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无人机代理商» 无人机应用 » 无人机也是“群居动物”,感受一下无人机组队的浩浩荡荡!

       如同无人机的诞生源于军事需求,无人机集群最初也是从国防领域开始进行理论研究和实践论证。无人机集群作战的概念是将代价高昂的多任务系统分解为若干低成本的小规模作战平台,凭借着能够密集突防的优势,广泛应用于军事领域。

       但无人机集群在军事方面的应用不是本文讨论的重点。本文想探讨的是:无人机集群在分解重大任务方面“化整为零”的特点和相互协作最终达到的倍增效益,同样适用于民用领域,尤其是无人机行业应用领域。

娱乐产业:

       2017年的春晚,毛阿敏和张杰的一曲《满城烟花》中,50架DOBBY无人机翩翩起舞,展示了一系列高难度的编队飞行动作,给整台晚会增加了浓厚的科技色彩。此外,50架DOBBY口袋无人机同时在室内飞舞,创造了无人机室内编队飞行的规模记录。

       据零度智控方面透露,此次春晚中的无人机表演并不是专为零度智控定制,零度智控分别战胜了在室外和室内无人机编队飞行领域卓有建树的英特尔 Intel Shooting Star项目和太阳马戏团的LOOP>>60Hz无人机表演项目,从而获得了登上春晚舞台的门票。

春晚50个dobby表演队列 等待登台的DOBBY无人机队列/图 来源网络

       今年并不是无人机首登春晚舞台,2016年春晚的广州分会场上,在孙楠演唱《冲向巅峰》之时,随着音乐的起伏变化,三款共29架大疆无人机按照机种不同分为三个梯队,分别飞向预定位置。过程中,结合机载灯光,不断变化队形。歌曲尾声,9架大型农用无人机,通过机载吊舱向舞台抛洒礼宾花。

       此外,英特尔的无人机编队飞行表演也一直为人称道,尤其是在去年天猫“双 11”全球创智生态峰会上,英特尔用500架无人机奉出了一场震撼人心的灯光秀表演,使用的是专门针对灯光表演开发的无人机Shooting Star,500架无人机的操控,由1人在电脑上完成。

       随着底层算法的进步,在各类节日庆典上“翩翩起舞”的无人机群已经越来越常见,例如去年为了迎接“6.18”,亿航30架无人机编队在北京亦庄的京东总部高空炫技,摆出“JD、3C、618”字样;去年8月,在北京鸟巢国家体育场,臻迪现场展示了PowerBee的无人机编队飞行,在鸟巢的背景衬托下,60架无人机同时起飞,配合音乐在空中变换队形和灯光色彩,为大家呈现了一场精美的无人机编队飞行灯光秀。据悉,用于商业编队飞行的无人机PowerBee,可支持超过一百家飞机进行厘米级精确定位编队飞行。

管道巡检

       据2016中国石油 企业协会发布《2016中国油气产业发展分析与展望报告蓝皮书》,2015年我国建成原油管道2.07km,成品油管道2.11km,新增天然气管道2700km。石油天然气管道由于输送距离长,所处地理环境复杂,有些地方可能发生地质灾害,需要环境监测、故障预防、事故预防等常规巡检,以及发生故障或事故后的应急监测。

       采用无人机对石油天然气管道进行日常巡检,以及去特定区域进行详细巡检就显得十分有必要。目前多采用单个无人机进行巡查,但是单个无人机具有明显不足,载荷能力有限,限制了搭载的设备,在巡航距离和监测内容方面受到限制。如果要完成一项复杂的任务,必须多次出动,或者频繁更换不同设备。

无人机空中集群无人机集群/图 来源网络

       而采用无人机组,通过无人机编队飞行的方式进行管道巡检就是一个有效解决方法。因为无人机组可以携带不用装备,通过相互协作完成单个无人机不能完成的任务,如高精度定位、多角度成像及通信中继等。据悉,单个无人机只能对目标进行二维测量或成像,而无人机组通过编队排列,可测量得到三维信息。

       此外,编队作业的无人机组可以分散搭载设备,将一个复杂的任务拆分为多个简单任务,分配给编队中的不同无人机,从而协同作业,一次性完成单机必须分多次完成的作业,更加有效率。

农业应用

       对于农用无人机而言,在植保作业的过程中,集群技术能够让个体无人机之间实现信息交互,确认重点作业区域,达到优化路径,提高作业效率的目的。

       例如由欧洲公益项目ECHORD ++资助的SAGA项目,就是通过帮助农民绘制农田中的杂草地图,从而提高作物产量。SAGA,也就是Swarm Robotics for Agricultural Applications(农业应用的机器人集群)的首字母缩写。

无人机植保应用图SAGA/图 来源网络

       据悉,SAGA项目,是让一组多架无人机互相配合,协同监测一块农田区域,并通过机载机器视觉设备,精确找到作物中的杂草并绘制杂草地图。该项目的协调人,意大利国家研究委员会认知科学和技术研究所研究员Vito Trianni博士表示,将无人机集群技术应用于精准农业具有突出优势:一是自动化精准农业需要单个无人机之间能够作为一个整体协调工作,以便有效地覆盖大面积区域并进行信息交互与协同作业,无人机集群技术为这样的需求提供了解决方案。二是无人机集群可以精确的适应不同的农场规模,应用灵活。

       从精准农业的发展前景来看,精确的个体控制和群体的智能协作都是不可或缺的。无人机集群作为一种高效低能耗的解决方案,在农业领域的应用市场十分广阔。

物流快递

       近年来,随着电商的迅猛发展和人们网购热情不减,海量订单带来的物流压力一直是备受关注的焦点。而物流无人机从概念的提出到落地试用,其实用性问题屡被质疑,备受争议的两大关键点是载荷与续航。

       说起物流无人机,就不得不提一直致力于提升物流效率的亚马逊,大家对它的Kiva仓储搬运机器人一定不陌生。近日,外媒在专利查询网站上又发现了亚马逊的一个新无人机专利——集群无人机。亚马逊准备用一群小无人机做一个无人机集群,组成一个巨型的运输无人机,来完善亚马逊自身的无人机物流方案。

       亚马逊此举证明其充分意识到,当成百上千万的订单里齐发,单体无人机已经无法有效承载物流任务,因为多架无人机同时运营之时,如何彼此实现避让,能否相互协作流畅,都需要借助于集群技术。一旦集群技术应用于物流无人机,载荷与续航都将不再是难题。

无人机快递运输行业应用物流无人机集群/图 来源网络

       据悉,亚马逊使用一种小型四轴无人机来打造“巨型运输机”集群,集群可根据不同需要进行不同的排列组合,根据运送货物形状、尺寸、重量的不同组成形、菱形、锥形甚至多种不规则形状的集群矩阵,非常灵活。此外,当该“巨型运输机”集群执行任务时,单体的小无人机可以通过指令脱离集群,独立送货。

       这项专利技术虽然还处在实验室阶段,但有朝一日若能成功运用于实际场景,给物流行业带来的将是颠覆性的变革。

       除此之外,无人机集群技术在快速采集多角度的影像资料、解决应急救援活动中救灾通信问题和遥感与对地观测及地理信息采集的时间与效率问题等方面,发挥着极大的优势。受篇幅限制,在此不一一赘述,但无人机集群技术凭借其巨大的优势,在行业无人机领域的应用面仍在继续拓展。

       但也必须看到,无人机集群比单体无人机飞行复杂的多,除了具备单体无人机所必须的飞行和姿态控制系统、通信系统之外,还要考虑多个无人机之间的协调问题:如飞行任务的规划和组织、航迹规划、队形的编成与重构。此外,还需要考虑无人机之间的位置检测与防撞技术、无人机之间的通信、无人机与地面站之间的通信、密集编队飞行时受到空气动力影响等一系列问题。