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燈光秀年年有，這兩年特別多”。

　　尤其是當(dāng)我們知道‘無人機(jī)’這一黑科技后，它就成了燈光秀表演的標(biāo)配。每一次表演，都讓人目眩神迷，并占據(jù)你的朋友圈頭條。

　　但是你知道無人機(jī)燈光秀是如何實(shí)現(xiàn)的嗎?它表演的原理是什么?用到了哪些關(guān)鍵性技術(shù)?

　　0 1 三維建模技術(shù)

　　無人機(jī)燈光秀用的是四旋翼無人機(jī)，本身飛行控制能力很強(qiáng)，可以前飛、后飛，可以懸停，可以平移，可以向任何方向調(diào)整自己的位置。無人機(jī)在空中呈現(xiàn)圖形，并非像顯示屏那樣把每架飛機(jī)當(dāng)做一個(gè)像素點(diǎn)，靠不同顏色的變化來呈現(xiàn)圖形，而是每架飛機(jī)必須要飛到指定的位置才能調(diào)整燈光

      所以需要事先編好每架飛機(jī)的飛行軌跡和位置，包括對(duì)燈光的控制。電腦里面的軟件根據(jù)人們畫好的圖案進(jìn)行模型計(jì)算，把人們想要看到的畫面轉(zhuǎn)換成無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)路徑，然后變成無人機(jī)能看懂的0和1遠(yuǎn)程發(fā)送給每一架無人機(jī)。

　　0 2 令牌環(huán)網(wǎng)機(jī)制

　　地面上的電腦根據(jù)一定的模型計(jì)算出來了每架無人機(jī)的路徑數(shù)據(jù)，那么它如何把數(shù)據(jù)發(fā)送給無人機(jī)呢?肯定是通過無線通信技術(shù)，但是有個(gè)問題就是單純的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信技術(shù)是應(yīng)付不了這么大的陣仗的，大家的頻率一樣，直接把數(shù)據(jù)丟出去勢(shì)必會(huì)亂套。

     這里面就要用到IEEE802.5令牌   環(huán)網(wǎng)技術(shù)。我們看到的無人機(jī)動(dòng)作整齊劃一，好像同時(shí)在受到控制一樣，其實(shí)在一個(gè)極短的時(shí)間段里面只有一架無人機(jī)在跟電腦進(jìn)行通信，它們?cè)诤碗娔X玩一個(gè)“擊鼓傳花”的游戲，這個(gè)花就是“令牌”，每架無人機(jī)收到數(shù)據(jù)后都會(huì)判斷是不是自己的數(shù)據(jù)，如果是就收下“令牌”，否則就丟給其他兄弟。同一時(shí)刻只有拿到“令牌”的無人機(jī)有權(quán)利跟電腦通信，其他無人機(jī)則待命。

　　就這樣，“令牌”在無人機(jī)之間快速反復(fù)地傳遞，確保每一位兄弟都有機(jī)會(huì)跟電腦通信上。

　　0 3 差分GPS(DGPS)技術(shù)

　　無人機(jī)收到了電腦發(fā)出來的路徑規(guī)劃之后，就要開始沿著自己的路徑運(yùn)動(dòng)了，但這里有個(gè)問題，它是如何實(shí)時(shí)得知自己的位置并準(zhǔn)確按照路徑飛行的呢?

      不難想象，很多人第一反應(yīng)都是GPS。GPS我們經(jīng)常用，手機(jī)上就有，車上也有。但是我們有沒有注意到GPS的精度確實(shí)有瑕疵，經(jīng)常把我們定位到馬路對(duì)面?

　　民用的GPS定位精度只有3到5米。按照這樣的定位精度來飛，就算無人機(jī)不撞成一鍋粥，那組成的圖案也會(huì)慘不忍睹。

　　怎么解決呢?這就要用到差分GPS技術(shù)了，差分GPS技術(shù)其實(shí)也是一種GPS技術(shù)的應(yīng)用。無人機(jī)直接用GPS定位，由于存在無法消除的誤差，導(dǎo)致定位精度達(dá)不到編隊(duì)飛行的要求。這時(shí)候，偉大的工程師們想到了在地面上架設(shè)一個(gè)GPS基準(zhǔn)站的點(diǎn)子，這個(gè)地面基準(zhǔn)站有事先知曉的準(zhǔn)確的空間坐標(biāo)，然后跟實(shí)時(shí)測量到的GPS結(jié)果進(jìn)行差分，把誤差實(shí)時(shí)發(fā)送給無人機(jī)，無人機(jī)則根據(jù)收到的誤差信息對(duì)自己的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)糾偏。這就是差分GPS技術(shù)。

大型無人機(jī)燈光表演出問題，可能性大概有以下幾點(diǎn)：

　　一是定位系統(tǒng)。這和衛(wèi)星有關(guān)系，需要定位得非常準(zhǔn)確才可以。如果定位系統(tǒng)出了問題，比如GPS丟星，無人機(jī)就可能找不著自己編隊(duì)。無人機(jī)架次越多，出問題幾率就越高。

　　二是通信系統(tǒng)。大量的無人機(jī)和基站之間是要有通信的，這樣才能知道每架飛機(jī)往哪兒飛，軌跡怎么規(guī)劃，當(dāng)前到達(dá)什么位置。若通信信號(hào)中斷，無人機(jī)就會(huì)找不到自己位置。

　　三是飛行器本體問題。比如無人機(jī)自身電力不足，飛不動(dòng)了，控制不了自己的姿態(tài)了，就會(huì)出現(xiàn)偏移。

　　說了這么多無人機(jī)編隊(duì)的技術(shù)，其實(shí)對(duì)于工程師幕后的工作來說，還只是冰山一角。我們看到的二十多分鐘的無人機(jī)燈光秀，驚艷了世人，刷爆了我們的朋友圈，對(duì)于沒日沒夜加班工作的工程師來說也算是最大的安慰了。

　　向所有平凡而偉大的工程師們致敬!