亿航1000架无人机背后的秘密

2017-2-15 17:03

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上周，美国【超级碗】上，个性歌星Lady GaGa携Intel 500台无人机进行了一次震撼全球的演出。

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紧接着的第三天，亿航白鹭在中国广州海心沙亚运公园上演1000台无人机的编队表演。继而打破该领域的世界吉尼斯纪录——由Intel公司创造的500台无人机编队飞行纪录。

5iMX带你一起回顾1000台无人机的编队表演

此次飞行的场地位于广州市中心，这里标志性建筑林立，尤其广州塔（俗称小蛮腰），夜晚在灯光的陪伴下分外妖娆。

（不过出于安全的考虑，此地已经完全封闭，只有600名受邀嘉宾和媒体记者可以到现场观看）

亿航的工作人员有条不紊地做准备工作。

此时电视台的转播车也已经就绪了。

夜幕降临，元宵节音乐表演正式开始。

高潮部分，1000架无人机开始升空，蔚为壮观！

是不是很像迪士尼《长发公主》里放灯时的情景呢？

它们像蜂群般起飞，并按照规定的路线飞去，渐渐地组成了图案。

天幕开始形成

右边的编队形成一个笑脸符号，并开始旋转。

最后，它们依次降落，演出圆满结束。

最后，吉尼斯世界纪录代表为他们颁发了1000架无人机同时飞行的证明书。

那么，无人机是如何进行编队飞行的？

如何才能同时控制这么多架无人机而不碰撞到一起？

技术难点和瓶颈在哪？

为了解答这些问题，5iMX进行了现场采访，得知这1000台无人机均为亿航GhostDrone航拍无人机，只是将云台和相机模组替换成了LED灯光模组。

负责该项目的亿航集团战略合作总监兼北京公司总经理李智源先生介绍说：Ghostdrone最大可以挂在1.5kg重量，不仅仅是LED灯光模组，未来可以挂在的设备非常丰富，留给艺术创作的空间非常大。

李总继续介绍说：这次表演实际放飞的无人机数量实际为1200台，有200台为备机。它们被分为五组进行通讯（控制），每架无人机都有独立的IP地址，就像我们的计算机在网络上的地址一样。而对他们进行控制的也并非1000名飞手，而是1台电脑。这台电脑叫做【地面站】，它就像服务器一样同时对这1200架无人机进行控制，并接收它们实时反馈的数据。

由于无人机数量众多，而我国开放的2.4G频段带宽又非常有限，因此数量众多的无人机通讯就成为最重要也是最困难的技术难点。

李总介绍说：无人机集群控制理论上可以做到上万台，但是通讯带宽是瓶颈，亿航从实现500台控制到1000台控制，在减少每台无人机的数据通讯量方面下了不少功夫，不断优化降低对带宽的占用。目前亿航的编队仍以2.4G为主，这个频段最为开放，但是干扰也特别大，从之前的经验来看，偶尔会有编队掉线或停止响应的情况。而这次不同的是，我们采取了双冗余控制系统。也就是说，地面站实时控制+程序自主飞行相结合的模式。当控制信号被干扰、丢失或停止响应的时候，无人机内部的预置程序也能独立完成编队飞行。这就克服了因信号干扰导致表演失败的情况。这是目前国际最为先进的控制体系。

起飞的时候，地面站会初始化所有无人机的时间，以确保无人机在天空中可以按照统一的时序进行自主飞行。尤其队形变化的时候，如果时序不对，无人机就可能撞到一起。这次1000架无人机，分布在一个不算广阔的空域中（因广州ZF出于安全考虑，对此次表演的空域进行了严格的限制），编队非常密集，天空中每架无人机之间的距离只有3-5米。而普通的GhostDrone采用GPS和Glonas双星定位时，理论上定位精度为1米，也就是机与机之间误差为2米，因此对亿航来说是一次巨大的挑战。

为了确保安全，此次表演亿航将1000架无人机分为两部分，其中一部分负责构成天空中一块巨大的屏幕，负责LED显示；而另一部分则采用更高定位精度的RTK差分定位系统，专门负责队形变化表演。

下图显示的就是带有RTK差分定位系统的无人机，以及差分地面基站和控制人员。