前言：無人機編隊表演越來越受到歡迎與喜愛，這也正在代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煙花成為新型的多元化的一種傳媒手段。許多的節(jié)假日活動，景區(qū)宣傳，企業(yè)宣傳，展會活動宣傳，都用到了無人機編隊表演而更加的聚集人氣。那么，無人機編隊表演應用到了哪些技術手段，又如何實現(xiàn)的呢？

一、什么是無人機編隊

即多架無人機為適應任務要求而進行的某種隊形排列和任務分配的組織模式，它既包括編隊飛行的隊形產(chǎn)生、保持和變化，也包括飛行任務的規(guī)劃和組織。

二、無人機編隊的基本要求

保持各飛機直接所設定的相對姿態(tài)和相對位置，可以結(jié)合編隊模式，通過控制在隊飛機相對于某一特定點（或?qū)ο螅┑木嚯x來實現(xiàn)。關鍵技術包括：

隊形保持：在表演時，不僅要求無人機編隊能夠保持隊形不變，還需要在飛行過程中根據(jù)任務要求能夠?qū)崿F(xiàn)隊形變換；

防撞避障：防撞是指在編隊中各個無人機之間避免相互碰撞；應當控制好編隊中無人機間飛行距離；

航跡規(guī)劃：無人機編隊的路徑規(guī)劃中在把編隊作為一個整體的條件下，可以看作單無人機航跡規(guī)劃進行處理。應當設置好每架飛機的飛行路徑；

三、無人機編隊組成

無人機編隊表演硬件主要包括五部分：

1、?機架動力套裝。

主要包括無人機骨架、旋翼以及電機部分；

2、無人機飛控系統(tǒng)。

無人機飛行控制系統(tǒng)，是無人機完成起飛、空中飛行、執(zhí)行任務和返場回收等整個飛行過程的核心系統(tǒng)。飛控一般包括傳感器、機載計算機和伺服作動設備三大部分，實現(xiàn)的功能主要有無人機姿態(tài)穩(wěn)定和控制、無人機任務設備管理和應急控制三大類。編隊表演也是基于此系統(tǒng)進行進一步定制開發(fā)來實現(xiàn)無人機編隊表演的功能；

3、?無人機集群數(shù)傳系統(tǒng)。

主要控制移動端無人機之間以及與地面控制端之間數(shù)據(jù)通訊；

4、無人機集群RTK定位系統(tǒng)。

一般是搭載高精度GNSS定位模塊，保證實時厘米級定位，完成編隊要求；

5、LED驅(qū)動控制系統(tǒng)。

主要是無人機群表演時燈光等外部控件控制。

要進行無人機集群編隊表演第一個是要解決無人機定位的問題，傳統(tǒng)的GNSS定位的誤差在米級左右，氣壓計的誤差也在米級別。所以要在夜空中呈現(xiàn)出漂亮的圖案，需要使用到RTK高精度定位系統(tǒng)。主流的RTK定位方案采用高精度GNSS定位板卡，例如S823高精度定位定向模塊等。基本原理與測量測繪RTK工作是一致的。都是基站發(fā)送RTK（RTCM）修正數(shù)據(jù)給移動站，移動站實時厘米級精度輸出。

基于七星耀華S300 RTK地面基站已經(jīng)能夠做到將RTK的修正數(shù)據(jù)通過飛控的數(shù)傳系統(tǒng)發(fā)送給無人機，也支持基站直接發(fā)送到無人機，雙鏈數(shù)據(jù)通訊可以保證無人機實時的高精度定位。

四、無人機編隊通訊搭建

無人機編隊要實現(xiàn)一個地面站控制成百上千臺無人機實現(xiàn)集群表演，首先要解決的就是通信的問題。目前主流的有xbee，zigbee，loRa，3DR無線數(shù)傳，WiFi，4G等通信方案。為了方便的接入地面站管理，我們推薦使用wifi和4G這兩種方案中的一種。

使用wifi的優(yōu)勢在于不用接入互聯(lián)網(wǎng)，整個飛機都在局域網(wǎng)中，使用大功率基站wifi的傳輸距離半徑也可達到400米左右，滿足編隊的應用場景。某些無人機甚至只需要地面控制端接入差分，對于帶wifi的RTK基站使用更加方便。其缺點主要在于2.4G的通信容易受干擾?？傮w來說便攜性與經(jīng)濟性都是十分的可觀。

使用4G數(shù)傳的優(yōu)勢在于通信簡單，采用4G數(shù)傳可以有效的解決無人機編隊表演組網(wǎng)的問題，因為這個網(wǎng)絡已經(jīng)通過運營商解決了，同時也降低了通信受干擾的問題，通信距離也是有保障的。

4G網(wǎng)絡有什么缺陷呢？

1，經(jīng)濟性太差，4G數(shù)傳的價格遠遠高于wifi的價格；

2，每臺4G數(shù)傳需要配一張SIM卡，SIM卡不方便管理；

3，4G數(shù)傳的高度太差，一般正常的4G數(shù)傳高度在離地300米左右就會沒有信號，這個高度確實是一個問題，但這對于大部分編隊表演來說是完全足夠使用的，所以目前采用4G方案的廠家也是非常的多。4G數(shù)傳還有一個問題就是對于基站依賴性特別大，如果某地同時容納的人數(shù)太多的話，會導致基站處理不過來，這樣會導致4G無法工作?？偟膩碚f采用4G數(shù)傳的方案是瑕不掩瑜，很值得推薦使用4G數(shù)傳進行編隊。

五、RTK通訊設計

回到RTK的問題，為了讓集群的RTK正常工作，（移動端的RTK只需要接收RTK修正數(shù)據(jù)即可，無需發(fā)送數(shù)據(jù)給基站端），我們需要讓基站的RTK修正數(shù)據(jù)發(fā)送給移動端。主流的有2種處理方式：

1.基站直接通過無線數(shù)傳廣播的形式發(fā)送給移動端。這個方案也是目前采用的最多的方式。采用S300 RTK基站，支持4G/電臺直接播發(fā)給移動站。的。

2.通過將RTK修正數(shù)據(jù)通過wifi/4G發(fā)送給飛控，飛控發(fā)送給移動端。這種方法方便飛控進行統(tǒng)一管理，也可以省去移動端一個通訊模塊。

最好的方式是多鏈路數(shù)傳，選擇全功能S300?RTK基站，這樣，在任意一路RTK修正數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的情況下，另外一路的冗余可以保證RTK修正數(shù)據(jù)能及時的發(fā)送給移動站，保障定位的準確性。