Программирование дронов для шоу

Филадельфийское световое шоу дронов
Verge Aero пролетает над полем Франклина для Филадельфийского беспилотного светового шоу

“Удивительно”, “Красиво”. “Невероятно”. “Нереально”. “Наворачивало слезы”. Все это комментарии. Которые неоднократно появлялись в ответ на вирусное видео Фейсбука о световом шоу беспилотников. Которое Verge Aero запустила. Чтобы выразить благодарность за здравоохранение и основных работников в Филадельфии. Ответ был ошеломляющим. И эти слова демонстрируют. Что при правильном исполнении световые шоу дронов являются завораживающим и мощным опытом. С тех пор мы получили много вопросов о нашей технологии и хотели бы поделиться своими ответами с более широкой аудиторией.

Что такое световое шоу дронов?

Световые шоу дронов выполняются освещенными. Синхронизированными и хореографическими группами дронов. Которые выстраиваются в различные воздушные образования. Практически любое изображение может быть воссоздано в небе с помощью компьютерной программы. Которая превращает графику в команды полета и передает их дронам.

В последние годы шоу беспилотных летательных аппаратов перекочевало из университетской лаборатории в масштабное развертывание на известных мероприятиях по всему миру. Первоначально мы были вдохновлены этим видео TED 2012 года с участием декана инженерного факультета Пенсильванского университета Виджая Кумара. Демонстрирующего беспилотные флоты. Выполняющие все виды потрясающих маневров. Позже новаторская работа была проделана в Европе Исследовательской инициативой Spaxels Research Initiative, Collmotи Verity. Intel сделала больше всего для популяризации этой концепции . Летая беспилотными шоу на крупных мероприятиях. Таких как шоу в перерыве Суперкубка и Зимние Олимпийские игры.

Филадельфия Дрон Световое Шоу ЛЮБОВЬ
Первые ответчики снимают ЛЮБОВЬ во время Филадельфийского светового шоу дронов

Как работают шоу дронов?

Давайте сначала проясним одну вещь: световые шоу дронов не питаются Skynet, сетью искусственного интеллекта. Изображенной в Терминаторе! Дроны, используемые в шоу. Не осознают себя. Не могут думать самостоятельно и не принимают решений в реальном времени. Вместо этого. Как послушные слуги. Они следуют определенным командам. Посылаемым им. И не могут отклониться!

Процесс создания шоу довольно прост. Во-первых, команда дизайнеров создает временную шкалу раскадровки. Показывающую нужные изображения и эффекты. Эти образы затем анимируются в специальном программном обеспечении. Которое переводит их в синхронизированные траектории полета для каждого дрона. И обычно создается саундтрек. Сопровождающий шоу. Полные шоу передаются дронам по радиосигналу с наземной станции управления. Управляемой пилотом. Когда пилот удовлетворен. Что все безопасно и готово к полету. Начинается шоу. И дроны взлетают. Чтобы нарисовать раскадровку в небе.

verge aero flying a drone light show in Mazatlan for Carnaval de Mazatlan
Verge Aero летает на шоу в Масатлан на Карнавал 2020

Создание системы. Которая может безопасно летать и многократно требует много умной инженерной работы. Дроны и программное обеспечение Verge Aero были разработаны нашими инженерами специально для проведения шоу. Наши пользовательские дроны не имеют некоторых вещей. Обычно встречающихся на дронах. Таких как камеры. И включают в себя уникальные функции. Такие как ослепительно яркий светодиодный источник света.

Дизайнерское программное обеспечение Verge Aero позволяет пользователям выбирать графику и спецэффекты и размещать их на временной шкале. Аналогичной тем. Которые можно найти в программном обеспечении для редактирования видео. Это программное обеспечение вычисляет траектории полета каждого дрона. Чтобы гарантировать. Что они не столкнутся в воздухе. И генерирует полный 3D-рендеринг шоу. Чтобы убедиться. Что оно выглядит именно так. Как задумано. Каждый беспилотник получает уникальную программу. И наземная станция управления контролирует каждый беспилотник по локальной зашифрованной сети для обеспечения максимальной безопасности.

Летный экипаж использует детальный дисплей приборной панели на наземной станции для подготовки дронов к полету и непрерывного мониторинга состояния. Дроны сами несут несколько радиостанций. Работающих одновременно. Вдали от занятых частот Wi-Fi. Чтобы обеспечить поддержание связи даже в занятых и шумных радиосредах.

Шоу проводятся сертифицированными пилотами. Экспертами в соответствующей авиационной тематике. Включая правила и погоду. Перед каждым показом используются контрольные списки. Чтобы убедиться. Что все в порядке: дроны полностью работоспособны. Батареи заряжены. А зона полета свободна. Как только эти проверки завершены. Пилот нажимает GO, и дроны взлетают на свою миссию!

световое шоу гитарного дрона на фестивале Internacional del Globo
Гитара в световом шоу дрона на фестивале Internacional del Globo

Заменят ли дроны фейерверки?

Фейерверки все чаще критикуют за их негативное воздействие на окружающую среду—они шумные. Загрязняющие окружающую среду и расточительные.

Регулярно высказываются опасения по поводу их воздействия на чувствительные популяции диких животных. А также на ветеранов войны. Переживающих ПТСР. Более того, во многих местах фейерверки были полностью запрещены из-за повышенного риска лесных пожаров.

Эти и другие факторы заставили многих людей задуматься о замене фейерверков альтернативами—и световые шоу беспилотных летательных аппаратов идеально подходят для того. Чтобы заполнить этот пробел.

Стетоскоп Philadelphia Drone Light Show
Verge Aero летает со стетоскопом для фронтовых рабочих в больнице Пенсильванского университета

Во многих случаях шоу дронов успешно использовались в качестве отличного дополнения к фейерверкам.

Однако, как новая и захватывающая форма развлечения. Дроны могут предложить гораздо больше. Они способны на гораздо больший диапазон эффектов. Чем фейерверки. И их способность к сложной хореографии дает им гораздо больше возможностей для рассказывания историй в небе. Дроны также могут быть развернуты в более стесненных условиях. Где фейерверки никогда не будут разрешены.

Если вдуматься. У фейерверков на самом деле довольно ограниченный репертуар. Обычно несколько эффектов повторяются снова и снова. Просто в различных комбинациях, размерах. Цветах и интенсивности. Зачем соглашаться на это. Когда вы можете иметь динамические. Перемещаемые 3D-пиксели. Способные генерировать практически неограниченное количество изображений? Дроны предлагают гораздо больше творческих возможностей. Чем фейерверки. На самом деле. Легко представить. Что по мере того. Как шоу дронов становятся все более обыденными. Люди однажды будут оглядываться на фейерверки как на вполне обыденные по сравнению с ними.

Как бы то ни было. Переход от фейерверков к беспилотникам будет происходить постепенно. Фейерверки будут с нами еще какое-то время. Хотя бы потому. Что они довольно недороги в постановке.

Но по мере того. Как шоу дронов становятся все более доступными. Мы можем ожидать. Что события. Использующие их. Будут происходить все чаще.

Почему я не видел больше шоу?

Даже Wal-Mart теперь продает беспилотники. Так почему же мы не видим больше световых шоу? Проблема в том. Что для успешного исполнения шоу требуются различные технологии. Которые только сейчас созревают. Инновации обычно требуют времени для распространения. И шоу дронов ничем не отличаются. До сих пор популярность беспилотных шоу ограничивалась рядом факторов:

  • Высокая стоимость
  • Необходимость получения одобрения регулирующих органов
  • Дорогие и ограниченные варианты страхования
  • Трудоемкие операции
  • Отсутствие эффективных инструментов проектирования шоу
  • Требования безопасности

Использование специализированных беспилотных летательных аппаратов с высокоточной авионикой приводит к высокой стоимости. Трудоемкие операции также вносят свой вклад. Будь то борьба с рудиментарным программным обеспечением управления или подготовка привередливых дронов к полету.

Высокие операционные расходы, возможно. Приемлемы для Суперкубка или Олимпийских игр. Но не являются жизнеспособными для большинства событий. Тем не менее. Ситуация меняется. И инновации Verge Aero помогают сделать беспилотные световые шоу более доступными для гораздо более широкого круга бюджетов.

Дроны Verge Aero X1 готовы к полету
Беспилотники Verge Aero X1 готовы к полету

Сколько стоит беспилотное световое шоу?

Как и многие новые технологии. Беспилотные световые шоу поначалу были чрезвычайно дорогими. И они все еще дороже. Чем хотелось бы. Но, как и в случае с компьютерами и плоскими телевизорами. Цены со временем снижаются. Беспилотные световые шоу станут мейнстримом. Когда технология созреет. Инструменты. Разработанные Verge Aero. Уже позволяют делать больше за меньшее!

Основной движущей силой стоимости является количество летающих дронов. Очевидно, что постановка шоу из 500 дронов стоит гораздо дороже. Чем шоу из 50 дронов. В дополнение к самим дронам. Рабочая сила. Грузоперевозки и логистика-все это добавляет расходов.

Небольшое шоу. Которое легко развернуть. Стоит всего 20 000 долларов. Но более крупные и сложные шоу могут легко стоить во много раз больше. Вот список факторов. Влияющих на цену:

  • Количество дронов
  • Показать сложность дизайна
  • Координация шоу и время репетиции
  • Разрешение на воздушное пространство и соблюдение нормативных требований
  • Доставка и логистика
  • Проезд и размещение экипажа

Что делает Verge Aero по-другому?

Чтобы сделать шоу дронов более доступным. Мы ввели несколько инноваций. Чтобы упростить процесс и сократить объем требуемой работы.

рой дронов для ПНАУ Всех нас
Дроны роятся для музыкального клипа PNAU Все мы

Упрощенный Дизайн Шоу

Исторически сложилось так. Что световые шоу дронов создавались вручную с помощью ряда приложений. Включая анимационное программное обеспечение. Такое как Blender, что было чрезвычайно утомительным и ограничивающим процессом. Хуже того, программист должен был проверить. Что вершины в Blender никогда не перекрываются во время анимации. Потому что это означало бы столкновение дронов в воздухе. Затем выход должен был быть перенесен по крайней мере еще на одну программу подготовки к полету. Все это чрезвычайно небезопасный процесс. Потому что он подвержен человеческим ошибкам.

Гораздо лучше использовать унифицированное программное приложение с простым в использовании интерфейсом. Например Verge Aero Design Studio. Которое автоматически обрабатывает расчеты защиты от столкновений. Реплики создаются во встроенном анимационном программном обеспечении и легко манипулируются. Как только процесс проектирования завершен. Программное обеспечение устраняет возможность человеческой ошибки. Деконфликтируя траектории полета. Выявляя потенциальные проблемы или ошибки в дизайне шоу и моделируя производительность с помощью конвейера рендеринга—все это без какого-либо вмешательства человека.

Это программное обеспечение позволяет дизайнерам создавать контент с помощью нескольких нажатий клавиш. А не с помощью трудоемких процессов использования инструментов анимации или написания кода. Такие эффекты. Как сложное флокирование . Как видно в этом музыкальном клипе All of Us от PNAU, автоматически создаются генератором эффектов в студии Verge Aero Design Studio. Эффектами, созданными одним дизайнером. Можно легко поделиться с другими. Все это позволяет дизайнерам сосредоточиться на том. Чтобы шоу выглядело хорошо. Вместо того чтобы погружаться в ненужную рутину.

дизайн-студия verge aero
Скриншот студии дизайна программного обеспечения Verge Aero drone show

Упрощенные Операции Показа

Раньше на создание шоу уходило много часов. Потому что каждый беспилотник должен был быть загружен своей собственной траекторией полета и размещен в правильном стартовом месте. Опять же, этот процесс был трудоемким и подверженным человеческим ошибкам. Операции протекают гораздо лучше, когда:

  1. Каждый беспилотник имеет полную копию шоу. Так что их можно разместить в любом взлетном слоте.
  2. Дроны указывают. Когда они находятся в подходящем месте во время размещения в сетке.
  3. Программное обеспечение наземной станции автоматически проверяет готовность и размещение беспилотника к полету.
  4. Это быстро и легко заменить любой беспилотник. Который не готов к полету.

Эти простые операционные улучшения приводят к бесшовному опыту и устраняют скуку. Вместо этого пилоты могут сосредоточиться на критически важных вопросах. Таких как летная годность беспилотников и безопасность воздушного пространства.

Упрощенное Техническое обслуживание

Все дроны должны координировать свои действия с глобальной базой данных Verge Aero для синхронизации графиков технического обслуживания и выполнения обновлений программного обеспечения. Техническое обслуживание (например. Замена двигателей и батарей) несложно. А обновление программного обеспечения происходит по беспроводной сети. Оператор может эффективно управлять всеми дронами в своем парке с минимальными усилиями.

Вместе эти инновации значительно сокращают время и рабочую силу. Необходимые для настройки производительности дрона. Например, обычно двум людям из Verge Aero требуется не более 45 минут. Чтобы настроить и запустить 100 дронов. Это позволяет снизить затраты. Ускоряя освоение технологии и позволяя большему количеству людей участвовать в шоу.

Сколько Дронов Нужно для Шоу?

Не так много. Как вы думаете!

Большое внимание прессы было уделено мировым рекордам Гиннесса. Установленным для все большего числа беспилотных летательных аппаратов. Причем рекорд в настоящее время принадлежит Intel с 2066 одновременными летательными аппаратами в воздухе. Это невероятный технический подвиг с потрясающими результатами. Но для создания привлекательного контента не нужны тысячи дронов.

Одна из причин. По которой ранние шоу дронов были сосредоточены на больших количествах. Заключается в том. Что дроны были не очень яркими и не точно удерживали позицию. Поэтому контент был разработан таким образом. Чтобы дроны заполняли объем пространства. Чтобы осветить его. А для этого требовалось много дронов. Другими словами. Вместо того. Чтобы рисовать прямую линию с отдельными дронами. Был нарисован прямоугольник и заполнен дронами. Отличным примером этого является обложка журнала Time, выпущенная компанией Intel.

В отличие от этого. Дроны Verge Aero намного ярче и точно удерживают свое положение. Дополняя GPS дополнительными позиционными данными. Посылаемыми с наземной станции. Это обеспечивает большую творческую гибкость и позволяет достичь того же эффекта с меньшим количеством дронов. Теперь мы можем точно рисовать линии в 3D с помощью дронов.

Конечно, количество необходимых дронов зависит от того. Чего именно вы пытаетесь достичь. Сложные логотипы всегда будут требовать большего количества дронов. Чтобы точно представлять их в воздухе. Чем сложнее форма. Тем больше дронов требуется для ее создания. Точно так же размер аудитории и расстояние просмотра будут влиять на количество дронов. Необходимых для создания необходимого визуального эффекта.

Тем не менее. Для создания впечатляющего шоу не требуется огромного количества дронов. Для небольшого события даже 50 дронов могут пройти долгий путь; удивительная работа была проделана с такими маленькими флотами. Как и любое художественное произведение. Все дело в том. Как используются инструменты.

Verge Aero Flies #lightitblue
Verge Aero летает #lightitblue над полем Франклина в Филадельфии

Безопасны ли шоу дронов?

При правильном исполнении профессиональными командами шоу беспилотных летательных аппаратов чрезвычайно безопасны. Что Intel продемонстрировала своим безупречным послужным списком безопасности за последние четыре года. К сожалению. Не все эксплуатируют беспилотники на одном и том же высоком уровне. В Verge Aero безопасность является приоритетом номер один во всех наших операциях. Вот некоторые из наших ключевых мер безопасности:

Место Полета

Между дронами и зрителями должно быть безопасное расстояние. Многочисленные барьеры. Известные как геозоны. Встроены в шоу. Чтобы предотвратить отклонение дронов от зоны безопасного полета.

Высококачественные Дроны

Полностью интегрированное оборудование. Оптимизированное для полетов беспилотных шоу. Дает наилучшую производительность и является самым безопасным вариантом. Каждый компонент дрона оптимизирован и построен по самым высоким стандартам. Перепрофилирование недорогих сторонних дронов никогда не даст лучших результатов.

Дрон Verge Aero X1
Беспилотник Verge Aero X1 на месте в Мексике

Избыточность

Несколько радиоприемников. Работающих в разных частотных диапазонах. Обеспечивают постоянное поддержание связи во время полета. Точно так же программное обеспечение автопилота работает на отдельном процессоре с программным обеспечением управления полетом, поэтому. Если один из них выйдет из строя. Беспилотник все равно благополучно вернется домой.

Безопасность Траектории полета

Наше единое программное обеспечение гарантирует. Что траектории полета не пересекутся. А дроны не столкнутся. Нет никакой возможности для внедрения программных ошибок во время передачи данных из одного приложения в другое.

Процесс

Соблюдение правил FAA. Использование коммерческих пилотов и контрольных списков. А также культура безопасности-все это способствует безопасному и успешному проведению шоу.

Что же дальше?

Ранние шоу дронов состояли из серии простых графиков. Которые переходили от одного к другому. Как марширующий оркестр может переходить от одного взгляда к другому на поле. Усовершенствованные инструменты проектирования и технологии управления позволяют Verge Aero выйти за эти рамки. Шоу дронов станут еще более впечатляющими. Поскольку дизайнеры раздвигают границы того. Что возможно с инновационными шоу-проектами. Сами дроны будут развиваться по мере того. Как различные элементы освещения и эффекты будут прилагаться для создания все более потрясающих шоу.

Мы все еще находимся в начале новой и захватывающей среды живых развлечений. Оставайтесь с нами! Это будет фантастическая поездка.

Эта статья была написана Нильсом Торьюссеном и Тони Самаритано из Verge Aero.