广东
元宵节无人机编队如何实现“千机变”?
来源:南方日报   时间: 2017-02-13 07:40

  元宵节当晚9时,1000架亿航GHOSTDRONE 2.0智能无人机在广州海心沙广场上长达290米、宽19米的“跑道”上整齐列阵。倒计时一声令起,千架无人机自动有序地缓缓起飞腾空,恰似漫天飞舞的流星,照亮广州夜空。

  这场1000架无人机花式编队表演背后,是广州本土无人机品牌亿航的飞行技术创新。令人惊讶的是,前所未有的1000架无人机户外编队,竟是由一位工程师一台电脑一键启动即可控制。

  厘米级定位技术

  此次无人机编队表演,短短15分钟中呈现出的6种生动绚丽的花式编队和灯光秀,凝结了三十几位技术工程师和工作人员经过数千小时和数万架次的测试排演。

  “这就犹如生物界的集群作战,地面的电脑是带队的‘首领’,会向每一位队员发出不同的执行指令。“据亿航白鹭技术副总裁以及此次无人机大型编队表演总执行负责人李智源介绍道,工程师们设计出一套智能高效的无人机编队远程操控系统,会同一时间告诉每一架飞机该怎么飞、位置在哪儿、队列如何切换、灯光颜色如何变化等。

  其实,要让1000架飞机“听话”执飞,无人机之间不撞机,不仅每台无人机的间距是1.5米,工程师们还在无人机上安装了厘米级的高精度定位技术。

  据了解,目前普遍使用的GPS定位精度大多是米级的。一般的GPS定位精度在2.5米左右,受天气条件影响,误差可能更大。而此次无人机编队采用的厘米级定位技术的误差横向不超过2厘米、纵向不超过3厘米。“飞行定位的误差范围不超过一个矿泉水瓶瓶盖大小,以保证精准执行飞行轨迹、动作”,李智源透露,该项技术是首次大规模在无人机编队上使用的。

  此外,记者还了解到,用于表演的飞机是亿航GHOSTDRONE2.0无人机的编队定制版,轴距350mm,机体和灯重量780克,电池重量410克,续航20分钟。机身特别采用下悬翼设计,可以有效增强抵御来自上方的碰撞并能提升桨效、延长飞行时间。

  会思考的无人机

  一台电脑同时向1000架飞机发出指令,如果有其中一架飞机不听话,队伍是否会乱套呢?其实,每架无人机都是会思考的,在飞行过程中自带“Plan B”方案。

  李智源介绍道,工程师们在每架无人机身上通过传感器双备份多冗余的设计来建立自主安全机制。飞行中一旦出现碰撞、脱离轨迹等“事故”,飞机会自动调整迅速回到任务中。如果这套指令失效,无人机会自动启用备案指令,选择自主悬停、返航,退出队伍,为“队友”让路。

  团队在两年前就开始研发无人机编队表演技术,这期间进行了多次迭代更新。“随着执飞飞机的数量越来越多,每到一个阶段,就遇到一个新瓶颈。”李智源透露,第一个瓶颈是无人机编队达到100架时,同时传输的数据量巨大且要保证传输稳定,对所需的带宽提出高要求。“因此技术上要么优化数据结构,用更小的数据来控制更多的无人机,要么加大带宽。”

  同时,采用编队无人机实时通讯网络,确保即使个个体飞行器出现故障和受到通讯干扰都不会影响整体任务的完成。

  此外,亿航严格按照国家低空飞行的管理政策,提前做好空域报备审批,获得飞行航线许可,更加巩固了此次编队表演合法合规的安全保障。针对可能出现的突发情况,任务前进行数次飞行安全模拟排查,设立电子围栏保护区域,加上亿航无人机的应急自主返航机制,确保飞行安全。

  千架飞机未实地彩排过

  李智源透露,在此次演出前,无人机编队已经异地进行了数千小时和数万架次的测试。但由于无人机数量多,演出地点又在市中心,平时没办法进行实地彩排演练,每次都是异地测试。

  “纵使异地测了千百遍,但元宵节现场人多、气温低,又是江边,还是与平日很不一样。”李智源告诉记者,当晚的飞行范围是高120米、长280米、宽180米的夜空,范围并不够大。要不然还可以呈现出更多、更炫的编队样式。

  去年6月23日,夏季达沃斯论坛开幕前夕,世界经济论坛创始人兼主席克劳斯·施瓦布一行来到广州,亿航无人机就曾做过一次表演。不过,那一次36架无人机编队仅由1个人通过1台电脑遥控,整个表演过程由无人机全自动完成,不需要任何人为操控。(记者 陈思勤 彭琳)

(责任编辑:冯倩敏)

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