無人機編隊的表演效果眾所周知，它不僅能夠滿足人們的視覺要求，還有望取代煙火表演達到零排放量的環保要求。除此之外，於拍攝而言，編隊飛行能夠在立體空間內快速採集多角度的影像資料，在搜尋救援中提供資訊支援；對於物流而言，編隊飛行能夠靈活地派送貨物，協力運送重物；對於軍用而言，編隊飛行能夠密集突防，提高任務成功率。所以它的用途還是相當廣泛的。

1.無人機基本飛行控制原理 這種基本的控制演算法已經爛大街了，基本上都在用，在這簡單說一下。單臺無人機平穩飛行是實現無人機編隊飛行的基礎。下圖是無人機平穩飛行的關鍵技術原理，CPU實時採集姿態感測器的資料，其中姿態感測器包括三軸陀螺儀、三軸加速度計、三軸磁力計，依靠這9軸姿態資訊進行姿態解算融合得到四元數和尤拉角，感測器採集的資訊作為當前姿態，目標姿態由遙控器的通道資訊決定，二者偏差作為PID的輸入控制，姿態控制透過串級PID，外環角度環，內環進入角速度環，整定內環和外環PID之後輸出加到姿態控制上，完成無人機的平穩控制飛行。

2.無人機定位

（1）測距定位 在每臺無人機上安裝距離感測器，計算出各臺無人機之間的相對距離，然後進行數學建模，根據相應演算法得出無人機的位置。它的優點是計算所得位置比較精確，但是運算量比較高，另外三維空間中的距離感測器種類很少。

(2）GPS+氣壓計 透過GPS獲得無人機二維平面位置，再結合氣壓計和超聲波模組計算出高度，最終得出飛機空間位置。飛機在低空飛行時通常採用超聲波模組獲取高度資訊，精度很高，在高空時採用氣壓計。

（3）影象識別定位 透過多個攝像頭獲取環境三維空間影象，使用影象識別技術將影象進行處理，對飛行空間進行數學建模，將識別出的不同維度的無人機位置資訊整合，可獲得三維空間中無人機位置。該方法在影象識別過程中資料運算量也很大，另外受地域限制，只可在布有攝像頭的環境中飛行。 3. 防誤撞軌跡規劃 為防止無人機在變換隊形時發生碰撞，我們為每臺無人機設定一定的安全距離。如圖，以每臺無人機為球心，固定距離為半徑的球體設為其安全區域，其他無人機不得進入。若在飛行過程中需要經過其他無人機的安全區域，該無人機必須繞行到達目標位置，不可直線行進，避免發生碰撞。

4. 位置資訊共享 無人機如要完成整齊的編隊動作，必須統籌規劃所有無人機的實時飛行位置。為此，需要設定一臺無人機作為主機，其餘為副機。主機負責接收信標臺的控制資訊，然後進行解算，把預定路徑中每臺無人機的位置透過遠距離通訊模組傳送給副機，設定合適的資訊格式，副機接收到主機的位置資訊後把其作為自己的目標位置向其飛行，實現所有無人機的路徑統籌規劃。

600架無人機協同作業，展示特定姿態配合燈光秀是無人機編隊表演，目前在中國各地大放異采。每逢新春、中秋、國慶等佳節以及一些重大會議、活動，一些大城市都會以無人機飛行燈光表演形式，給人們帶來一場場視覺盛宴，

無人機編隊表演涉及到技術，除了單臺無人機飛行時需要的飛控、通訊、數傳、圖傳等技術，主要涉及到大量無人機的管理與協同。

1）無人機叢集技術

無人機編隊表演離不開多架無人機的協作完成，這就會產生一種叢集行為，即外觀上看起來一群實體聚集在一起兜圈或朝特定方向行動。而這種叢集行為加上無人機技術，就產生了無人機叢集技術，事實上最初的無人機叢集概念就是起源於鳥群，以群體的形式出現，透過相互合作發揮共同作用。

2）叢集控制演算法

無人機編隊表演必須確定無人機之間邏輯上和物理上的資訊關係和控制關係，針對出現的相關問題而進行的體系結構研究，可以將多無人飛行器系統的結構和控制有飛行器地結合起來，保證多無人飛行器系統中資訊流和控制流的暢通，為無人機之間的互動提供框架。叢集控制演算法不僅可以保證多架無人機之間能有效地進行協同，而且可以不依賴於無人機的數量，即無人機可以隨時退出或者加入叢集，而不會影響控制系統的整體結構。

3）通訊網路設計

在多架無人機協同任務自組織系統中，無人機作為通訊網路節點，其空間的分佈決定了網路的拓撲結構，而不同的網路拓撲結構有著不同的通訊效能。在一定的通訊拓撲及效能下，根據所執行的任務分配通訊資源，提高通訊質量。

簡單來說，無人機編隊表演，每架無人機都將進行過多次全引數的飛行安全排查和按照實際飛行地點真實座標模擬的驗證飛行及航線避讓，所以即便是通訊收到嚴重干擾甚至完全中斷的情況下，無人機仍然可以安全完成既定任務並返回起飛地點。任何個體飛行器的單一故障都不會影響其它飛行器的任務執行，也不會拖累編隊整體任務安全完成。

在無人機編隊表演前，編隊團隊都要申請空域，公安報備，實地勘探飛行場地，協調通訊保障，策劃編隊表演指令碼，不斷進行試飛、除錯。