一种空中灯光表演系统的制作方法

本实用新型属于光电技术领域，具体涉及一种空中灯光表演系统。

背景技术：

现有的空中灯光表演（灯光秀）通常使用几百架、甚至千架以上带有LED点光源的无人机来完成，每架无人机飞到天上后发光成为一个像素点，几百架、上千架的无人机在夜空中能够产生几百个、上千个像素点，这些不断变幻的像素点便构成一幅动态的灯光画卷，引人入胜、令人难忘。这种以一架无人机光源作为一个发光的像素点来构成画面进行灯光表演的不足之处是：1、所展现出来的画面像素低，通常只有几十个至几百个像素，目前使用1374架无人机表演产生的1374个像素点已经是世界记录；2、由于参加表演的各架无人机不能过于接近，否则容易受到干扰甚至相撞，这就造成了灯光像素间距大，因此无法在空中展示出精美的图像；3、由于像素低、像素间距大，因此无人机灯光表演只能远观、不能近看（近看的话，会看不出无人机灯光展现的是什么图像），也就是说只能在远处表演，这就造成了灯光强度衰减厉害，观众所看到的灯光图像亮度很低，甚至近似星光，灯光图像效果大打折扣；4、对几百架、上千架的无人机进行实时的同步控制，让这些无人机根据指令准确地飞到设计图像中相应的像素点位置，技术难度极大，很容易出现错误，例如2018年5月1日在中国西安市进行的1374架无人机表演中，就有一半的无人机没有准确飞到指定的位置而出现图像混乱，无法展现出完整的、可辨别的图像；5、进行灯光表演的几百架、上千架无人机，通常只能在夜空中进行5分钟左右的灯光秀表演，无法满足人们的观看需求，人们往往还没有看过瘾，表演就结束了；6、由于表演所用的无人机数量巨大，通常有几百架，甚至上千架的规模，所需的辅助维护人员及各方面资源众多，因此每次演出的花费都十分巨大，例如2018年5月1日在中国西安市进行的1374架无人机灯光表演，就花费了1050万元人民币，由此造成了无人机灯光秀表演难得一见，绝大多数城市的市民都无法享受这个无人机灯光表演的盛宴；7、由于进行灯光表演的无人机数量巨大，发生故障或事故的风险也就高，例如2018年5月1日在中国西安市进行的1374架无人机灯光表演到最后就有不少无人机不受控坠落下来，因此为了安全起见，只能在空旷的地方（如广场、江面、湖面）上空进行表演，表演空域的下方不能有人；8、由于只能在远处、空旷的地方上空表演，而且灯光亮度衰减后观众只能看到微光图像，因此无法作为地面舞台的背景同步表演。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有无人机灯光表演中存在的“画面”像素低、飞控技术难度大、留空表演时间短、成本高、表演场合受限、灯光效果不佳等不足之处，提供一种“画面”精美、容易控制、表演时间长、安全性高、成本低的空中灯光表演系统。

本实用新型实现其目的所采用的技术方案是：一种空中灯光表演系统，包括无人机和灯串组；所述无人机为多旋翼无人机、涵道无人机或无人直升机，整机重量大于5kg；所述灯串组由不少于2条的灯串吊在吊杆（横杆）或吊圈上组成，其中各灯串由4个以上的发光单元和连接各发光单元的电线构成，整套灯串组吊挂在无人机下面；所述发光单元为LED像素灯（LED点光源）、LED护栏管（LED轮廓灯、LED数码管）或灯笼等光源，各发光单元自带IC（微控制器），可在控制器的控制下发出不同颜色及强度的光；连接各发光单元的电线通常有4条，其中2条电线用于为发光单元传输电能，另外2条电线用于传输控制信号；此外，在无人机或灯串组上还设有用于控制各灯串上的发光单元按照程序设定发光的控制器，该控制器通过电线与各发光单元实现电路连接；所述灯串组自带电池或使用无人机携带的电源工作，或者是整个系统通过电线（电缆）连接地面电源取电工作。使用时，无人机吊着灯串组飞到空中，灯串组中灯串上的各发光单元在控制器控制下发光，每个发光点为一个像素，全部发光点产生的像素就构成了一副动态的幻彩、文字、图案或视频显现在空中，可展现各种流水、追光、扫描、图案、写字、烟花等灯光图像变化效果。

本实用新型空中灯光表演系统中，灯串吊在吊杆（横杆）上的灯串组能够在空中展现出平面的灯光图像；灯串吊在吊圈上的灯串组，能够在空中展现出圆柱体状的灯光图像；而让无人机带着灯串组快速旋转起来后，则能在空中产生同心圆、圆锥体状或鼓状等形态的灯光图像。如果是同时使用多套空中灯光表演系统来进行灯光表演，则能组合产生多种多样的平面和立体的灯光图像效果。

本实用新型空中灯光表演系统中，为各灯串及控制器供电的电池既可以由无人机携带，也可以单独设在灯串组的吊杆或吊圈上。另外，整个系统的电能也可以通过电线由地面或建筑物中的电源（电网）提供，这样无人机就能吊着灯串组长时间在空中工作、长时间在空中表演灯光秀节目。

本实用新型空中灯光表演系统中，控制各发光单元工作（发光）的控制器既可以由无人机携带，也可以设在灯串组上（例如吊挂在灯串组的吊杆或吊圈上），或者是设在地面，使用时通过电线将控制信号传送给各发光单元。

本实用新型空中灯光表演系统中，灯串组上各灯串的底端通常还连接在一根底杆或一个底圈上，这样在空中进行灯光表演时，即使有风，灯串也不会随风飘荡，这就保证了灯串组中各发光单元位置的相对稳定，也就保证了灯光图像的稳定而不会出现乱像。

本实用新型空中灯光表演系统中，无人机或/及灯串组通常还连接有保险绳，该保险绳的长度大于灯串组的高度。使用本实用新型空中灯光表演系统在建筑物（如高楼、电视塔）上空或旁边进行空中灯光表演时，该保险绳的下端捆绑在建筑物上部的固定物体（如高楼顶部的水管）上。如果无人机在表演过程中出现故障导致坠机发生，该保险绳就能将无人机和灯串组拉住，这样无人机和灯串组就不会掉落到地面砸伤人。

本实用新型空中灯光表演系统中，各灯串上除了电线连接发光单元外，通常还另外设有一条受力线（如尼龙绳、钢丝线等）连接各发光单元及吊杆或吊圈（受力线的上端连接在吊杆或吊圈上）。这条受力线的作用是承担各发光单元和电线的重量，以及灯串组随无人机旋转后灯串产生的离心力。

本实用新型空中灯光表演系统中，还可以根据使用需要，在灯串组上连接上挂钩。利用该挂钩，可以将灯串组吊挂在高楼顶部或空中的线缆上。灯串组吊挂在高楼顶部或空中的线缆上后，就能够长时间稳定地在空中进行灯光表演，而无需由无人机一直吊着。

本实用新型空中灯光表演系统在实际应用中，既可以是一架无人机吊着一套灯串组来进行空中灯光表演，也可以是使用多架无人机吊多套灯串组相配合来进行空中灯光表演；进行空中灯光表演时，既可悬停在空中表演，也可在飞行或升降的状态下表演。在使用本实用新型空中灯光表演系统进行灯光表演时，还可以把少量的现有灯光表演无人机加进来一起表演，以达到更广阔的空中舞台效果。

本实用新型空中灯光表演系统的积极效果是：由于无人机下面吊挂的灯串组中发光单元的数量少则几十，多则几百、甚至几千上万个，而且各相邻发光单元的间距可以小至零（相邻的发光单元紧挨着），因此能够在空中展现出分辨率更高、更精美的巨幅图像，甚至能在空中进行无烟、环保、低成本、惊艳的电子烟花表演；由于进行灯光表演用到的无人机通常仅有一架、几架或几十架，要比现有无人机灯光表演时的动辄几百架、上千架数量少很多，因此在灯光表演过程中更容易控制，安全性也更高；由于灯串组中各发光单元的相对位置基本固定且不会因为外界的干扰而变动，发光后形成的像素点的相对位置也就基本固定，因此就不会出现现有无人机灯光表演时，由于定位信号出错而产生的图像错乱现象；由于使用整机重量大于5kg、甚至载重超过100kg的无人机来吊挂灯串组进行空中灯光表演，所携带的电池能量更大，因此留空表演时间更长，如果是使用地面或高楼电源供电，那么进行一整夜的空中灯光表演也不在话下，这跟现有的无人机灯光表演通常不到10分钟时间相比，是个巨大的技术突破和进步；由于可以使用大容量电池或者是使用地面电源，因此可以携带功率更高的发光元件来进行灯光表演，展现出更明亮、更美丽的灯光画面；由于进行灯光表演所用的无人机数量少（通常仅有一架、几架或十几架），因此所需的维护人员也少，表演费用要比现有的无人机灯光表演低不少；本实用新型空中灯光表演系统由于有保险绳保障安全，在高楼楼顶的上空进行表演时即便发生故障也不会坠落到地面，因此可以在城市中建筑物密集的高楼上空进行灯光表演，另外也可以吊挂在高楼或线缆上进行表演，这使得适合空中灯光表演的场合得到极大扩展，能够让更多的人享受到空中灯光表演的盛宴；由于本实用新型空中灯光表演系统可以吊挂在高楼或线缆上进行近距离的灯光表演，或者是由地面供电进行灯光表演，因此观众能够看到更亮丽的灯光画面，另外也可以作为地面舞台的一个背景，与地面舞台同步演出。

附图说明

图1是本实用新型空中灯光表演系统第一个实施例的立体示意图。

图2是图1实施例立体示意图对应的灰度图。

图3是图1实施例空中灯光表演系统在应用中，在空中显现出文字时的使用状态示意图。

图4是本实用新型空中灯光表演系统第二个实施例的立体示意图。

图5是本实用新型空中灯光表演系统第三个实施例的立体示意图。

图6是图5实施例立体示意图对应的灰度图。

图7是图5实施例空中灯光表演系统在应用中，在空中旋转时的使用状态示意图。

图8是图7使用状态示意图对应的灰度图。

图9是本实用新型空中灯光表演系统第四个实施例的立体示意图。

图10是本实用新型空中灯光表演系统第五个实施例的立体示意图。

图11是图10实施例立体示意图对应的灰度图。

图12是本实用新型空中灯光表演系统第六个实施例的立体示意图。

图13是本实用新型空中灯光表演系统第七个实施例的立体示意图。

图14是图13实施例立体示意图对应的灰度图。

图15是图13实施例空中灯光表演系统在应用中，灯串组吊挂在高楼楼顶上时的使用状态示意图。

图16是本实用新型空中灯光表演系统第八个实施例的立体示意图。

图17是本实用新型空中灯光表演系统第九个实施例的立体示意图。

图18是图17实施例立体示意图对应的灰度图。

图19是本实用新型空中灯光表演系统第一个实施例中的灯串组的立体示意图。

图20是本实用新型空中灯光表演系统第一个实施例中的灯串的立体示意图。

图中：1.无人机，2A.吊杆，2B.底杆，3A.吊圈，3B.底圈，4、7、10.电线，5.LED像素灯，6.吊线，8.无人机脚架，9.LED护栏管，11.保险绳，12.挂钩，13.高楼，14.灯笼。

具体实施方式

参照图1、图2、图19、图20，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组。所述无人机（1）为多旋翼无人机，可在空中悬停和移动，整机重量大于5kg，在无人机上还设有用于控制灯串组上的发光单元工作的控制器。所述灯串组由不少于2条的灯串吊在吊杆（2A）上组成，其中各灯串由4个以上的发光单元和连接各发光单元的电线（4）构成，吊杆（2A）为横杆。本实施例中的发光单元为LED像素灯（5），该LED像素灯（5）上自带有IC（微控制器），由控制器控制其发光。连接各LED像素灯（5）的电线（4）通常有4条，其中2条用于传输电能，另外2条用于传输控制信号。整套灯串组通过吊线（6）吊在无人机（1）下面。在灯串组与无人机（1）间还连接有电线（7），该电线（7）用于将无人机（1）上携带的电池电能输送给灯串组，为灯串组中各条灯串上的LED像素灯（5）供电并传输控制器发出的控制信号。

参照图3，本实用新型空中灯光表演系统在应用中，无人机（1）通过吊线（6）吊着吊杆（2A）把灯串组吊到空中后，无人机（1）上携带的电池电能通过电线（7、4）输送给灯串组中各条灯串上的LED像素灯（5），灯串上的各LED像素灯（5）在控制器控制下发光，形成一个个像素。本实施例中，发光的LED像素灯（5）所产生的发光点组成了一个“广”字显现在空中。

参照图4，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组，灯串组中的吊杆（2A）固定在无人机脚架（8）上，各条灯串均匀分布吊在吊杆（2A）上，灯串上的LED像素灯（5）通过电线（4）连接，各条灯串的下端还连接在底杆（2B）上。由于各条灯串的上下端都分别连接在吊杆（2A）和底杆（2B）上，因此在空中进行灯光表演时，即使有风，各条灯串也不会随风飘荡，从而可以保证灯串组中各个LED像素灯（5）的相对位置不会发生大的变动，这样也就保证了灯光图像的稳定而不发生混乱。

上述实施例中，假设灯串组中的灯串数量有20条，每条灯串上的LED像素灯有50个，那么整个灯串组的灯光像素便有1000个；如果采用3套这样的空中灯光表演系统并排进行灯光表演，那么就能在夜空中展现出包含有3000个像素点的灯光图像。由此可见，使用本实用新型空中灯光表演系统，只要控制好3架无人机就能进行包含3000个像素点的灯光表演。而如果是使用现有的无人机空中灯光表演技术，则需要3000架无人机来完成，这在技术上是非常不容易实现的，因为使用的无人机数量越多，发生故障的概率就越大，另外整个表演过程也需要安排不少人员来辅助完成。

参照图5、图6，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组。所述无人机（1）为多旋翼无人机，整机重量大于5kg。所述灯串组由不少于2条的灯串吊在吊圈（3A）上组成，其中各灯串由4个以上的发光单元和连接各发光单元的电线（4）串成，吊圈（3A）为圆圈形。本实施例中灯串上所用的发光单元为LED像素灯（5）；电线（4）用于为LED像素灯（5）传输电能及控制信号，并将各LED像素灯（5）连接成串。在进行灯光表演时，整套灯串组由无人机（1）通过吊线（6）吊着。

本实用新型空中灯光表演系统中，为各灯串供电的电池既可以由无人机（1）携带，也可以设在灯串组的吊杆（2A）或吊圈（3A）上；同样，用于控制各发光单元（如上述实施例中的LED像素灯5）发光的控制器既可以由无人机（1）携带，也可以吊挂在灯串组的吊杆（2A）或吊圈（3A）上，并通过电线与各发光单元中的微控制器实现电路连接，以传送控制信号控制发光单元按照程序设定发光。

本实施例空中灯光表演系统在夜空中表演时，能展现出圆柱体状的灯光影像，可模拟展现火箭发射情景，为人们带来一场难忘的视觉盛宴。

参照图7、图8，本实用新型空中灯光表演系统在夜空中表演时，操作人员可以控制无人机（1）在水平方向上快速旋转，这时灯串组便随着无人机的旋转而旋转。灯串组快速旋转起来后，灯串下部在离心力的作用下向外散开，形成一个圆锥状，甚至是圆面状，这时让无人机（1）忽上忽下并控制好灯串组灯串上LED像素灯（5）的闪烁效果，就能在夜空中展现出水母状的灯光影像，或者是烟花绽放的灯光影像，为人们展现梦幻般的灯光效果。

有了本实用新型空中灯光表演系统，同时使用多架无人机带着灯串组升到空中，就可以在夜空中进行无烟、环保、低成本、惊艳的电子烟花表演，甚至每天都可以表演。相对于高成本、不环保、燃放条件要求高、普通市民一年难以观看一次的现有烟花表演，本实用新型空中灯光表演系统可以说是一个巨大的技术突破和进步。

参照图9实施例，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组。灯串组为圆柱状，包括吊圈（3A）、灯串和底圈（3B）。灯串由4个以上的LED像素灯（5）和连接各LED像素灯（5）的电线（4）构成，整套灯串组通过吊线（6）吊在无人机（1）下面。由于各灯串的上下端分别连接在吊圈（3A）和底圈（3B）上，因此在空中进行灯光表演时，即使有风，各灯串也不会随风飘荡，从而可以保证灯串组中各个LED像素灯（5）的相对位置不会发生大的变动，这样也就保证了灯光图像的稳定而不发生混乱。在实际应用中，还可以让无人机（1）吊着灯串组在水平方向上快速旋转，这样就能在夜空中展现出鼓状的灯光影像，而此时再控制无人机（1）忽上忽下飞行，就能使这个灯光鼓产生忽大忽小的变化效果。另外，底圈（3B）也可以设在灯串组的中部或中下部位置，这样旋转起来之后又会有不一样视觉效果。

参照图10、图11，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组。灯串组中各灯串上所用的发光单元为LED护栏管（9）（也称LED轮廓灯、LED数码管），各段LED护栏管（9）通过电线（4）连接起来吊在吊杆（2A）上，整套灯串组通过吊线（6）吊在无人机（1）下面。此外，无人机（1）或灯串组上还设有连接到地面（或高楼）电源的电线（10）。利用该电线（10）可以将地面电源或电网的电能传输给无人机（1）和灯串组使用，这样整个空中灯光表演系统就能够在空中进行长时间的灯光表演，完全克服了现有无人机空中灯光表演只能进行几分钟、最多不超过十几分钟时间的重大不足。

参照图12，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组。灯串组中各灯串上所用的发光单元为LED护栏管（9），各段LED护栏管（9）通过电线（4）连接起来并吊在吊杆（2A）上，整套灯串组通过吊线（6）吊在无人机（1）下面。此外，无人机（1）或灯串组还设有用于连接到高楼电源的电线（10），以及用于保障安全的保险绳（11），该保险绳（11）的长度大于灯串组的高度。使用本实用新型空中灯光表演系统在高楼上空进行空中灯光表演时，将该电线（10）连接到高楼中的电网上，将保险绳（11）的下部捆绑在高楼顶部的管子等固定物体上，这样整个空中灯光表演系统就能够在空中进行长时间的灯光表演。在表演过程中，整个空中灯光表演系统安全性非常高，即使无人机（1）受到干扰也不会飞离表演空域（因为有保险绳拉住）；如果是无人机（1）发生故障坠落，无人机（1）和灯串组也会被保险绳（11）拉住而不会落到地面伤人。因此，使用本实用新型空中灯光表演系统，能够在城市中建筑物密集的核心地带进行长时间的空中灯光表演，哪怕是站在无人机和灯串组下方的人员也可以放心地观看灯光表演。

参照图13、图14，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组。灯串组中各灯串上所用的发光单元为LED护栏管（9），各段LED护栏管（9）通过电线（4）连接起来并吊在吊杆（2A）上，整套灯串组通过吊线（6）吊在无人机（1）下面。此外，整套系统中还设有用于连接到高楼电网的电线（10）、用于防止无人机（1）和灯串组坠落到地面的保险绳（11），以及用于将灯串组吊挂在高楼楼顶的挂钩（12）。

参照图15，本实用新型空中灯光表演系统在使用时，操作员可以控制无人机吊着灯串组先飞到高楼外缘的上方，并让挂钩（12）勾在高楼（13）楼顶的围栏上，然后将无人机（1）降落并停在楼顶上，这样灯串组就被稳定地吊挂在高楼（13）的外墙上，灯串上的发光单元LED护栏管（9）在控制器的控制下，按照设定的程序发光，就能在高楼上展现亮丽的灯光影像。由于有挂钩（12）将灯串组吊在楼顶，所以在进行灯光表演的整个过程都会非常安全，绝不会出现灯串组坠落的危险。因此，使用本实用新型空中灯光表演系统，能够在城市中建筑物密集的核心地带的高楼上进行长时间的空中灯光表演。

参照图16，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组。灯串组中各灯串上所用的发光单元为灯笼（14），各灯笼（14）通过电线（4）连接成串并吊在吊杆（2A）上，整套灯串组通过吊线（6）吊在无人机（1）下面。使用本实用新型空中灯光表演系统在夜空中进行灯光表演时，空中发光的灯笼（14）更能增添喜庆祥和的气氛。灯串组随着无人机快速旋转起来后，灯串上的灯笼（14）在离心力的作用下被甩开，能形成一个个大的同心光环，在夜空中展现惊艳的灯光效果。本实施例中，在各灯串上通常还分别设有一条受力线（如尼龙绳、钢丝线等）连接吊杆（2A）和各发光单元（灯笼），用于承受灯串上的发光单元（灯笼）和电线的重量，以及灯串组旋转后产生的离心力，这样灯串便具有足够的强度而不会在使用中被拉断。另外，本实施例中所用的无人机重量通常大于10kg。

参照图17、图18，本实用新型空中灯光表演系统包括无人机（1）和灯串组。灯串组上的吊杆（2A）为十字形，各灯串吊在该十字形的吊杆（2A）上。另外，吊杆也可以采用星形吊杆。采用十字形或星形的吊杆，灯串组中的发光单元数量多、密度大，可用于进行空中电子烟花等表演。

本实用新型空中灯光表演系统中所述的灯串在市场上早已有成熟的产品，使用控制器控制多条灯串来展现变幻的灯光效果和文字图像也是成熟的技术，因此实现起来并不存在技术上的障碍。