中文版 英文版
line
产品技术
当前位置:主页 > 新闻中心 > 产品技术 >
Intel是如何进控制500架无人机集群灯光秀的
来源: psuav.cn  Time2016-12-21

本月,Intel宣布刚刚创造的壮举—500架无人机同时升空,并编队表演灯光秀。这500架无人机,都采用的是英特尔的全新无人机型号——Intel Shooting Star,这款无人机将被广泛应用于艺术、娱乐和灯光秀等领域,解决复杂的晚间空中娱乐项目面临的问题,与传统烟火表演相比,大气污染、噪音污染、安全隐患这些硬伤都不复存在。

早在今年年初的CES2016上,英特尔就成功的试飞了100架无人机的编队。当场还拿到了吉尼斯世界纪录,之后英特尔员工还在德国、澳大利亚等地又成功的复制了试飞。今年9月,万达在重庆举办的无人机音乐晚会上,还特地飞了101架无人机来打破这个世界纪录。不到1年,英特尔就把这个记录翻了5倍。

Intel Shooting Star无人机机身框架柔软,采用柔性泡沫塑料和无螺丝结构设计,重量仅280克,比一个排球还轻。此外,该四轴飞行器的螺旋桨搭配加盖保护罩,这一设计旨在确保无人机时的飞行安全。操作方面,该设备可轻松编程、组装和操作,并且防水防泼溅,可在小雨中正常飞行。

 

Intel 也公布这这款无人机部分关键性参数:
l  尺寸:384 x 384 x 93 毫米;
l  螺旋桨直径:6 英寸(15 厘米);
l  最大起飞重量:280 克;
l  飞行时间:最长 20 分钟;
l  最大范围:1.5 千米;
l  最大可容忍风速:10 米/秒;
l  GPS 模式下最大空速:10 米/秒;
l  灯光秀模式最大空速:3 米/秒;

Intel Shooting Star无人机内置LED灯,可根据RGBW(红、绿、蓝、白)亚像素光谱而创造出40亿种颜色组合
Intel负责此项目的是Anil Nanduri,职务为新技术事业部副总裁、感知计算事业部无人机系统部门总经理,他自1998年从宾夕法尼亚州立大学硕士毕业后一直在Intel工作。2015年Intel与AE Futurelab合作开展Drone 100项目,今年将数量拓展到500架,不断打破多旋翼无人机的吉尼斯世界纪录。
那么Intel是如何实现几百架无人机的同时控制呢,我们分头来看。
 
首先确定无人机起降场地,为了编队方便,每架四旋翼无人机的起降位置是固定的,为了防止互相干扰,Intel设计了一个巨大的起降场地,在下图中,每个黑色标记块就是一架无人机起降的位置,为了保证安全,互相之间的距离还是比较远的。起降位置一旦确定,就不再变化,飞行中每架无人机按预设程序执行操作不能中途改变。

 

 
其次需要根据飞机的飞行性能参数对表演内容进行设计,也就是设计每架无人机的飞行轨迹,这些轨迹一旦确定,飞行中将不再改变,考虑到飞控系统的误差,无人机之间需保持一定距离。

为了方便进行三维空间中的坐标表达,也为了与地面起降场地的空间摆放位置配合,航线设计采用空间栅格化的方法,即将三维空间划分为若干栅格坐标,以函数形式设计无人机位置随时间变化的轨迹。


 
无人机在控制的位置虽然可能变化,但是变化方式是程序预先制定好的,所以只要在空间高度是分层、水平面内保持规则间距,即可创造出结构化空中编队的造型。



 
为了简化多无人机空间位置设计的流程,Intel开发了专用设计软件,其算法能够自动处理动画制作流程,并规划出创建空中图案的最快路径,只需一张图片、快速计算出所需的无人机数量,并确定无人机的放置地点。当然,这一辅助手段其实只是个图形处理方法,相当于用固定数量的点描述一幅图像使得视觉上信息保留的程度最大。当然,发光效果是动作设计软件的另外一个重要设计环节。



 
Intel的设计软件需要考虑在无人机实际飞行性能的约束下进行动作设计,同时考虑一般性气象条件对飞机轨迹的影响,为了提高可靠性,软件提供了模拟飞行的仿真功能,这些算法的实现是离线的,不需要在飞行表演中实时做出响应,因此程序员们有充足的时间对动作进行优化,查看模拟结果,尽可能的去除可能危及编队成员安全的危险动作。
 



根据Intel官方公布的信息,500 架无人机灯光秀中实际需要动用的团队只需要 10 个人,大部分工作量花在动作设计师,而最后的的放飞以及操控只需要 1 个人在电脑上完成。最新的软件已经使无人机的动作协调、变化的设计时间,从原来数周或数月的压缩到数天。


 

一旦设计完成,即可进行实际飞行表演,为了控制 500 架无人机,指望通过 500 个飞手同步控制必然不可能,统一的地面站软件才是关键。地面站软件能够在每次飞行之前对所有无人机的电量、功能进行检查,从而大大减轻人力需求。

 
在所有无人机注入与编程动作之后,地面站软件通过通信链路对所有无人机进行时间同步,因为互相之间距离较大,通信同步性要求并不算太高,当然,时延越小,队形看起来越整齐,好在Intel在室外夜空中进行大范围的表演,稍有偏差其实也看不出来。

每架无人机通过GPS和气压计进行自身水平位置和垂直高度的测量,根据预设航迹确定自己下一时刻的目标位置,由飞控系统进行导航,随着时间轴不断迭代,即可完成结构化编队的整体效果。


同时,地面站需要对每架无人机的健康状态进行监测,如实时的电压、温度、传感器状态等,如果有无人机不适合继续飞行,将提前召回着陆。
  
无人机的位置信息也实时传回地面站软件,不过对于这种预定义的系统来说,开环控制已经足够满足编队要求,不需要根据编队成员各自位置进行集中或分布式的响应控制。



 
 
 

line

联系电话: +86-010-88851559 +86-15901216312 传真: +86-010-88851559 邮箱: ps-ma@psuav.cn

ICP备案编号:京ICP备16061434号-1

返回顶部