【简介：】无人机编队的表演效果众所周知，它不仅能够满足人们的视觉要求，还有望取代烟火表演达到零排放量的环保要求。除此之外，于拍摄而言，编队飞行能够在立体空间内快速采集多角度的影像
无人机编队的表演效果众所周知，它不仅能够满足人们的视觉要求，还有望取代烟火表演达到零排放量的环保要求。除此之外，于拍摄而言，编队飞行能够在立体空间内快速采集多角度的影像资料，在搜索救援中提供信息支持；对于物流而言，编队飞行能够灵活地派送货物，协力运送重物；对于军用而言，编队飞行能够密集突防，提高任务成功率。所以它的用途还是相当广泛的。
1.无人机基本飞行控制原理 这种基本的控制算法已经烂大街了，基本上都在用，在这简单说一下。单台无人机平稳飞行是实现无人机编队飞行的基础。下图是无人机平稳飞行的关键技术原理，CPU实时采集姿态传感器的数据，其中姿态传感器包括三轴陀螺仪、三轴加速度计、三轴磁力计，依靠这9轴姿态信息进行姿态解算融合得到四元数和欧拉角，传感器采集的信息作为当前姿态，目标姿态由遥控器的通道信息决定，二者偏差作为PID的输入控制，姿态控制通过串级PID，外环角度环，内环进入角速度环，整定内环和外环PID之后输出加到姿态控制上，完成无人机的平稳控制飞行。
2.无人机定位
（1）测距定位 在每台无人机上安装距离传感器，计算出各台无人机之间的相对距离，然后进行数学建模，根据相应算法得出无人机的位置。它的优点是计算所得位置比较精确，但是运算量比较高，另外三维空间中的距离传感器种类很少。
(2）GPS+气压计 通过GPS获得无人机二维平面位置，再结合气压计和超声波模块计算出高度，最终得出飞机空间位置。飞机在低空飞行时通常采用超声波模块获取高度信息，精度很高，在高空时采用气压计。
（3）图像识别定位 通过多个摄像头获取环境三维空间图像，使用图像识别技术将图像进行处理，对飞行空间进行数学建模，将识别出的不同维度的无人机位置信息整合，可获得三维空间中无人机位置。该方法在图像识别过程中数据运算量也很大，另外受地域限制，只可在布有摄像头的环境中飞行。 3. 防误撞轨迹规划 为防止无人机在变换队形时发生碰撞，我们为每台无人机设置一定的安全距离。如图，以每台无人机为球心，固定距离为半径的球体设为其安全区域，其他无人机不得进入。若在飞行过程中需要经过其他无人机的安全区域，该无人机必须绕行到达目标位置，不可直线行进，避免发生碰撞。
4. 位置信息共享 无人机如要完成整齐的编队动作，必须统筹规划所有无人机的实时飞行位置。为此，需要设定一台无人机作为主机，其余为副机。主机负责接收信标台的控制信息，然后进行解算，把预定路径中每台无人机的位置通过远距离通信模块传送给副机，设置合适的信息格式，副机接收到主机的位置信息后把其作为自己的目标位置向其飞行，实现所有无人机的路径统筹规划。
600架无人机协同作业，展示特定姿态配合灯光秀是无人机编队表演，目前在中国各地大放异采。每逢新春、中秋、国庆等佳节以及一些重大会议、活动，一些大城市都会以无人机飞行灯光表演形式，给人们带来一场场视觉盛宴，
无人机编队表演涉及到技术，除了单台无人机飞行时需要的飞控、通讯、数传、图传等技术，主要涉及到大量无人机的管理与协同。
1）无人机集群技术
无人机编队表演离不开多架无人机的协作完成，这就会产生一种集群行为，即外观上看起来一群实体聚集在一起兜圈或朝特定方向行动。而这种集群行为加上无人机技术，就产生了无人机集群技术，事实上最初的无人机集群概念就是起源于鸟群，以群体的形式出现，通过相互合作发挥共同作用。
2）集群控制算法
无人机编队表演必须确定无人机之间逻辑上和物理上的信息关系和控制关系，针对出现的相关问题而进行的体系结构研究，可以将多无人飞行器系统的结构和控制有飞行器地结合起来，保证多无人飞行器系统中信息流和控制流的畅通，为无人机之间的交互提供框架。集群控制算法不仅可以保证多架无人机之间能有效地进行协同，而且可以不依赖于无人机的数量，即无人机可以随时退出或者加入集群，而不会影响控制系统的整体结构。
3）通信网络设计
在多架无人机协同任务自组织系统中，无人机作为通信网络节点，其空间的分布决定了网络的拓扑结构，而不同的网络拓扑结构有着不同的通信性能。在一定的通信拓扑及性能下，根据所执行的任务分配通信资源，提高通信质量。
简单来说，无人机编队表演，每架无人机都将进行过多次全参数的飞行安全排查和按照实际飞行地点真实坐标模拟的验证飞行及航线避让，所以即便是通讯收到严重干扰甚至完全中断的情况下，无人机仍然可以安全完成既定任务并返回起飞地点。任何个体飞行器的单一故障都不会影响其它飞行器的任务执行，也不会拖累编队整体任务安全完成。
在无人机编队表演前，编队团队都要申请空域，公安报备，实地勘探飞行场地，协调通讯保障，策划编队表演脚本，不断进行试飞、调试。
