無(wú)人機(jī)編隊(duì)的表演效果眾所周知，它不僅能夠滿(mǎn)足人們的視覺(jué)要求，還有望取代煙火表演達(dá)到零排放量的環(huán)保要求。除此之外，于拍攝而言，編隊(duì)飛行能夠在立體空間內(nèi)快速采集多角度的影像資料，在搜索救援中提供信息支持；對(duì)于物流而言，編隊(duì)飛行能夠靈活地派送貨物，協(xié)力運(yùn)送重物；對(duì)于軍用而言，編隊(duì)飛行能夠密集突防，提高任務(wù)成功率。所以它的用途還是相當(dāng)廣泛的。

1.無(wú)人機(jī)基本飛行控制原理 這種基本的控制算法已經(jīng)爛大街了，基本上都在用，在這簡(jiǎn)單說(shuō)一下。單臺(tái)無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行是實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行的基礎(chǔ)。下圖是無(wú)人機(jī)平穩(wěn)飛行的關(guān)鍵技術(shù)原理，CPU實(shí)時(shí)采集姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)，其中姿態(tài)傳感器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁力計(jì)，依靠這9軸姿態(tài)信息進(jìn)行姿態(tài)解算融合得到四元數(shù)和歐拉角，傳感器采集的信息作為當(dāng)前姿態(tài)，目標(biāo)姿態(tài)由遙控器的通道信息決定，二者偏差作為PID的輸入控制，姿態(tài)控制通過(guò)串級(jí)PID，外環(huán)角度環(huán)，內(nèi)環(huán)進(jìn)入角速度環(huán)，整定內(nèi)環(huán)和外環(huán)PID之后輸出加到姿態(tài)控制上，完成無(wú)人機(jī)的平穩(wěn)控制飛行。

2.無(wú)人機(jī)定位

（1）測(cè)距定位 在每臺(tái)無(wú)人機(jī)上安裝距離傳感器，計(jì)算出各臺(tái)無(wú)人機(jī)之間的相對(duì)距離，然后進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，根據(jù)相應(yīng)算法得出無(wú)人機(jī)的位置。它的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算所得位置比較精確，但是運(yùn)算量比較高，另外三維空間中的距離傳感器種類(lèi)很少。

(2）GPS+氣壓計(jì) 通過(guò)GPS獲得無(wú)人機(jī)二維平面位置，再結(jié)合氣壓計(jì)和超聲波模塊計(jì)算出高度，最終得出飛機(jī)空間位置。飛機(jī)在低空飛行時(shí)通常采用超聲波模塊獲取高度信息，精度很高，在高空時(shí)采用氣壓計(jì)。

（3）圖像識(shí)別定位 通過(guò)多個(gè)攝像頭獲取環(huán)境三維空間圖像，使用圖像識(shí)別技術(shù)將圖像進(jìn)行處理，對(duì)飛行空間進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，將識(shí)別出的不同維度的無(wú)人機(jī)位置信息整合，可獲得三維空間中無(wú)人機(jī)位置。該方法在圖像識(shí)別過(guò)程中數(shù)據(jù)運(yùn)算量也很大，另外受地域限制，只可在布有攝像頭的環(huán)境中飛行。 

3. 防誤撞軌跡規(guī)劃 為防止無(wú)人機(jī)在變換隊(duì)形時(shí)發(fā)生碰撞，我們?yōu)槊颗_(tái)無(wú)人機(jī)設(shè)置一定的安全距離。如圖，以每臺(tái)無(wú)人機(jī)為球心，固定距離為半徑的球體設(shè)為其安全區(qū)域，其他無(wú)人機(jī)不得進(jìn)入。若在飛行過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)其他無(wú)人機(jī)的安全區(qū)域，該無(wú)人機(jī)必須繞行到達(dá)目標(biāo)位置，不可直線行進(jìn)，避免發(fā)生碰撞。

4. 位置信息共享 無(wú)人機(jī)如要完成整齊的編隊(duì)動(dòng)作，必須統(tǒng)籌規(guī)劃所有無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)飛行位置。為此，需要設(shè)定一臺(tái)無(wú)人機(jī)作為主機(jī)，其余為副機(jī)。主機(jī)負(fù)責(zé)接收信標(biāo)臺(tái)的控制信息，然后進(jìn)行解算，把預(yù)定路徑中每臺(tái)無(wú)人機(jī)的位置通過(guò)遠(yuǎn)距離通信模塊傳送給副機(jī)，設(shè)置合適的信息格式，副機(jī)接收到主機(jī)的位置信息后把其作為自己的目標(biāo)位置向其飛行，實(shí)現(xiàn)所有無(wú)人機(jī)的路徑統(tǒng)籌規(guī)劃。