场地上按飞箱整齐布置的天空魔术师编队无人机

开放平台 接入同一套集群系统。

面向无人机厂商与开发者,以开放规范与 SDK 接入集群控制系统,连接飞行器和地面站。飞行栈与安全内核分级授权。

VPAC 智能编队飞行器与飞箱阵列

单系统控制 13000 架

依托成熟的无人机集群控制链路,实现单系统控制 13000 架无人机同时起飞在空中按设定轨迹飞行,稳定可靠。可用于大规模无人机编队表演、高校无人机集群教学、蜂群靶机、集群飞行科研等多种场景。

4 类
指令集覆盖起飞、舞步、自检、返航;必需项飞机侧必须全部实现
1 帧
一架飞机的完整状态压进单帧合包遥测,逐机单播
74 项
一致性套件测试项,分六组
3 级
SMC 认证:接入级 / 演出级 / 量产级
P01

平台概览

平台包含接口规范、开发工具、一致性测试与认证授权。

01 / SPEC

接口规范

飞机侧必须实现的协议、参数、时序与格式。文本开放,实现自由。

02 / SDK

SDK 与工具

Python 与 C++ 客户端、REST 接口、舞步工具链、仿真沙箱。

03 / TEST

一致性套件

74 项自测脚本可在本地实验室运行,输出用于认证提交的签名报告。

04 / LICENSE

SMC 认证与授权

认证分为三级,与订阅和授权票绑定,按等级开放飞行栈能力。

P02

半开源边界

规范、SDK 与工具按许可开放;飞行栈和安全内核采用商业授权。

厂商负责
机架 · 动力 · 电池 · 外观 · 品牌

厂商自主设计机型、尺寸、动力配置、外观与品牌;平台按机型与批次认证。

只需满足 SMC-HW-1.0 最小集
厂商实现 / 平台实现
开放层
规范文本 · SDK 客户端 · 舞步容器格式 · 一致性套件

可阅读、修改与二次分发,也可独立按规范实现。

CC BY 4.0Apache-2.0
开放 / 授权
闭源层
飞行栈 · 安全内核

起飞授权链、集返与互避、动态补位、时统;授权票签发与校验、固件签名、机器码绑定。只有一个版本,由一方维护。

商业授权不开放源码
层内容许可可否二次分发
规范文本协议、字段、时序、参数表CC BY 4.0可以
SDK 客户端Python / C++ / REST 封装、示例、仿真桩Apache-2.0可以
舞步格式舞步容器格式说明与解析实现Apache-2.0可以
一致性套件74 项自测脚本与报告生成器Apache-2.0可以
地面站前端SkyMagician GCS 界面与交互Source-Available可读可改,不可再发行
飞行栈起飞授权链、集返与互避、动态补位、时统商业授权不可
安全内核授权票签发与校验、固件签名、机器码绑定不开放不可
P03

系统架构

一场演出的数据流是单向、可追溯的:创作 → 打包 → 分发 → 校验 → 起飞 → 遥测回流 → 落盘。

data-flow一场演出
  创作                打包              地面站(飞行栈)          机队
Studio / Blender  ->  舞步容器    ->  编号分配              ->  写入飞机
  轨迹 / 关键帧        加密与签名          逐机分发舞步          ->  舞步存储
  安全指标校验                             逐机校验              <-  校验应答
                                          起飞前准备
                                          定时同步起飞          ->  同步离地
                                          合包遥测回流        <-  逐机单播
                                          飞行记录落盘 / 回放

地面站职责划分

地面站分为实时链路层与编排显示层:前者负责与机队之间的收发与分发,后者负责编排、监控与回放。各项职责与规范的对应关系:

能力职责对外接口
实时链路逐机单播收发与会话维护规范 §链路
协议解析MAVLink v2 解析与合包解码规范 §遥测
机队台账在线判据、编号映射与状态归集SDK Fleet
舞步分发分片分发、缺包补传、逐机校验SDK Dance
固件分发签名固件推送与线刷授权等级 ≥ SMC-2
差分注入RTK 差分数据注入与基准分发规范 §时统
射频群广播时统对齐与紧急指令规范 §链路
动态补位缺席顶替与顶替轨迹飞行栈(闭源)
授权校验在线鉴权与离线凭证校验安全内核(闭源)
遥测发布供前端与第三方订阅的实时遥测出口SDK / 科研订阅
P04

集群飞行流程仿真

在浏览器中体验编号分配、舞步校验、起飞准备与返航流程,无需连接真机。

P04浏览器集群飞行模拟器

模拟器使用仿真机演示以下四个步骤:

S1

编号分配

按桩位文件为仿真机分配编号,未分配编号的飞机不能进入后续步骤。

对应 P08 · 编号分配
S2

舞步上传与校验

大包分片下发,中断可续,重复内容不重传,随后逐机校验回执。

对应 P09 · 舞步容器
S3

起飞前准备

逐项检查链路、编号、舞步、电量与定位等级;未通过检查的飞机不予起飞授权。

对应 P12 · 在飞硬闸
S4

起飞与集群返航

定时同步起飞,合包遥测回流,返航互避与动态补位。

对应 P07 · 合包遥测
飞箱内待飞的编队无人机特写

飞行器接入与品牌定制

机身、系统与界面支持品牌定制。接入机型须满足接口规范,完成编号写入、舞步校验与起飞前检查。

P05

硬件规范 SMC-HW-1.0

厂商需要在自己的飞机上满足的最小集合。不限定机型、尺寸、动力配置与外观。

项要求说明
飞控支持 MAVLink v2 与本规范方言可采购参考飞控模块,也可在自有飞控上实现方言
身份存储非易失的整机编号存储整机唯一编号的唯一事实源;掉电不丢,重刷固件不丢
定位GNSS + RTK 差分输入需接受标准差分数据注入;演出态要求固定解
数传WiFi,逐机单播 UDP 会话必须能接受单播;不依赖广播工作
射频备链可选,用于时统与紧急指令群广播SMC-2 起为必需项
灯板RGB,支持整机同步着色与逐帧刷新需守住规范给出的整机着色时序一致性,并响应地面下发的灯光自检
电池遥测电压、电流、剩余百分比电流为必需项,动力自检靠它判断电机异常
电机测试支持单电机独立测试自动停止保护是硬性安全要求,不可省略
存储舞步容量 ≥ 单场轨迹 + 一份冗余按单场时长与关键帧密度估算,计算口径见规范全文
固件包接受平台签发的签名固件包SMC-3 要求拒绝未签名固件
P07

遥测:单帧合包

标准 MAVLink 分别发送姿态、位置、电池与 GPS 消息。单帧合包将单机完整状态合并传输,减少大规模机群的包数。

单帧合包
一架飞机的身份、模式、位置、姿态、电池、定位质量与任务状态合进一条消息,包数不随字段数增长。
自适应刷新
地面待机与解锁在飞采用不同刷新率,信道占用随飞行状态自动调整。
逐机单播
合包点对点回传,任何一架的遥测中断都定位得到具体机号。

字段分组如下,完整字段表、编码与刷新口径见规范全文:

分组覆盖内容用途
标识整机唯一身份与链路标识识别、去重与重号发现
模式解锁状态与当前飞行模式解锁与飞行模式判定
位置水平位置与两种高度基准显示、围栏与飞行记录
速度三轴速度互避与异常判定
姿态三轴姿态角航向偏差与倾覆检测
电池电压、电流与剩余电量双阈值告警;电流用于动力自检
定位质量定位解算质量与可用性指标起飞闸判据
飞控温度与固件版本信息批次一致性核对
任务舞步校验状态与在机编号舞步校验与在地判定
状态文本告警文本与严重度告警上色与事件时间线
P08

指令集

覆盖起飞、舞步、自检、返航四类核心能力的完整指令集。必需级的指令飞机侧必须全部实现;可选级不实现时须明确拒绝,不得静默丢弃。

类别覆盖范围级别
起飞与飞行控制解锁与上锁、模式切换、定时与即时起飞、暂停、变速、时间对齐、任务回放必需
身份与编号编号写入与清除、桩位基准获取、补位与移除必需
舞步舞步分发、取消与逐机校验必需
返航与降落集群返航、单机返航路径、紧急降落必需
灯光与效果整机着色、灯效状态、外挂效果触发着色自检必需,其余可选
校准与自检磁罗盘与加速度计校准、动力地面检测、备用链路健康检查动力地面检测必需
固件与配置固件推送与取消、重启、参数读取与写入固件类 SMC-2 起必需,其余必需

在飞硬闸

飞机在解锁状态下必须拒绝一切写入非易失存储的指令:舞步上传、编号写入、固件推送、参数批量写。 地面站侧同样有闸门,但飞机侧必须独立实现,不能依赖地面站不发。

P09

舞步容器

整场演出打成一个加密容器,按分片下发、逐机校验,未校验的机不放行。

容器
整场演出打包成单文件加密容器,一次分发,不再散成大量零碎文件。
事件轨独立
烟花、爆闪等效果走独立事件轨,不混进位置带内信令,效果丢失不影响轨迹解析。
分发
分片补传:大包分片下发,中断可续。
秒传
重复内容不重传,直接进入校验。
校验
逐机校验舞步内容;不通过的机在界面上标为未校验,未校验机不允许进入起飞授权。
授权
舞步包携带离线授权凭证,绑定授权密钥而不绑定具体包,密钥有效即可播放。
水面上空的水母造型编队,机群按舞步在夜空中展开
P10

SDK

三套客户端,同一套语义。

PYTHON

教学 · 脚本 · 科研

机队操作、遥测订阅、策略插槽,配套仿真桩。

pip install skymagician
C++

嵌进自研地面站

飞行栈以库的形式嵌入自研程序,界面由接入方开发。

静态库 · 需 SMC-2 授权
REST

接进业务系统

排期、审批、计费与回放归档走服务端。

/v1 · 10 个端点
python机队与舞步
from skymagician import Fleet, Dance

fleet = Fleet.connect("udp://192.168.1.0/24", license="~/.sm/ticket")

# 按桩位文件分配编号:编号写进飞机的非易失存储,是整机唯一身份
fleet.assign_numbers(source="stakes.csv")

dance = Dance.load("show-2026.pack")
fleet.upload(dance, verify=True, resume=True)

# 起飞前准备:逐项自检,未通过的机不放行
report = fleet.preflight()
for unit in report.blocked:
    print(unit.number, unit.reason)

if report.ok:
    fleet.timed_takeoff(at="2026-10-01T20:00:00+08:00")
python遥测订阅,科研常用
for frame in fleet.telemetry():
    # frame.units: 每架的完整合包遥测解码结果
    airborne = [u for u in frame.units if u.armed and u.is_airborne]
    print(frame.t, len(airborne), "airborne")

策略插槽

科研用户可替换编队调度与返航策略,经仿真验证后用于真机。策略插槽开放决策输入与输出,安全校验始终由平台执行。

python策略插槽
from skymagician.research import ReturnPolicy, register

class MyReturn(ReturnPolicy):
    def plan(self, units, home_slots, obstacles):
        # 返回 {unit_id: [waypoint, ...]};平台会对结果做安全校验后执行
        return my_solver(units, home_slots, obstacles)

register(MyReturn, sandbox_only=False)   # 真机执行需 SMC-2 以上授权
P11

云端 REST API

通过接口将演出排期、审批、计费与回放归档接入业务系统。

端点方法用途
/v1/orgs/{id}/licensesGET查询本组织的订阅等级、剩余架次额度
/v1/ticketsPOST签发离线授权票,绑机器码,含有效期
/v1/tickets/{id}/revokePOST吊销授权票,下次联网即失效
/v1/fleetsGET机队清单:编号、SMC 等级、固件版本、批次
/v1/showsPOST创建演出:时间、场地、架数、舞步包引用
/v1/shows/{id}/flightsGET架次明细,计费与回放的事实来源
/v1/shows/{id}/reportGET飞行报告:起飞率、告警明细、异常机分类
/v1/conformance/reportsPOST提交一致性自测报告,进入认证流程
/v1/billing/usageGET用量:席位数、已消耗架次、当期账单预估
/v1/webhooksPOST订阅事件:认证状态变更、额度告警、票据吊销
P12

一致性套件

使用自有样机在本地实验室完成六组共 74 项测试,全部通过后提交签名报告申请认证。

组内容
链路会话建立与重连、丢包与重传行为、速率控制的一致性
遥测合包字段正确性、刷新行为、时间戳单调性、边界值处理
指令必需指令的响应与拒绝语义、在飞写入保护、重复下发与超时行为
身份编号写入与掉电保持、编号与舞步的一致性
舞步分片接收、缺包补传、断点续传、整包校验、容量边界
安全自检动力自检与安全超时、灯光自检、校准过程可中止
shell运行示例
$ smc-conformance run --target 192.168.1.31 --profile SMC-2

  链路        PASS
  遥测        PASS
  指令        FAIL  在飞硬闸: 解锁态接受了舞步写入
  身份        PASS
  舞步        PASS
  安全自检    PASS

  结果: NOT READY — 在飞硬闸为一票否决项
  报告: ./smc-report-20261001-1732.json (已签名)
P13

SMC 认证

SkyMagician Compatible 分为三级,分别规定飞行栈能力与商业演出权限。

SMC-1

接入级

要求:一致性套件基础各组全通过,样机复测。

解锁:被地面站识别、编号、上舞步;仿真与训练飞行。

SMC-2

演出级

要求:加测安全自检组,并追加飞行安全与编队精度实测。

解锁:集群返航与互避、动态补位、固件推送;可承接商业演出。

SMC-3

量产级

要求:批次一致性抽检、固件签名链、供应链审核。

解锁:批量授权、贴牌分销、OEM 授权书。

P14

安全与授权

统一管理在线鉴权、离线凭证、固件签名与授权吊销。

在线鉴权
地面站启动时向统一授权后台校验,返回令牌与能力清单。
离线票
演出现场经常没网。授权凭证可离线签发,绑定设备与有效期,断网可用,联网后自动核对吊销列表。
固件签名
固件包加密并签名,SMC-3 机型必须拒绝未签名固件。
吊销
票据可远程吊销,用于设备丢失、合作终止、违规转授权。
监管报送
内置 RID 报送接口,按当地法规上报识别与位置信息。
P15

集群控制系统

地面站提供跨平台运行、集群操作、灯光控制、单机调试与故障筛选。

P15集群控制系统
01

兼容安卓、Linux、Windows 三平台

集群控制系统兼容安卓、Linux、Windows 三个平台,可按现场条件与运维环境选择。

02

五步即飞

从选择舞步到无人机起飞,通过 5 个按钮完成操作;P04 提供浏览器流程演示。

03

舞步灯光与手动灯光分离

舞步灯光与手动灯光控制分离,高动态实时控制。指令侧对应 P08 指令集里「灯光与效果」一类,其中整机着色自检为必需项。

04

安卓接入单机调试

支持安卓接入进行单机调试及通讯。样机联调、现场单机排查可以在安卓端完成。

05

故障筛选与排除保障机制

系统支持故障筛选与排除。起飞检查流程见 P04,判定要求见 P12 一致性套件。

06

单系统万架级

依托成熟的集群控制链路,实现单系统控制 13000 架无人机同时起飞、在空中按设定轨迹飞行,稳定可靠。

集群无人机与地面雷达设备的场景示意

同一套集群栈,不止用于表演

大规模无人机编队表演、高校无人机集群教学、蜂群靶机、集群飞行科研——依托同一条成熟的集群控制链路,单系统控制 13000 架无人机同时起飞、在空中按设定轨迹飞行。

P17

应用场景

同一套集群控制链路面向科研、表演、定制机型、靶机与教学应用,按场景配置舞步、机型与现场方案。

P17应用场景
科研 / RESEARCH

集群飞行科研

聚焦协同控制、通信导航、任务规划等关键技术,通过分布式算法实现多机自主编队、避障与任务协同。

接口侧对应 P05 到 P09
表演 / SHOW

飞行灯光秀表演

系统统筹编队动态变换、灯光联动及路径规划,地面控制台实时监控状态,实现万架级无人机群以精准定位系统,勾勒动态图案。

6600+ 场安全飞行 · 200+ 座城市
定制 / OEM

定制机型适配

适配客户自有定制机型,支持多品牌、多规格无人机快速接入,实现私有化编队控制与全流程运营,为品牌定制化需求提供底层技术支撑。

对应 P13 SMC 认证三级
靶机 / TARGET

蜂群靶机试验

聚焦多机协同控制、动态编队及抗干扰等技术验证。通过低成本、模块化靶机群建集群,模拟饱和突防、诱骗干扰等战术场景,测试防空系统的探测、拦截效能。

按 P14 的授权与吊销管控
教学 / EDU

新职业技能培养

面向新兴职业「无人机集群航线规划员」,提供标准化教学方案。依托真实集群调度能力,开展航线设计、轨迹优化、灯光编程全流程实训,为低空经济新业态输送专业技术人才。

面向岗位能力的课程与实训
P18

常见问题

Q1

必须用你们的飞控吗

可使用参考飞控,也可使用实现规范方言并通过一致性测试的自有飞控。

Q2

已经有自己的地面站,能只用飞行栈吗

可以通过 C++ SDK 将飞行栈嵌入自有地面站,界面由接入方开发。

Q3

能不能不认证直接用

仿真沙箱可以,真机不行。真机起飞需要有效授权票,票据签发以 SMC 认证为前提。

Q4

规范会不会变

会。次版本保持向后兼容;不兼容变更只在主版本发生,提前 6 个月公告,旧版本继续支持 18 个月。

Q5

高校用是不是也要付费

教学与非商业科研可申请社区版软件授权,包含沙箱、SDK 与 SMC-1 认证;课程材料、教学套件及配套服务按对应产品方案确认。对外收费演出按商业等级计费。

h3

编队机能不能顺带做巡检或航拍

标准编队无人机没有摄像头及其他影像载荷,不支持巡检、航拍、测绘与视觉识别;主要用于多机同步编队飞行与灯光表演。

P19

变更记录

版本日期变更
v1.0-draft2026-08首次公开草案:链路、合包遥测、指令集、舞步容器、一致性套件 74 项
整场编队灯光秀,上千架无人机在夜空中排出连续图案

申请飞行器接入

已完成 6600 余场高标准编队表演、覆盖全国 200 余座城市、累计安全飞行超 240 万架次,并保持 5184 架同时编队飞行的吉尼斯世界纪录。这条链路现在按规范对外开放:规范可自由实现,飞行栈与安全内核按授权等级下发。

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