无人机编队表演方案解析

无人机编队表演越来越受到欢迎与喜爱，这也正在代替传统的烟花成为新型的多元化的一种传媒手段。许多的节假日活动，景区宣传，企业宣传，展会活动宣传，都用到了无人机编队表演而更加的聚集人气。那无人机编队表演应用到了哪些技术手段，又如何实现的呢？

下面介绍的是无人机编队表演的硬件：

1、机架动力套装

2.无人机飞控系统，根据目前市场的主流，我们选择pixhack作为我们的飞控硬件。该硬件能同时支持ardupilot与PX4的固件，我们编队表演的固件也是基于上述的固件进行进一步定制开发来实现无人机编队表演的功能。

3.无人机集群数传系统

4.无人机集群RTK定位系统

5.LED驱动控制系统

要进行无人机集群编队表演第一个是要解决无人机定位的问题，传统的GPS定位的误差在3M左右，气压计的误差也在米级别。所以要在夜空中呈现出漂亮的图案，需要使用到RTK高精度定位系统。主流的RTK定位方案采用ublox M8P ，最新的采用ublox f9p两种方案。但基本原理都是一一致的。都是基站发送RTK（RTCM）修正数据给移动站。

基于Ardupilot的MP地面站已经能够做到将RTK的修正数据通过飞控的数传系统发送给无人机，无人机再发送给移动站。这样充分的利用了飞控的数传系统。

但是呢，我们无人机编队要实现一个地面站控制成百上千台无人机实现集群表演，首先要解决的就是通信的问题。

目前主流的有xbee，zigbee，lora，3DR无线数传，WiFi，4G等通信方案。

为了方便的接入地面站管理，我们推荐使用wifi和4G这两种方案中任选一种。

使用wifi的优势在于不用接入互联网，整个飞机都在局域网中，使用大功率基站wifi的传输距离半径也可达到400米左右，满足编队的应用场景。但是缺点在于2.4G的通信容易受干扰，我们有一次同时和手工飞了6台飞机，近距离情况下容易被遥控器和2.4G的图传设备干扰。不过拉开距离后问题得以解决。通信的距离有限。不过可以通过增加AP数量来解决。便携性与经济性都是十分的可观。

使用4G数传的优势在于通信简单，采用4G数传可以有效的解决无人机编队表演组网的问题，因为这个网络已经通过运营商解决了，同时也降低了通信受干扰的问题，通信距离也是有保障的。4G网络有什么缺陷呢？1.经济性太差，4G数传的价格远远高于wifi的价格。2.每台4G数传需要配一张SIM卡，SIM卡不方便管理是否正常。3.4G数传的高度太差，一般正常的4G数传高度在离地300米左右就会没有信号，我们去年研发的4G数传的高度可以达到1500米左右。这个高度确实是一个问题，但这对于编队表演来说是完全足够使用的。所以目前采用4G方案的厂家也是非常的多。4G数传还有一个问题就是对于基站依赖性特别大，如果某地同时容纳的人数太多的话，会导致基站处理不过来，这样会导致4G无法工作。（国庆节有一次，有一家现场超过3万人，4G没有信号）。总的来说采用4G数传的方案是瑕不掩瑜，很值得推荐使用4G数传进行编队。

还是回到RTK的问题，为了让集群的RTK正常工作，（注意移动端的RTK只需要接收RTK修正数据即可，无需发送数据给基站端），我们需要让基站的RTK修正数据发送给移动端。主流的有2种处理方式：

1.基站直接通过无线数传广播的形式发送给移动端。这个方案也是目前采用的最多的方式。采用P900的传输距离可达10KM+，这种也是很可靠的。

2.通过将RTK修正数据通过地面站软件发送给飞控，飞控发送给移动端。这种方式总的来说是比较冗余的，好处来说是可以节约一个数传的成本。

目前我们采用的方式是将两者结合起来，采用双路数传设计。通过单独的RTK基站软件通过无线和WIFI同时发送RTK修正数据给飞控，飞控解析后发送给移动站。这样，在任意一路RTK修正数据发送失败的情况下，另外一路的冗余可以保证RTK修正数据能及时的发送给移动站。保障定位的准确性（已申请专利）。

好了，无人机编队表演第一步，高精度定位已经完成。