无人机走上舞台 给人们带来全新的舞美艺术

目前，舞台演出形式越来越多样化，不断地引入了其他行业的技术成果，形成舞台上融合演出模式，以满足各种创意需求。无人机作为曾经遥不可及的新型产品，如今已经逐步走上舞台，给人们带来全新的舞美艺术。

2018年2月9日，在平昌冬奥会开幕式上，无人机大放异彩，甚至创造了吉尼斯世界纪录，1218架人机打造了奥运会历史上的首次无人机灯光秀，并创造了“同时放飞数量最多无人机”的吉尼斯世界纪录。

无人机作为“黑科技”之一，在“美国春晚”超级碗的中场秀表演中，Lady Gaga与数百台无人机亮相舞台，完全引爆全场。Lady Gaga站在休斯顿的NRG体育场的屋顶上表演了一小段“God Bless America”和“This Land Is Your Land”，配合着Gaga辽远的歌声，300台无人机布满整个超级碗赛场的上空，组成一幅飘扬的美国国旗，颇为壮观。

这是如何实现的？

把无人机运用到演艺创作中，无人机更多的时候是在三维空间中的飞行造型，所以面对的问题特别是定位更加复杂。由于在舞台中改变演出条件而带来的不确定性，以及无人机系统组件和传感器，包括数百个驱动无人机的马达的变化，是这种无人机演出系统的另一个必要条件。那么，这种技术到底是如何成功实现的呢？

无人机表演系统是一个采用分布式人工智能、机器人技术和复杂算法来实现现场娱乐业所需要的强大性能和安全性的先进演出自动化系统。

无人机编队表演场景有哪些？

一般来讲，大多数室外无人机编队表演主要运用差分GPS来定位。由于普通GPS定位可能导致数米的误差，在无人机升空时可能导致炸机、撞机等安全隐患。在使用RTK技术后，通过建立在地面的基准站校准，差分GPS的精度可以达到厘米级，这样就能顺利进行编队了。但由于差分GPS的价格不菲，更无法在室内使用，也使得不少厂商和服务方望而止步。

还有一种是室内无人机编队表演，在表演的地面上有着各种明显的标记，这是就是给室内光流定位系“看”的标记点。

一般来说，无人机的底部有超声波高度计，用来测量无人机距地面高度，而向下的摄像头可以识别这些地面上的标记点。这样的室内定位系统在消费级无人机上已经普及，它精度高、价格低，适用于室内，但是飞行高度有限，一般只有几米高。

要进行这样的无人机表演需要很多要素，无人机本身只是其中一个方面。无人机是自主的，由一个人监管，不需要单独控制无人机的动作。相反，操作员只发出诸如“起飞”或“着陆”的高级命令，一次监管多个无人机的运动，并对应对异常状况。换句话说，无人机先进的自动化系统替代了很多人类操作员的角色，对无人机进行标准的远程控制。无人机是飞行机器人，在人类的监管下可以自主导航、自动驾驶。

为了实现自主导航，无人机需要一种可靠的方法来确定他们在空中的位置。如上所述，虽然无人机在室外可以使用GPS进行自主导航，但是GPS在室内并不是可行的选项：GPS信号在大型结构（如高层建筑物）附近会产生降级，在室内环境中通常不可用或严重退化。由于退化的GPS可能会导致自主飞行的不可靠或不安全，因此无人机必须采用特别的室内定位技术。

它由一个可靠的室内定位系统和智能自主无人机以及一个合适的操作界面组成，允许Metallica表演的唯一操作员同事控制多个无人机协调运动。这种方法不仅仅能提高效率和效能，而且也是一项关键的安全要求：操作员出错是许多现场活动中无人机事故的重要原因。随着无人机数量的增加，安全风险迅速增加，导致飞行计划更加复杂，空中相撞的危险也增大。自主控制让操作员更安全地远程控制多个无人机，特别是在很小的空域中操作时。

无人机的表演创作过程中的另一个关键因素是无人机创作工具。对于一些高科技交互的大型舞台表演，需要工具来高效地创建大量的无人机轨迹。这些轨迹必须考虑到无人机的实际飞行动力学，考虑到执行机构的限制，以及空气动力学效应，如空气湍流或升力。由这些工具产生的无人机动作需要无碰撞并允许进行紧急操作。为了创造引人注目的效果，无人机创作工具还需要了解无人机的所有动态性能。