無人機(jī)走上舞臺(tái) 給人們帶來全新的舞美藝術(shù)

目前，舞臺(tái)演出形式越來越多樣化，不斷地引入了其他行業(yè)的技術(shù)成果，形成舞臺(tái)上融合演出模式，以滿足各種創(chuàng)意需求。無人機(jī)作為曾經(jīng)遙不可及的新型產(chǎn)品，如今已經(jīng)逐步走上舞臺(tái)，給人們帶來全新的舞美藝術(shù)。

2018年2月9日，在平昌冬奧會(huì)開幕式上，無人機(jī)大放異彩，甚至創(chuàng)造了吉尼斯世界紀(jì)錄，1218架人機(jī)打造了奧運(yùn)會(huì)歷史上的首次無人機(jī)燈光秀，并創(chuàng)造了“同時(shí)放飛數(shù)量最多無人機(jī)”的吉尼斯世界紀(jì)錄。

無人機(jī)作為“黑科技”之一，在“美國春晚”超級(jí)碗的中場秀表演中，Lady Gaga與數(shù)百臺(tái)無人機(jī)亮相舞臺(tái)，完全引爆全場。Lady Gaga站在休斯頓的NRG體育場的屋頂上表演了一小段“God Bless America”和“This Land Is Your Land”，配合著Gaga遼遠(yuǎn)的歌聲，300臺(tái)無人機(jī)布滿整個(gè)超級(jí)碗賽場的上空，組成一幅飄揚(yáng)的美國國旗，頗為壯觀。

這是如何實(shí)現(xiàn)的？

把無人機(jī)運(yùn)用到演藝創(chuàng)作中，無人機(jī)更多的時(shí)候是在三維空間中的飛行造型，所以面對(duì)的問題特別是定位更加復(fù)雜。由于在舞臺(tái)中改變演出條件而帶來的不確定性，以及無人機(jī)系統(tǒng)組件和傳感器，包括數(shù)百個(gè)驅(qū)動(dòng)無人機(jī)的馬達(dá)的變化，是這種無人機(jī)演出系統(tǒng)的另一個(gè)必要條件。那么，這種技術(shù)到底是如何成功實(shí)現(xiàn)的呢？

無人機(jī)表演系統(tǒng)是一個(gè)采用分布式人工智能、機(jī)器人技術(shù)和復(fù)雜算法來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場娛樂業(yè)所需要的強(qiáng)大性能和安全性的先進(jìn)演出自動(dòng)化系統(tǒng)。

無人機(jī)編隊(duì)表演場景有哪些？

一般來講，大多數(shù)室外無人機(jī)編隊(duì)表演主要運(yùn)用差分GPS來定位。由于普通GPS定位可能導(dǎo)致數(shù)米的誤差，在無人機(jī)升空時(shí)可能導(dǎo)致炸機(jī)、撞機(jī)等安全隱患。在使用RTK技術(shù)后，通過建立在地面的基準(zhǔn)站校準(zhǔn)，差分GPS的精度可以達(dá)到厘米級(jí)，這樣就能順利進(jìn)行編隊(duì)了。但由于差分GPS的價(jià)格不菲，更無法在室內(nèi)使用，也使得不少廠商和服務(wù)方望而止步。

還有一種是室內(nèi)無人機(jī)編隊(duì)表演，在表演的地面上有著各種明顯的標(biāo)記，這是就是給室內(nèi)光流定位系“看”的標(biāo)記點(diǎn)。

一般來說，無人機(jī)的底部有超聲波高度計(jì)，用來測量無人機(jī)距地面高度，而向下的攝像頭可以識(shí)別這些地面上的標(biāo)記點(diǎn)。這樣的室內(nèi)定位系統(tǒng)在消費(fèi)級(jí)無人機(jī)上已經(jīng)普及，它精度高、價(jià)格低，適用于室內(nèi)，但是飛行高度有限，一般只有幾米高。

要進(jìn)行這樣的無人機(jī)表演需要很多要素，無人機(jī)本身只是其中一個(gè)方面。無人機(jī)是自主的，由一個(gè)人監(jiān)管，不需要單獨(dú)控制無人機(jī)的動(dòng)作。相反，操作員只發(fā)出諸如“起飛”或“著陸”的高級(jí)命令，一次監(jiān)管多個(gè)無人機(jī)的運(yùn)動(dòng)，并對(duì)應(yīng)對(duì)異常狀況。換句話說，無人機(jī)先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)替代了很多人類操作員的角色，對(duì)無人機(jī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程控制。無人機(jī)是飛行機(jī)器人，在人類的監(jiān)管下可以自主導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛。

為了實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，無人機(jī)需要一種可靠的方法來確定他們?cè)诳罩械奈恢谩Ｈ缟纤?，雖然無人機(jī)在室外可以使用GPS進(jìn)行自主導(dǎo)航，但是GPS在室內(nèi)并不是可行的選項(xiàng)：GPS信號(hào)在大型結(jié)構(gòu)（如高層建筑物）附近會(huì)產(chǎn)生降級(jí)，在室內(nèi)環(huán)境中通常不可用或嚴(yán)重退化。由于退化的GPS可能會(huì)導(dǎo)致自主飛行的不可靠或不安全，因此無人機(jī)必須采用特別的室內(nèi)定位技術(shù)。

它由一個(gè)可靠的室內(nèi)定位系統(tǒng)和智能自主無人機(jī)以及一個(gè)合適的操作界面組成，允許Metallica表演的唯一操作員同事控制多個(gè)無人機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。這種方法不僅僅能提高效率和效能，而且也是一項(xiàng)關(guān)鍵的安全要求：操作員出錯(cuò)是許多現(xiàn)場活動(dòng)中無人機(jī)事故的重要原因。隨著無人機(jī)數(shù)量的增加，安全風(fēng)險(xiǎn)迅速增加，導(dǎo)致飛行計(jì)劃更加復(fù)雜，空中相撞的危險(xiǎn)也增大。自主控制讓操作員更安全地遠(yuǎn)程控制多個(gè)無人機(jī)，特別是在很小的空域中操作時(shí)。

無人機(jī)的表演創(chuàng)作過程中的另一個(gè)關(guān)鍵因素是無人機(jī)創(chuàng)作工具。對(duì)于一些高科技交互的大型舞臺(tái)表演，需要工具來高效地創(chuàng)建大量的無人機(jī)軌跡。這些軌跡必須考慮到無人機(jī)的實(shí)際飛行動(dòng)力學(xué)，考慮到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的限制，以及空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，如空氣湍流或升力。由這些工具產(chǎn)生的無人機(jī)動(dòng)作需要無碰撞并允許進(jìn)行緊急操作。為了創(chuàng)造引人注目的效果，無人機(jī)創(chuàng)作工具還需要了解無人機(jī)的所有動(dòng)態(tài)性能。