定位精确度在厘米级。飞行期间,云层变厚,附近有高楼建筑,或高压电线等都可能影响卫星信号和控制链路信号的接收。而定向干扰也分多种情况,比如有人利用反无人机技术,用电子干扰枪发出电磁信号,阻断卫星、无人机与地面站的通信链路,让无人机失控。

技术角度来讲,无人机编队表演是在无人机控制技术日趋**的情况下发展出来的一个新的应用方向,需要涉及飞控系统、飞行平台硬件、地面站三个部分的技术支撑1374驾无人机在空中飞行需要摆出不同的造型,这需要多个控制团队的配合,也就是集群智能蜂群化技术从地面操纵人员的显示屏上清楚看到那些无人机根据指令自主编队并实施追踪的画面。根据目标编队,根据指令快速移动,也可以根据环形指令排成图形。这些“命令”是下达给“蜂群”的,而不是其中任何一个个体。“蜂群”之间彼此会不停地“交谈”,在没有个体指挥官情况下形成“蜂群智能”。在组成集群过程中,如果个别无人机发生故障或损失,剩余无人机会根据参与组网的无人机实际数量做出反应,自主调整编队形式,继续完成既定任务目标无人机设备、通信系统和飞行系统正常,但部分无人机的定位及辅助定位系统在起飞后受到定向干扰,造成其位置和高度的数据异常。无人机编队需要解决授时和同步、导航和定位、数据、通讯和抗干扰、路径协调等多个难题;多架无人机协同运动需要精确的定位也需要精确同步的时间,编队还需要规划合理的路线同时要应对相互间的干扰;如果是做特技飞行表演,对控制要求很高。无人机编队表演为主要技术难点在于多机的引导和协同,队形设计、气动耦合、队形的动态调整、航迹规划、信息互换以及编队飞行控制策略等问题都非常关键。另外无人机的螺旋桨靠离心力展开的,飞机旋桨出厂安装就是否正确,如果人为紧固,会造成偏心引起剧烈的震动影响飞行表演

从人员配合角度来讲,1374架无人机应该是分成多组控制,也就是说地面上有多个RTK基站控制,其中某一组无人机出现整体上的定位偏差,很有可能是控制某一组飞机的地面RTK基站出现故障,最终导致局部分块错乱。无人机表演飞行的航线,航速等参数,都是预先规划好写入无人机飞控的,而非现场再遥控,飞机只要自身保证定位准确下,按照既定路线飞完即可。像自然界中类似鸟群的动物群体那样,共享决策的分配大脑,相互协调行动。对于图形的变换,每个图形组成部分的控制,团队之间应该配合紧密并且要能够随机应变。

上千架无人机编队表演出现安全风险是大概率事件,部分无人机失控,乃至无人机编队被劫持,都可能会威胁到公共安全,甚至国家安全。截止到现在,西安城墙“无人机尬舞”还没有非常官方的确切原因发布。但是,无人机技术还需要不断创新,是毋庸置疑的。


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