首頁  ►  臺灣雙十國慶無人機光秀驚豔群眾 但無人機秀原理如何執行呢?

臺灣雙十國慶無人機光秀驚豔群眾 但無人機秀原理如何執行呢?

無人機群飛表演是一種高科技的整合應用,最一開始無人機集群是由大量不同類型的無人機所組成,每架無人機都是一個獨立的系統,彼此間透過無線網絡方式與地面站進行信息交互。近幾年科技演進,最終實現無人機群體的管理、群體間任務的分配、群體航跡規劃及單一無人機航跡規劃造就成今日的無人機群飛表演。

2022臺灣嘉義雙十國慶無人機光秀

今年臺灣嘉義的煙火與無人機光秀長達45分鐘,表演出現農工大縣、嘉義極光CHIAYUM的圖案,讓臺灣民眾看見嘉義的農業品牌,同時因爲是臺灣國慶日,最終就出現中華民國國旗閃亮在天空中!

這次2022臺灣國慶無人機焰火秀睽違18年,再次重回嘉義縣舉辦,臺灣總統蔡英文、立法院長游錫堃也親自到場共襄盛舉,欣賞無人機組合成「勇鷹號」或是臺灣國防無人機「騰雲」的圖案。

臺灣嘉義故宮南院國慶日無人機燈光秀

無人機燈光秀歷史

無人機燈光秀表演的英文為drone Show or drone display,史上首次的無人機表演是在2015年,由Intel英特爾公司在德國漢堡的機場跑道上以100台無人機搭配交響樂團,開創了前所未有的表演型態。接著在CES2016上,再次飛了100架無人機的編隊。當場還拿到了金氏世界紀錄,之後英特爾繼續在德國、澳大利亞等地又成功的展開無人機光秀表演。

甚至在中國萬達於重慶舉辦的無人機音樂晚會上,還特地飛了101架無人機來打破這個世界紀錄。之後不到1年,英特爾就把這個記錄增加了5倍。在2018年,Intel英特爾公司更進階使用了2018台無人機,以360度無死角呈現出美麗的地球儀,完成首次的3D無人機表演。

Intel ShootingStar無人機機身框架柔軟,採用柔性泡沫塑料和無螺絲結構設計,重量僅280克,比一個排球還輕。此外,該四軸飛行器的螺旋槳搭配加蓋保護罩,這一設計旨在確保無人機時的飛行安全。操作方面,該設備可輕鬆編程、組裝和操作,並且防水防潑濺,可在小雨中正常飛行。

Intel ShootingStar無人機

無人機燈光秀原理

首先確定無人機起降場地,為了編隊方便,每架四旋翼無人機的起降位置是固定的,為了防止互相干擾,Intel設計了一個巨大的起降場地,在圖中,每個黑色標記塊就是一架無人機起降的位置,為了保證安全,互相之間的距離還是比較遠的。起降位置一旦確定,就不再變化,飛行中每架無人機按預設程序執行操作不能中途改變。

其次需要根據飛機的飛行性能參數對表演內容進行設計,也就是設計每架無人機的飛行軌跡,這些軌跡一旦確定,飛行中將不再改變,考慮到飛控系統的誤差,無人機之間需保持一定距離。

  • 三維空間中建立坐標

也為了與地面起降場地的空間擺放位置配合,航線設計採用空間柵格化的方法,即將三維空間劃分為若干柵格坐標,以函數形式設計無人機位置隨時間變化的軌跡。

  • 令牌環網技術

一旦設計完成,即可進行實際飛行表演,為了控制 500 架無人機,指望通過 500 個飛手同步控制必然不可能,統一的地面站軟體才是關鍵。地面站軟體能夠在每次飛行之前對所有無人機的電量、功能進行檢查,從而大大減輕人力需求,而這就發展出令牌環網技術。

每一台無人機都會自動判斷並接收自己的行動指令,這行動指令相當於「 令牌」,同一時刻只有拿到「令牌」的無人機有權利跟電腦通信,其他無人機則待命,因此「令牌」在無人機之間快速傳遞,確保每一台無人機都有機會跟電腦通信上。

  • RTK差分定位系統

有賴於高精度的RTK差分定位技術為每架無人機提供厘米級精準定位差分定位技術其實也是一種GPS導航技術的應用,工程師在地面上架設一個GPS基準站,GPS基準站會有該表演場地的準確空間座標,將測量到的GPS座標進行差分計算,把誤差傳送給無人機,無人機則根據收到的誤差資訊對自己的位置進行編位,沿著自己的路徑規劃動作。

最終綜合監控

每架無人機通過GPS和氣壓計進行自身水平位置和垂直高度的測量,根據預設航跡確定自己下一時刻的目標位置,由飛控系統進行導航,隨著時間軸不斷疊代,即可完成結構化編隊的整體效果。同時,地面站需要對每架無人機的健康狀態進行監測,如實時的電壓、溫度、傳感器狀態等,如果有無人機不適合繼續飛行,將提前召回著陸。

資料與圖片來源:記者黃仲裕. 故宮南院. 聯合新聞網. TVBS. Yahoo新聞.

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一個熱愛將全球文字影像音樂資訊整合的說書人. 希望透過各種方式將所學所聞分享給更多人

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