Лучше любого салюта: как создаются световые шоу дронов
Как разработали «Салют»
«Салют» изобрели в 2019 году — на девятый год существования Геоскана. К этому моменту компания уже имела опыт производства профессиональных беспилотных летательных аппаратов: от самолетных БПЛА с размахом крыла больше 2 метров до многофункциональных квадрокоптеров. Производственный подход «от и до» позволил расширить линейку БПЛА и начать создавать небольшие дроны.
Первая ласточка — образовательный квадрокоптер «Пионер», легкий дрон с открытой архитектурой. Для самостоятельного полета квадрокоптера (то есть без управления пилотом) необходимо было создать систему навигации на основе ультразвуковых датчиков, работающих в помещении, и оснастить его специальным модулем, который будет определять положение дрона относительно датчиков. Позже был разработан навигационный GPS-модуль, позволяющий коптеру ориентироваться в открытом пространстве. Для самостоятельного полета «Пионеру» необходим последовательный набор координат, по которым он будет следовать, как по заданному пути, а чтобы управлять группой квадрокоптеров, у каждого должен быть свой путь, учитывающий пути соседних.
После проведения первых групповых полетов инженеры пошли в сторону световых эффектов. Когда же запуски «Пионеров» со светодиодами оказались более чем удачными, стало ясно, что это направление нужно, а главное, интересно развивать. Так появилась идея создавать световые шоу.
Тест фризлайт-съемки на примере «Пионера», работающего по программе внутри ультразвуковой системы навигации.
«Пионер», сыграв свою роль, отошел в сторону и дал дорогу «Салюту» — дрону, разработанному исключительно для световых шоу. При его создании необходимо было решить несколько задач.
- Инженерам пришлось убрать магнитометр — стандартное составляющее беспилотника, которое позволяет ему ориентироваться в пространстве. Для «Салюта» же север там, где «вперед», соответственно, при команде двигаться на юг он полетит назад. Поэтому при расстановке дронов перед шоу важно класть их так, чтобы они все смотрели в одну сторону, иначе после запуска настанет хаос.
- Специалистам нужно было сделать дрон как можно легче, а именно — меньше 250 г. Для справки: летательный аппарат более 250 г должен пройти обязательную регистрацию, и каждый его полет нужно задокументировать. Поднять в небо тысячу дронов просто так тоже нельзя, но, когда их вес не превышает этот порог, дышится легче. К тому же, малогабаритные коптеры сильно упрощают логистику.
- «Салют» весит 249 г. И мало отказаться от «ненужных» деталей или подобрать легкий материал для корпуса. Надо разработать конфигурацию электронных компонентов так, чтобы GPS-сигнал принимался без помех. Методом проб и ошибок удалось это сделать.
Как разрабатывают шоу
Дроны есть, но как заставить их выстроиться в небе в виде ракеты или QR-кода? Для этого мы разработали технологию, благодаря которой групповая анимация прорисовывается и вычисляется на компьютере, а индивидуальное полетное задание загружается в каждый коптер перед стартом.
Этап компьютера
3D-аниматоры придумывают и создают фигуры, учитывая ограничения реального мира. Среди них — скорость дрона, которому нужно успеть долететь до нужной точки, время работы аккумулятора, сопротивление ветру, радиус безопасности (буферная зона, в которую не должны залетать соседние коптеры). Поэтому нельзя просто так взять и захотеть дракона, а за ней карту Средиземья. Момент, когда одна фигура сменяет другую, должен быть плавным и не портить впечатление о шоу — никому ведь не хочется долго смотреть на кашу из ярких точек. Программистам компании удалось найти оптимальное решение этой сложной задачи, но оптимизация и универсализация расчетов еще продолжаются.
Также стоит учитывать и количество аппаратов. Перенести в реальность картинку из ста дронов намного легче, чем из двух тысяч: фигуры объемнее, тяжелее, малоподвижнее, а расчеты сложнее. Поэтому, когда масштабность шоу стала возрастать, в компании кардинально поменяли реализацию собственных алгоритмов, что значительно ускорило процесс обработки данных и улучшило дальнейшую работу.
Этап запуска
Для дрона создается отдельное полетное задание, в котором рассчитаны каждое движение и каждая секунда смены цветов. Во время шоу же коптеры никак не общаются друг с другом, но могут принимать правки от GPS-станции. Также есть пульт, который используется для запуска аппаратов и экстренных команд по радиоканалу (например, выключить свет или остановить выполнение полета).
Когда дроны в специальных ящиках доставлены на площадку запуска, их расставляют в строго отведенные места в метре друг от друга. Также у каждого коптера есть свой номер. Что касается самой площадки, то обязательное требование — отсутствие высоких деревьев, зданий, столбов, навесов, потому что они могут создавать помехи в GPS-сигнале. А сама поверхность должна быть чистой и без неровностей (да, дроны за порядок и стриженый газон).
Когда дроны расставлены, по специальному проводу в каждый аппарат загружается полетное задание. Чтобы проверить точность их расположения, запускают световую змейку. Коптеры должны мигать друг за другом по цепочке. Если в последовательности будет поломка, значит дрон не на своем месте.
Запуск — световое шоу может длиться до 10 минут. Дроны перестраиваются в фигуры, мигают и даже «изрыгают» пламя (в арсенале компании есть несколько десятков «Салютов Pro» с пиротехническим эффектом).
Наслаждайтесь зрелищем!
