增强无人机灯光秀表演：群体无人机编队的最优分配与轨迹
机器人学
2026-03-26 v1
摘要
无人机灯光秀 (DLShows) 代表着 swarm robotics 领域的快速发展应用，通过同步飞行数百或数千架无人机 (UAVs) 创建引人入胜的空中表演，作为传统烟火的环保且可重复使用的替代方案。该领域在为大规模无人机分配到视觉路标点并生成平滑且无碰撞的轨迹方面 presents 独特挑战。本文引入了统一的分配与轨迹生成 (UATG) 框架。该方法同时解决两个核心问题：无人机的最优分配到指定目标位置以及生成动态可行、无碰撞、时参数化轨迹。UATG 框架专为 DLShows 设计，确保在形态之间实现最小过渡时间并保证无人机间碰撞避免。其关键创新是卓越的计算效率，使其能够在实时内协调大规模编队；例如，在标准笔记本电脑上约需一秒即可计算 1008 无人机的最优分配与轨迹。广泛的真实环境仿真验证了该框架的性能，展示了其在从字母数字字符到复杂 3D 形状的编队中具备精确和视觉平滑性的能力。这项工作为 DLShow 行业提供了关键性的进步，提供了一种实用且可扩展的解决方案，用于生成复杂的空中编舞，并为地面控制站软件建立了有价值的基准，后者旨在高效协调多个 UAVs。该作品的补充动画仿真可在 https://youtu.be/-Fjrhw03594 查看。
引用
@article{arxiv.2603.24401,
title = {Enhancing Drone Light Shows Performances: Optimal Allocation and Trajectories for Swarm Drone Formations},
author = {Yunes Alqudsi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.24401},
year = {2026}
}