无人机表演用的什么飞机（无人机表演原理及技术难点有哪些?）

无人机表演的效果众所周知，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，无人机表演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。

一.无人机基本飞行控制原理

1.控制算法

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。一、无人机表演的技术要点

二、无人机表演的技术要点

1.轨迹

灯光秀使用无人机。它具有很强的飞行控制能力，可以前后飞行、悬停和平移，并可以任意方向调整位置。无人机在空中呈现图形。它不是像显示屏一样将每架飞机视为一个像素，而是通过改变不同的颜色来呈现图形。相反，每架飞机必须飞到一个位置来调整它的灯光。所以需要提前编制每架飞机的飞行轨迹和位置，包括灯光的控制。这些都是电脑控制的，需要提前编程。

2.指令

无人机(UAV)通过调节四个旋翼的速度，可以控制和实现空中各种飞行器。转子速度快时上升，转子速度慢时下降。如果四个转子的速度不同，它们会倾斜并向一侧移动，导致平移。这需要协调和控制，要求很高，不然就翻盘了。每个无人机都有一个飞行控制系统，这是它的核心控制系统。虽然从地面发出的动作命令很简单，但飞行控制系统需要控制四个旋翼的速度，才能具体实现每个命令。

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，无人机表演，每架无人机都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，所以即便是通讯受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。

4.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。

三、无人机表演性能的技术难点

那么这么多飞机怎么可能不相撞呢?这是飞行控制的难点和重点，需要提前进行航路规划。每架飞机的飞行路线都要通过地面进行规划和计算，不能有交叉，会导致碰撞。地面是控制中心，相当于计算系统加通信系统。地面与无人机之间，可以通过无线电通信，也可以通过4G或5G信号连接。与无线电相比，4G或5G信号的带宽更宽，可以容忍大量通信。

大型无人机表演可能有以下问题：

1.定位系统。这是有关系的。它需要非常精确。如果系统出现问题，比如GPS丢星，无人机可能找不到自己的编队。无人机越多，出现问题的概率就越高。

2.通信系统。大量的无人机要互相通信，这样才能知道每架飞机在哪里飞行，如何规划自己的轨迹，目前到达哪里。如果通信信号中断，无人机将无法找到自己的位置。

3.飞机本身的问题。比如无人机动力不足，不能飞，不能控制自己的姿态，就会偏离。