无人机表演：成为夜空中最亮的星（附图片）_

本文转自：中国民航报

本报记者张人尹

从500架无人机在巴音河上空展开协同“舞蹈”、点亮“现代诗城”德令哈的夜晚，到2000架无人机在深圳的星空中描摹出古丝绸之路上“使者相望于道，商旅不绝于途”的盛况，近年来，随着无人机技术的飞速发展和应用成本的降低，越来越多的无人机编队表演出现在各个城市的上空。通过精密的编程和操控技术，让成百上千架无人机在空中协同飞行，呈现出各种复杂而精美的图案和动画效果。　　越来越“卷”的无人机表演　　2018年4月，陕西西安城墙上空举行了一场刷新“最多无人机同时飞行”吉尼斯世界纪录的表演，1374架无人机飞上夜空，不仅寓意在2013年提出的“一带一路”倡议下，与74个同我国签署“一带一路”合作文件的国家和国际组织同发展、共繁荣；还代表着总周长13.74公里的迄今历史最悠久、保存最完整的西安古城墙。　　2020年9月，3051架无人机在广东珠海同时升空，通过科技与艺术的结合，以夜空为舞台排列出炫彩矩阵，天宫一号、北斗卫星系统、中国空间站……不断变幻着阵型的无人机表演再次打破了“最多无人机同时飞行”的吉尼斯世界纪录。　　无人机表演编队规模的不断扩大，体现出的不只是各家无人机表演企业实力的增强，还有相关技术的提升和市场需求的增加。　　最初的无人机表演通过静态机位加灯光变化来表达内容，最常见的就是在空中拼出文字。此后，伴随市场需求的变化，观众们不仅想要文字，还希望看到画面，于是静态展示不够就让图案动起来，二维平面效果一般就让无人机编队在立体空间呈现更复杂的画面。　　如今，无人机表演可在三维空间中进行立体编排，与声、光、电以及其他传统表演形式和载体相结合，创造出令人意想不到的新奇体验。2023年8月，2500多架无人机在位于辽宁沈阳的浑河腾空而起，星星点点的编队、训练有素的变换完成了四个篇章、共计二十多分钟的表演，其间不仅有无人机方阵以3D动态飞行模式穿越浑河河面，还有白鹤展翅飞翔以及神舟十六号飞船和中国空间站一起遨游太空的场面。　　当烟花秀、灯光秀逐渐退出“夜间景观”的争夺，无人机表演迅速填补了市场空白。今年春节期间，浙江绍兴、江苏南通、甘肃平凉等地都举办了无人机表演活动。文旅项目和景区逐渐成为无人机表演的重要舞台，如珠海长隆海洋王国、北京古北水镇、淮安西游等多个国内主题公园及景点都有常态化的无人机表演。此外，无人机表演不仅出现在各种节日活动、展览、演出和庆典等公共场合，而且在表白、求婚、庆祝生日等私人场景中也越来越频繁地看到其绘制的动人画面。　　根据特定的主题或场景，无人机编队可设计出独具特色的图案和动画效果。这些图案可以是抽象的几何形状，也可以是具象的文字或图像，甚至包括动态变化的场景或故事情节。时至今日，无人机编队的表演魅力不仅体现在精湛的技术上，更体现在艺术创意上。　　随着越来越多的企业看上无人机表演这块“蛋糕”，各路商家“卷”到最后的结果，体现在演出价格越来越亲民。过去，一台无人机表演的价格是1万元左右，一场大型无人机表演动辄就需要千万元级的预算。但现在，一台无人机表演的价格只需200元左右，相当于以前表演一次的价格现在能直接购买一台无人机。　　“赛博烟花”背后的奥秘　　凭借极高的灵活性和非同一般的创造力，无人机表演可以通过调整无人机的飞行轨迹、速度和高度，呈现出立体感和层次感都非常强的视觉效果，同时结合灯光和烟雾等特效手段，还能不断增强其表演的视觉冲击力和艺术感染力，因此被网友们戏称为“赛博烟花”。那么，无人机编队表演究竟是如何进行的？　　无人机表演的工作原理可以概括为“无线电遥控技术+飞行控制算法+地面系统”。简单来说，无人机表演需要依靠一个地面系统来发出指令，并通过无线电遥控技术传达给无人机，再由飞行控制算法控制无人机完成特定的表演动作。　　看似简单的流程背后，却是各种复杂且精密的技术之间的融合。　　无人机编队的核心技术之一就是精准的定位与导航。因此，每架无人机都配备了高性能的飞行控制系统，搭配全球卫星定位系统（GNSS）、惯性测量单元（IMU）以及视觉传感器等多种技术，使无人机能够实时感知自身的位置、速度和姿态，从而实现精确的飞行控制。为了不断提高定位精度，表演团队通常会采用RTK（实时动态差分定位）技术。这种技术通过地面基站与无人机上的接收设备共同工作，可实时纠正无人机的位置误差，确保其按照预设的轨迹精确飞行。　　在编队飞行中，无人机之间的通信和协同也至关重要。这种协同不仅需要高度的稳定性和可靠性，还需要应对各种干扰和变化，以确保整个编队的协调一致。为了实现无人机之间的协同运动，编队飞行控制系统发挥着关键作用。该系统通过先进的算法和软件，对无人机的飞行轨迹和动作进行精确规划和控制。在飞行过程中，无人机之间通过无线通信网络实时传输数据，确保编队飞行的同步性和协调性。　　在无人机表演过程中，无人机需要完成编队变换、集体飞行、各种特殊动作等多种不同的表演动作。这些表演动作需要精确的飞行控制算法和高效的数据传输技术来实现。研发人员通过编写复杂的飞行路径和动作程序，让无人机在空中展现出各种奇妙的队形和图案。同时，算法的优化也能够提升编队的效率和稳定性，让表演更加流畅和精彩。　　有关专家表示，随着多旋翼飞机以及自动控制、无线通信、航迹规划、三维建模与仿真、LED灯光编程等技术的不断进化，无人机表演这一细分领域仅是受益者之一，像物流配送、农业植保等需要无人机编队应用的场景同样会变得更加高效。　　“取长补短”拓展应用边界　　凭借极具艺术性的创造，无人机表演正一次次点亮城市，给公众带来目不暇接的视觉盛宴。　　高效、低碳、互动性强是无人机表演的显著优点。一方面，无人机编队表演具有更强的交互性。观众可以通过手机及时收看无人机的现场表演，与之互动，进而产生奇妙的“化学反应”。另一方面，无人机以其自身飞行速度快、效率高的特点，可在短时间内完成表演，操作简单，能适应各种复杂环境，且极具视觉冲击力。此外，与传统燃烧类灯光秀相比，其使用LED灯进行灯光表演，能够减少功耗和能耗，降低碳排放。　　在各类表演中，无人机的应用场景也在逐步拓展。譬如利用发光无人机来构想建筑的完成体，帮助建筑师以特殊方式将一些残缺的地标从理想变为现实，展示和还原古老而恢弘的建筑杰作。在室内表演中，微型无人机通过人与人、人与飞机在有限场地内的巧妙协作与配合，实现人机共舞的奇幻场景。在《对话寓言2047》第三季的演出中，微型无人机能最大限度地降低噪音，使人忽略无人机的存在，只看到空中飞舞的塑料袋。　　尽管无人机编队表演在技术和艺术层面都取得了显著的突破，但它在实际操作过程中并非十全十美，定位系统、通信系统和飞行器本身都需要通过技术上的不断升级来保障飞行安全。　　以电池续航和能量管理为例，在无人机编队表演中，电池续航和能量管理是一个关键问题。由于无人机需要持续飞行以完成各种复杂的编队动作，其对电池的续航能力和能量管理策略提出了极高的要求。　　无人机的电池续航时间限制了其表演的持续时间和范围。对此，通过改进电池材料和结构是解决办法之一，这样可以提高电池的能量密度和放电性能，从而延长无人机的续航时间。此外还可以通过减轻无人机的重量、提高飞行效率等方式来降低能耗，从而延长续航时间。在能量管理方面，则有赖于智能飞行控制系统、动态充电策略、能量回收技术、协同能量管理策略的不断升级优化。　　目前，无人机表演的机队规模已趋于稳定。据业内人士介绍，大型活动通常能用到上千台无人机，500台～600台无人机的表演频次最多；个人场景用到的无人机数量较少，一般有200台～300台即可。像个人求婚场景的无人机表演，通常拼一个字需要50台无人机，“名字+嫁给我”6个字需要300台无人机。　　随着技术的进步和创新应用的不断涌现，无人机编队表演作为一种新兴的表演形式，正在逐渐进入我们的日常生活。它不仅为观众带来了全新的艺术享受，更为无人机产业发展注入了活力。未来，无人机编队表演将通过科技与艺术的深度融合，在更多领域绽放光彩。