Hotels und Vergnügungsparks brauchen Drohnen-Shows. Künstler und Feuerwerk sind gut, aber nicht genug. Sie müssen sich etwas Helles für die Gäste einfallen lassen. Eine Drohnen-Show ist genau das. Wir haben an dem Projekt teilgenommen, regelmäßige Drohnenausstellungen für einen ausländischen Vergnügungspark zu organisieren.
Und jetzt wissen wir, wie man die gleichen Shows in Russland macht.
Bei einem Schwarm von 300 oder 1.000 Fahrzeugen in der Flotte spielt die Positionierungsgenauigkeit (dh die Position jeder einzelnen Drohne relativ zum Boden und zueinander) keine besondere Rolle. Dies ist eine rauschende Masse, bei der sich die Partikel in einem Abstand von mehreren Metern voneinander befinden. Sehr teure Masse. Plus oder Minus des Messgeräts spielt hier keine Rolle: Sie nehmen es, weil der Betrachter weit weg ist und weil es wirklich viele Drohnen gibt. Auch wenn ein paar Teile fallen - es ist okay. Aber hier brauchen Hotels und Parks, zum Beispiel Organisatoren von nicht sehr großen Veranstaltungen, Drohnen in einer Menge von 20 bis 90 Stück, und hier ist die Positionierung entscheidend.
In diesem Fall kann man nur Genauigkeit und Synchronität nehmen. Wir haben dieses Problem gelöst.
Warum und wie war das alles?
CROC hat eine Robotikabteilung. Es entstand im Jahr 2012 und beschäftigt sich mit verschiedenen interessanten Dingen, aber seine Hauptrichtung ist die UAV-Kontrolle. Wir schneiden unsere eigenen Softinks zur Steuerung von Drohnen und zur Lösung nicht standardmäßiger Aufgaben. Die Teilnehmer des Wettbewerbs 2013 kennen möglicherweise
diesen Code auf dem Github, den wir entwickelt und zur Steuerung der Drohne im Wettbewerb der fliegenden Drohnen verwendet haben. Zu dieser Zeit lösten wir eine neue Aufgabe für den Markt - die Drohne am richtigen Ort einfrieren zu lassen und dabei Ecken und Hindernisse sorgfältig zu vermeiden. Heute scheint das lächerlich.
Darüber hinaus führen wir UAV-Managementprojekte auf der Basis von Anbietersoftware durch, einschließlich SPH Engineering-Software. Sie haben sowohl eine UgCS-Software-Bodenstation als auch eine vollwertige Kommandozentrale für große Dronoflots. UgCS kann eine große Gruppe unbemannter Fahrzeuge steuern, was es von herkömmlichen Bodenkontrollstationen unterscheidet. Unter Management versteht man die Planung einer Flugroute, beispielsweise für Rettungseinsätze oder das Umfliegen eines Sicherheitsbereichs, das Senden von Fernbefehlen und das Überwachen des Fahrzeugstatus. Tatsächlich werden für Drohnen-Shows ungefähr die gleichen Funktionen benötigt wie in der Kommandozentrale. Und jetzt ist auf der Basis der UgCS-Plattform eine hochspezialisierte Drone Dance Controller-Software erschienen, die jedoch nicht sofort verfügbar war.
Und wie war es?
Weich Die erste Version, die mein Partner und ich in kurzer Zeit getestet haben, verwendete die Standardfunktionalität der meisten zivilen Drohnen, nämlich das Fliegen entlang einer bestimmten Route. Eine Route ist ein Satz von Koordinaten, zwischen denen sich eine Drohne mit einer bestimmten Geschwindigkeit in einer geraden Linie bewegt und auf der Straße etwas Nützliches tut. Für die meisten Aufgaben, die von Drohnen gelöst werden, ist eine solche Flugplanung mehr als ausreichend. Aber zumindest gibt es keine Zeitsynchronisation, das heißt, es ist schwierig, die Drohne zum richtigen Zeitpunkt an einem bestimmten Punkt zu zwingen, was für einen Gruppenflug entscheidend ist. Die erste Version ist jedoch die erste Version, um sie schnell zu erstellen und zu fliegen. Wir zeichnen Routen auf übliche Weise (natürlich in UgCS), laden in Drohnen - und vorwärts.
Die Flugsynchronisation wurde erwartungsgemäß in der Stirn durchgeführt. Auf den Routen der Drohnen wurden Punkte identifiziert, an denen die Drohne anhielt und auf einen Befehl vom Boden aus wartete, um den Flug fortzusetzen. Wir haben sie Synchronisationspunkte genannt. Der Bediener am Boden musste sicherstellen, dass alle Drohnen die Synchronisationspunkte erreichten, und ihnen den Befehl „Weiter“ senden, um den Flug fortzusetzen.
Eisen Die erste Version verwendete nur Standardrouten und erlaubte daher den Einsatz von Drohnen verschiedener Hersteller. Wir haben uns jedoch sofort entschlossen, die Zielplattform zu reparieren und alle Tests darauf durchzuführen.
Zu dieser Zeit gab es keine fertigen Drohnen für die Show. Sie sind nicht zum Zeitpunkt des Schreibens, aber es besteht die Hoffnung, dass sie bald erscheinen werden. In der Zwischenzeit müssen Sie es selbst abholen. Wir montieren sie auf Basis eines 450-mm-Rahmens und haben uns zum einen für den Open-Source-Pixhawk als Autopiloten entschieden, um unsere Hände sowohl in Hardware als auch in Firmware zu lösen. Auf der anderen Seite können Benutzer problemlos alle erforderlichen Komponenten kaufen und das richtige Produkt selbst zusammenstellen. Im Allgemeinen ist jedoch nur der Autopilot streng festgelegt. Andere Strukturelemente sind optional.
Und ein wichtiger Punkt - wir haben uns sofort auf die GPS-RTK-Technologie konzentriert. Damit können Sie eine Zentimetergenauigkeit der Positionierung relativ zur Bodenbasisstation erreichen (herkömmliche GPS-Genauigkeit 3+ Meter).
Ja, GPS RTK erschwert alles, da an jedem Gerät Empfänger mit GPS RTK-Unterstützung verfügbar sein müssen, an die Sie ständig Daten von einer Bodenstation senden müssen. Es war jedoch nichts zu tun: Wir haben verstanden, dass wir und unsere Kunden große Flotten nicht sofort erreichen würden. Mit Hunderten und Tausenden von Drohnen in der Luft können Sie wunderschöne großvolumige Figuren zeichnen, bei denen die Position jeder Drohne für das Auge nicht sehr kritisch ist. Und was kann man mit Dutzenden von Drohnen zeichnen? Höchstwahrscheinlich handelt es sich dabei um kleine einfache geometrische Figuren und deren Transformationen, für die die Genauigkeit des Fluges absolut kritisch ist. Grob gesagt sollten Drohnen in der Lage sein, sich in einer geraden Linie auszurichten, die für das Auge angenehm und fehlerfrei ist.
Darüber hinaus tragen Drohnen in Atlanta RGB-LEDs. Ihre Arbeit kann in die Mission einbezogen oder vom Boden aus gesteuert werden, gleichzeitig muss jedoch die zusätzliche Belastung des Funkkanals berücksichtigt werden. Anstelle von LEDs kann die Drohne jedoch pyrotechnische Teile tragen, obwohl Sie natürlich sehr vorsichtig mit ihnen sein müssen.
Hier ist ein Beispiel für einen der ersten Flüge mit der ersten Version von Hardware und Software (und nur mit Pyrotechnik). Normale Linien sind auch deutlich sichtbar (na ja, ok, ok. Es gab noch etwas zu arbeiten.) Und manuelle Synchronisation. Das heißt, ungefähr 40-50 Mal während der Show klickte der Operator auf "Lass uns weiter gehen" und dann wurde das nächste Team zu den Drohnen an alle geschickt.
Aber etwas ist schon geflogen.
So flog der Kunde aus der Saison der täglichen Shows.
Wie funktioniert es jetzt?
In der Praxis war die erste Version voraussichtlich nicht die erfolgreichste Lösung. Erstens ist das Vorhandensein einer ständigen manuellen Synchronisation böse. Der Befehl Weiter erreicht die Drohne möglicherweise nicht, beispielsweise aufgrund einer schlechten Funkkommunikation. In diesem Fall wird jeder wegfliegen und er, der Arme, wird bleiben. Zweitens ist es unmöglich, komplexe Routen zu erstellen, was die Erstellung animierter Gemälde verhindert. Es sind nur statische Szenen möglich.
Jetzt ist alles einfacher geworden: Vor etwa einem halben Jahr hat der Anbieter eine spezielle Version der Software veröffentlicht - beispielsweise Drone Dance Controller. Hier zauberte er ein wenig über den Autopiloten und brachte ihm bei, autonom auf beliebigen Flugbahnen mit einem klaren Bezug zur GPS-Zeit zu fliegen. Trajektorien können in einem 3D-Editor oder mithilfe von Skripten erstellt werden. Der Bediener muss nun auf die Schaltfläche "Start" klicken und mit dem Rauchen aufhören. Die Ausgabe kann ungefähr so aussehen:
Oder das:
Bevor die Lunge jedoch verwöhnt wird, muss das Team die entscheidende Phase der Vorbereitung auf die Show abschließen.
Zuallererst ist es also notwendig, die Flotte vorzubereiten: Stellen Sie sicher, dass sich alle Drohnen in einem tödlichen Zustand befinden, korrekt konfiguriert sind und während des Transports nichts von ihnen heruntergefallen ist.
Parallel dazu muss die Show selbst vorbereitet werden. Wir beginnen mit der Animation, die in einem 3D-Editor ausgeführt werden kann, beispielsweise in Blender:
Als nächstes konvertieren wir die Trajektorien aus der Animation in ein Format, das für den Autopiloten verständlich ist. Und bevor wir ins Feld fliegen, überprüfen wir sorgfältig die Simulatoren mit einer Bewertung des Ergebnisses. Die Simulation gibt uns die Möglichkeit, virtuelle Drohnen in den erforderlichen Koordinaten zu platzieren und mit ihnen in unserer Software wie mit realen Geräten zu arbeiten. Sie können ihren Flug in Echtzeit auswerten, ihre Bewegungen nachbearbeiten und das Ergebnis in einer Art 3D-Szene visualisieren.
Auf Video - ein Beispiel für die Visualisierung aus verschiedenen Blickwinkeln.
Blickwinkel: Viewer
Sicht: Launch Pad
Standpunkt 1
Standpunkt 2
Danach gehen wir zum Feld für Testläufe. Wir setzen die Infrastruktur (Bodenstation, Kommunikation) ein, arrangieren Drohnen. Wir überprüfen, ob sie gut transportiert wurden und ob alle Drohnen mit unserer Station verbunden sind. Außerdem bestimmt die Software automatisch, welche Drohne auf welcher Route fliegen soll. Wir stellen die Startzeit ein - und vorwärts.
Und dann - und die Show selbst.
Natürlich über "mit dem Rauchen aufhören" - es war ein Witz. Denn direkt während des Fluges sollten Betreiber und Beobachter den aktuellen Zustand der Flotte überwachen und gegebenenfalls eine Entscheidung über die Notlandung ausgefallener (in jeder Hinsicht) Drohnen treffen.
Natürlich gibt es eine Reihe von Einschränkungen.
Wetter: Wir fliegen (vorerst) nicht bei Regen und Schnee und mögen Winde über 5 m / s nicht wirklich. Es ist klar, dass die Drohne mit 10 m / s fliegen wird, aber die Genauigkeit beim Halten der Position ist möglicherweise nicht sehr gut.
Die Luft sollte bei den Frequenzen, die für die Kommunikation mit Drohnen verwendet werden, relativ frei sein.
Sicherheit: Die Zuschauer müssen eine gewisse Entfernung vom Veranstaltungsort entfernt sein, da Drohnen im Allgemeinen fallen können.
All dies muss bei der Planung berücksichtigt werden.
Insgesamt
Sie können einen Schwarm Drohnen sammeln, UgCS-Software kaufen, Empfehlungen von uns erhalten und losfliegen. Wenn Sie bereits über eine gewisse Kompetenz in der Drohnenzucht verfügen, wird nicht einmal alles sehr schwierig. Ich kenne die Leute, die den Testtanz für 20 Drohnen 24 Stunden nach dem Erwerb einer Lizenz und Empfehlungen für die Implementierung von Software erhöht haben (obwohl sie bereits eine Flotte hatten). Wenn es keine Kompetenz gibt, Sie aber solche Shows machen möchten, können unsere Ingenieure ein solches Projekt umsetzen, Ihre Spezialisten in allem schulen und es weiterhin unterstützen. Wenn Sie nur von einer einmaligen Show fliegen müssen - schreiben Sie auch, wir werden diskutieren.
Referenzen