无人机空中显示图案及视频的方法与流程

本发明属于无人机应用技术领域，具体涉及一种无人机空中显示图案及视频的方法。

背景技术：

近年来不论是中国春晚、被称为“美国春晚”的“超级碗”中场秀、还是各地的许多庆典活动中，都可以看到无人机编队飞行表演的出现。编队无人机的数量也在不停地刷新纪录，现在最高纪录已经超过一千架。成百上千架的无人机整齐划一的表演，构成天空中一块巨大的屏幕，辅以无人机上装配的灯光系统，就可以精确的构成图形与文字。例如中国专利文献CN201621354467.7公开的“基于多无人机的无人机空中演示系统”，目前多采用这种方案。我们假设要在空中构成分辨率为40*40的屏幕，就需要1600架无人机构成矩阵，矩阵中的每一架无人机及其灯光系统构成相当于该巨大屏幕中的一个“像素点”。此外还需要有一部分具有更高定位精度的RTK差分定位系统的无人机，专门负责队形变化表演。这样队列无人机群中的每一架无人机就能够在空中的一定范围内变化位置，地面控制站以时间作为维度控制无人机上的灯光亮灭，兼以无人机群的协调运动能力和地面音乐的配合，实现强大的表现能力。这种无人机空中表演方式具有大空间范围、强表现力，加上本身的高科技背景，具有无与伦比的吸睛能力，给人以无穷想象，毋庸置疑是具有广阔前景的宣传方式。国内的亿航、零度，国际巨头Intel等都加入了这个市场的竞争。

然而，目前大型无人机演示需要配备上千架无人机甚至更多，上述仅仅构成40*40分辨率的屏幕就需要至少1600架无人机，并且维护复杂。这种飞行表演的价格也很昂贵，据了解一次差不多规模的表演服务，报价大多都超过100万元人民币。很显然，目前如此低分辨率的表现屏幕已经跟不上图案及视频的显示需求，但是如果要实现目前数字媒体传播常用的1080P分辨率，相当于需要至少1920*1080架无人机，这无异于一个天文数字，可能比目前全球无人机的保有数量的总和还要多，其成本昂贵到采用现有的技术手段是不可能实现的。因此在现有技术的制约下，千架左右的无人机可以说就是当前的极限数量，无人机编队的演示分辨率很难在此基础上扩展，这严重制约了无人机演示市场的进一步发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无人机空中显示图案及视频的方法，以解决上述背景技术中提出的目前无人机编队表演成本昂贵、维护复杂、可扩展能力差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人机空中显示图案及视频的方法：

根据显示精度需求，在空中规划长宽为a*b像素的显示矩阵；

根据显示内容需求，确定所述a*b像素的显示矩阵中每个像素点在每一图案或者视频帧的亮灭情况及点亮时的颜色；

配置数量至少为a架或者b架的无人机；在每架无人机上配置灯光装置；

令无人机以所述显示矩阵的一边或两边作为起始位置排成行或列，以从左往右或从上至下或错开方式飞行至所述显示矩阵的另一边作为结束位置，完成一图案或者一视频帧的飞行；

然后，无人机从所述结束位置绕回至所述起始位置，开始下一图案或者视频帧的飞行；或者直接从所述结束位置开始下一图案或者视频帧的飞行，飞回所述起始位置，完成一图案或者一视频帧的飞行；

根据无人机的飞行轨迹和飞行速度，得到每架无人机飞至所述显示矩阵中的每一像素点的时间，在该时间根据所述显示内容需求规划，用协同程序对每架无人机的灯光装置进行控制，控制灯光装置的亮灭情况及点亮时的颜色。

按照本发明的一个方面，所述无人机的飞行速度需保证其飞过所述显示矩阵的所用时间小于或等于人眼的视觉残留时间。

按照本发明的一个方面，配置数量至少为2a架或者2b架的无人机，使无人机排成两行或两列以上，各行或列的无人机以一定的间隔时间，轮流飞行。所述间隔时间需小于或等于人眼的视觉残留时间。

按照本发明的一个方面，所述无人机沿着所述显示矩阵的后方绕回。所述无人机绕回时，其灯光装置始终保持不亮状态。

按照本发明的一个方面，每架无人机上安装计时器、位置传感器、加速度传感器，所述协同程序预先写入每架无人机中，每架无人机的协同程序独立运行控制本机；或者，设置地面站，所述协同程序内置于地面站中，地面站通过无线方式与每架无人机通信，对每架无人机进行控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明结合影像扫描和视觉残留原理，仅需现有技术数十或数百分之一的无人机硬件即可实现空中图像或视频显示，解决了目前成本昂贵、维护复杂、可扩展能力差的问题。在无人机上安装灯光装置、电源、变压器、计时器、位置传感器、加速度传感器、滤色镜等装置，无人机从左往右、从上至下、多批次间隔等方式飞行，无人机在高速飞行时，根据相应的飞行轨迹，电源通断电设置，LED颜色变化，达到一动感光绘的效果。

本发明的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是显示图像的一个实施例。

图2是本发明第一种实施例的原理示意图。

图3是本发明第二种实施例的原理示意图。

图4是本发明第一种实施例的原理示意图。

图5是本发明第二种实施例的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图5，本发明提供以下技术方案：一种无人机空中显示图案及视频的方法：

首先，根据显示精度需求，在空中规划长宽为a*b像素的显示矩阵；并且，根据显示内容需求，确定a*b像素的显示矩阵中每个像素点在每一图案或者视频帧的亮灭情况及点亮时的颜色。

图1的例子是一个36*36的矩阵，表现的是一个类似“心形”的图像，这个图像可以是一个单独的画面或者是视频中的一帧。其中像素点标示为0的表示该像素点灯暗，标示为1的表示该像素点灯亮，当然也可进一步设定像素点为1灯亮且为红色。

然后，配置相对于现有技术很少数量的无人机，本发明是在无人机上安装电源、变压器、灯光装置、滤色镜等装置。

如图2-4所示，配置数量为36架的无人机；在每架无人机上配置灯光装置；令无人机以显示矩阵的一边或两边作为起始位置排成行或列，以从左往右或从上至下或左右间隔方式飞行至所述显示矩阵的另一边作为结束位置，完成一图案或者一视频帧的飞行。图2为36架的无人机排成一列，从左往右飞。图3为36架的无人机排成一行，从上至下飞。图4为36架的无人机左右间隔排成两列，每列18架，左右错开飞行。

或者，如图5所示，配置数量为36*N架的无人机，使无人机排成N行，从左至右飞行，各行的无人机以一定的间隔时间依次起飞，轮流飞行，这种飞行方式的画面连续性较好。

由于物体在快速运动时,当人眼所看到的影像消失后，人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像，这种现象被称为视觉暂留现象。是人眼具有的一种性质。人眼观看物体时，成像于视网膜上，并由视神经输入人脑，感觉到物体的像。但当物体移去时，视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1-0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。因此在图2-4的实施例中，如果只有一行或一排无人机做演示，则无人机的飞行速度需保证其飞过所述显示矩阵的所用时间小于或等于人眼的视觉残留时间；而在图5的实施例中，如果有多批次间隔飞行的无人机，则相邻批次无人机的间隔时间需小于或等于人眼的视觉残留时间。

然后，无人机从结束位置绕回至起始位置，开始下一图案或者视频帧的飞行；或者直接从结束位置开始下一图案或者视频帧的飞行，飞回起始位置，完成一图案或者一视频帧的飞行。如果无人机是沿着显示矩阵的后方绕回的，则在无人机绕回时，其灯光装置始终保持不亮状态，以避免对显示矩阵中的主体图像的影响。

设置协同程序，协同程序可以预先写入每架无人机中，并且在每架无人机上安装计时器、位置传感器、加速度传感器，这样每架无人机的协同程序就是独立运行的控制本机，此为胖模式。或者设置地面站，协同程序内置于地面站中，地面站通过无线方式与每架无人机通信，对每架无人机进行控制，这样每架无人机就是瘦模式。

在上述起始位置至结束位置的飞行中，根据无人机的飞行轨迹和飞行速度，得到每架无人机飞至所述显示矩阵中的每一像素点的时间，在该时间根据所述显示内容需求规划，用协同程序对每架无人机的灯光装置进行控制，控制灯光装置的亮灭情况及点亮时的颜色。例如在图1中，无人机飞至相应的像素点时，飞至像素点标示为0的则灯暗，飞至像素点标示为1的则灯亮屏显示红色LED。使得无人机在高速飞行时，根据相应的飞行轨迹，电源通断电设置，在无人机灯光的不断变化下，通过灯光的亮灭及颜色演示了红色“心形”，达到一种动感光绘的效果。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本专利。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。