随着无人机技术愈加成熟，飞行性能越来越稳定，无人机行业应用越来越倾向于集群化，多机编队集群执行任务。阿木实验室紧随时代步伐，时刻关注最新行业信息，也推出了自己的多机编队方案——通过地面站一控多机。
阿木实验室5架无人机编队齐飞
多机编队系统中，地面站和导航系统的作用不可或缺。导航系统决定飞机本省姿态和定位精度、决定队形保持的完美程度；普通的GPS无法满足队形精度，这里我们推荐了定位精度可以达到厘米级别的RTK系统。多机编队的队形是通过空中航点来模拟实现的，阿木实验室推出的QGC多机地面站，不仅可以单独控制某架无人机，还能集中控制多架飞机，优化后的地面站布局如下：
01 地面站-基于QGC的二次开发
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除了QGC本身功能外，阿木实验室针对多机应用增加以下优化功能项：
1.地面站支持多架飞机的同时接入，可以选择某一飞机显示界面，或者选择多机操作界面。
2.可以选择对单机进行航点上传，多机航点的集中显示，以及多机飞行轨迹不同颜色的汇总显示。
3.可以通过框架选择对某一架或者某几架飞机同时执行解锁、上锁、紧急停机、开始任务、结束任务、暂停、一键起飞、一键降落、一键返航等操作。
4.预留多机操作按键，提供mavlink接口协议，可以实现多机的开始编队、结束编队、多种队形等。多机界面下可以集中查看每架飞机的GPS状态、高度、电量、链接等状态信息。
5.最后在显示界面下增加一键上锁和一键紧急停机功能按钮，无需确认，一点就停机，方便测试过程中的应急使用。
>>>>Homer图数传：
为了实现多机控制功能，除了地面站的控制终端外，还需要良好的“一对多”通信系统。也就是说我们需要在地面上设置一个基站，在每个飞机端上配置一个用于与基站相互通信的设备，而其基本的通信功能就是我们平常所用的数传，但平常的数传并不能满足我们“多机控制”的功能需求，所以我们采用阿木实验室自研的ZGET HOMER图数传。该设备兼顾了传输数据与图像的功能，并且可以配置成“一对多”系统，理论上，可以配置的飞机数目能实现253个。
其工作频段为5.1GHz~5.9GHz频段，利用无线通讯方式传送网口数据和串口数据。此外，ZGET HOMER具有体积小、功耗低、灵敏度高等特点，可满足各领域的无线通信需求。数据传输和访问采用TCP/IP网络协议，访问方式其配置方式和使用方式非常简单，直接通过无线组网，IP访问即可。由于ZGET HOMER为5.8G频段工作，所以在使用时应防止其他设备对本系统造成干扰，而导致传输速率降低或阻塞。
>>>>功能展示：
● 通过Homer图数传给每个飞机端设置IP地址，用地面站与每架飞机相连接。
● 在地面站中记录多架无人机连接信息，在连接界面可以选择连接某架无人机。选择单架无人机可对无人机实施单独航线任务控制和解锁起飞降落功能。
● 取消点击单个飞机，直接在多机界面点击下一步，即可实现多机编队功能，而且为保证没有飞机通信丢失，航点继续任务是人为手动操作的，当飞机通信丢失时，可先连接飞机，然后再同步任务。
● 在地面站主界面实时监控每架无人机的状态。可查看每架无人机收星颗数、定位状态、姿态、连接状态、高度以及电量。
而空中集群化，对导航系统的定位精度要求更高。试问如果定位精度不高，飞机在空中出现相撞事故是否会影响整体效果呢？显然是会的，所以我们需要更精确的位置解算，而普通的GPS已经无法满足我们的定位精度要求了，所以阿木实验室采用了飞纳经纬公司推出的RTK导航系统。该系统可在野外实现厘米级的定位精度，经过实测，完全不担心因为定位精度不高问题而导致相撞事故。
02 飞纳经纬RTK
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>>>>GNSS导航系统
GNSS是the Global Navigation Satellite System的缩写，中文全称是“全球卫星导航系统”，主要是基于天地的卫星系统通过四点定位和多普勒效应的原理来对地球上的卫星信号接收机提供精确的全球高精度定位服务。常见的系统有美国的GPS、中国的北斗BDS等卫星系统。
GPS全球定位系统由空间卫星、地面站以及用户接收机三部分组成定位网络，其中空间系统由21颗任务卫星以及3颗备份卫星组成，按照不同的运行轨道环绕地球飞行，环绕周期为12小时，这样的设计能够保证在地球上任何一个地方的任何一个时刻都可以同时接收到4颗以上的卫星定位信号，从而保证地面接收机的准确定位，由于采用完全被动接收机制，理论上来说该系统的用户接收数量是无限的。
北斗BDS卫星系统是中国为了实现区域及全球卫星导航定位系统的自主权与主导地位而建设的一套卫星定位系统，用于航空航天、交通运输、资源勘探和安防监管等导航定位服务。北斗系统由5颗静止同步轨道卫星和30颗非同步轨道卫星组成，是中国独立自主研制建设的新一代卫星导航系统。
阿木实验室采用的就是GNSS导航系统——飞纳经纬RTK。
1) 什么是RTK技术？
RTK（Real - time kinematic，实时动态）载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的卫星定位测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新的测量原理和方法，极大地提高了作业效率。
2) RTK在无人机上用来做什么？
无人机已广泛应用于航空摄影测量、电力和石油管线巡线、农业植保、空中监视，甚至影视拍摄与家庭娱乐。无人机实现自主飞行控制的核心是飞控系统，飞控系统对无人机的稳定性、数据传输的可靠性、精确度、实时性等都有重要影响,对其飞行性能起决定性的作用。在飞控系统中，RTK接收机作为最重要的传感器为无人机提供导航定位信息。
3) RTK达到的效果
无人机要完成预设的任务，除了要事先设定起点和目标点的位置外，还需要实时知道机体本身的位置信息、航行速度、航行姿态以及航向等参数，GNSS接收机的应用为获取这些信息提供了可靠、经济、有效的手段。飞纳经纬公司的RTK高精度板卡能够提供从米级、分米到厘米级的实时定位精度，支持单板卡双天线或双板卡双天线的高精度定位定向解决方案，可实现移动相对定位，满足不同种类无人机飞控系统的需求。
>>>>RTK整体图示
经过实测，我们推出的地面站和RTK完全可以完成多机编队任务。在地面站上规划飞机路径，实现决策层的“编队计划”，例如在空中实现“一字型” “三角形” “四方形”等图案显示。
未来阿木实验室会朝着“蜂群”化发展，在空中呈现出更加华丽更细节的图形。对多机编队和高精度定位导航系统感兴趣的朋友可以关注并联系我们，和阿木一起再接再厉优化完善！
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注：本文中所涉及到的Homer图数传及飞纳经纬RTK产品，我们淘宝店铺（阿木实验室）均有售卖，感兴趣的朋友可以前往了解哟~
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