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淺談無人機實訓室的建設

建設背景

推進“中國制造2025”“互聯(lián)網(wǎng)+”，發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級，是國家核心發(fā)展戰(zhàn)略。建設新興科技領域新增專業(yè)是職業(yè)學校與時俱進，感知產(chǎn)業(yè)變化培養(yǎng)具有時代先進性人才的具體體現(xiàn)，無人機作為國家重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景廣闊，行業(yè)人才需求緊迫。
根據(jù)工信部2017年發(fā)布的《關于促進和規(guī)范民用無人機制造業(yè)發(fā)展的指導意見》，到2020年，民用無人機產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，產(chǎn)值達到600億元，年均增速40%以上。到2025年，民用無人機產(chǎn)值達到1800億元，年均增速25%以上。而且民用無人機擁有規(guī)模不亞于軍用無人機的巨大市場。未來的無人機將集成更多的機器人技術和更先進的算法，裝備更多的傳感器，加載更多的任務載荷設備，接入外部網(wǎng)絡，智能化地完成各種復雜的任務。
無人機是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。典型的無人機系統(tǒng)由飛行平臺、動力裝置、航電系統(tǒng)、任務載荷系統(tǒng)、地面系統(tǒng)、綜合保障系統(tǒng)等組成。

按用途來看，可以分為軍用無人機和民用無人機兩大類，其中民用無人機一般又分為消費級無人機及工業(yè)級無人機。

隨著航空科技進步和信息技術快速發(fā)展，極大地推動了無人機系統(tǒng)跨越發(fā)展。近年來，在信息化戰(zhàn)爭的趨勢下，無人機等新型裝備需求大幅提升，無人機年產(chǎn)值（含采購）逐年增長，到2028年產(chǎn)值預計達到147.98億美元，2019年-2028年年產(chǎn)值（含采購）復合增長率為5.36%。

此外，全球民用無人機市場也實現(xiàn)了快速增長，從2015年的215億元人民幣增長至2019年的657億元人民幣，預計到2024年增長至4157億元人民幣，年復合增長率將達43.03%。

近年來，不論是軍用無人機還是民品無人機均發(fā)揮著重要作用，受到各國政府高度重視，對其需求量呈不斷擴大態(tài)勢。不過，中航無人機在競爭力方面略顯不足，存在一定程度的經(jīng)營風險，還需進一步突破窘境，才能盡快在景氣向上的賽道爭取更多的份額。隨著應用場景的不斷拓展，工業(yè)無人機實現(xiàn)快速發(fā)展，預計到2021年中國工業(yè)無人機市場規(guī)模將首次超過消費級無人機，成為民用無人機細分領域的主要市場。到2024年我國工業(yè)無人機市場規(guī)模將增長至1507.85億元，占中國民用無人機市場規(guī)模比例由2015年的19%上升至約73%，2015年-2024年年均復合增長率達54.52%。
民用無人機用途極為廣泛，未來市場主要集中于農(nóng)林植保、影視航拍、電力巡檢等領域。借鑒美國對民用無人機監(jiān)管逐步放松的歷程，以及國內(nèi)民用無人機政策的規(guī)范和低空空域改革的深化，我國民用無人機行業(yè)將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。
國內(nèi)無人機發(fā)展現(xiàn)狀。我國民用無人機產(chǎn)品銷售和服務總體市場規(guī)模2018年達到110.9億元，到2020年將達到465億元，2025年將達到750億元；其中，航拍及娛樂仍是最大的應用領域，市場規(guī)模有望達300億元。

基于以上描述，顯示無人機的經(jīng)濟性、安全性、易操作性，在很多民用領域?qū)o人機都有著旺盛的需求，然而作為新興科技類專業(yè)，院校在建設無人機相關專業(yè)前期，普遍面臨優(yōu)質(zhì)教學資源不豐富、專業(yè)師資力量不雄厚、實訓環(huán)節(jié)與場景不明確、實習就業(yè)渠道不暢通等相關問題。

建設目標

培養(yǎng)目標：掌握無人機集群控制及相關編程技術，能夠運用無人機相關理論與技術快速分析與完成無人機集群控制、編隊飛行、編隊表演任務。以工程思維、計算機思維培養(yǎng)，無人機控制為核心，將工程開發(fā)、編程、無人機、體育競技、人智能學習、自然科學、藝術等相結合，整合各學科的綜合知識，通過 PBL 學習法，從解決實際問題出發(fā)，利用編程及工程開發(fā)等手段解鎖無人機、人工智能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力、空間思維力、知識整合應用能力。

教學目標設定
序號	課程設置	課程基礎掌握描述	掌握能力要求與素質(zhì)
1	無人駕駛航空器與航空知識體系認知	1.航空航天基礎概論； 2.無人駕駛航空器基礎認知； 3.無人機系統(tǒng)認知； 4.無人機維護及管理。	1.培養(yǎng)掌握航空航天基礎知識，培養(yǎng)航空航天科技素養(yǎng)； 2.培養(yǎng)掌握無人機基本知識、基本原理； 3.無人機飛行基礎； 4.設備自主維護及管理能力。
2	基礎編程學習	1.面向性編程原理學習認知； 2.計算機編程邏輯學習； 3.編程語言學習、認知； 4.解釋型語言程序編譯； 5.無人機控制語言編譯。	1.識辨程序及理解程序能力； 2.常用編程語言仿寫能力，熟知編程邏輯及程序的基本設計方法和編寫修改能力； 3.無人機控制原理及飛行程序語言閱讀能力； 4.無人機系統(tǒng)編程及任務設備設定能力
3	面向無人機的編程學習	1.技術文件閱讀； 2.各類程序文件閱讀（DEMO 示例程序、控制程序）； 3.無人機程序的閱讀 4.無人機飛行程序編譯； 5.無人機編隊編程。	1.基礎語言編程能力； 2.熟練使用各類編譯工具； 3.具有通過編程進行任務設定、達成的編譯能力； 4.具有通過編程進行現(xiàn)實交互的能力； 5.通過面對對象無人機的編程，控制飛行、完成飛行任務的能力； 6.通過程序編譯完成任務搭載設備使用的能力。
4	售后服務	1.客戶使用培訓； 2.技術文件閱讀與審核（說明書等交付文件）； 3.相關例程及課程服務（DEMO、課程例程）； 4.閱讀或修改無人機設計，無人機參數(shù)設置；	1.熟悉公司的質(zhì)量標準； 2.熟練掌握無人機各個部件； 3.具有無人機操作能力； 4.會使用常用編譯器及示例 DEMO； 6.熟悉無人機原理，了解相關課程知識； 7.熟悉相關的飛行操作及集群控制；了解安全飛行知識。

03
建設模塊

3.1、模塊介紹

功能模塊	主要功能	項目內(nèi)容
無人機基礎教學	滿足無人機及相關專業(yè)的專業(yè)教學提供無人機展覽、裝配、調(diào)試、仿真等實訓條件	無人機實訓無人機編程基礎物流無人機無人機綜合調(diào)試實訓系統(tǒng)
1+X證書	滿足1+X證書考試需求	室外實操教學六旋翼無人機飛行平臺無人機電子執(zhí)照考訓飛行平臺多載荷行業(yè)應用多旋翼無人機飛行平臺
AI視覺無人機開發(fā)平臺	自主定位自主避障自主導航	AI視覺無人機開發(fā)平臺 AI視覺無人機蜂群開發(fā)平臺
測試場地	人員、機器安全，驗證測試場地	安全飛行定位、避障測試

3.2、無人機應用技術實訓基地區(qū)域及功能
應用實訓室區(qū)域分布

無人機理論區(qū)域（學生可以學習無人機基本知識以下幾點：
理論：無人機的發(fā)展歷史、無人機結構、無人機系統(tǒng)知識，無人機法律法規(guī)、無人機行業(yè)應用等;
拆裝：即無人機裝配，提供無人機所有零部件，學生可以動手將所有部件按照實驗指導書組裝成一架完整的無人機，通過組裝讓學生了解并熟悉無人機的硬件構造。
維護：維護不僅提高的是學生的動手解決問題能力，更能通過學習讓學生深入了解無人機的原理，進一步提升學生的自身技能。
維修：故障檢測是學生學習必不可少的一項環(huán)節(jié)，當飛機出現(xiàn)無法正常工作的狀況時，借助測試儀器，讓學生快速查出故障點，從而判斷問題的所在等）。
無人機調(diào)試、編程及VR模擬飛行區(qū)域（以30 人一班為例，設置 15-30 臺電腦，并進行相關軟硬件的安裝）
調(diào)試：即無人機通過軟硬件調(diào)試，讓學生更深入的了解無人機，維護是為了更好的保持設備精度，讓飛行更穩(wěn)定。
編程：圖形化編程從零基礎開始，將編程后的程序通過動捕系統(tǒng)定位，進行驗證，軌跡實時展示。
無人機智能飛行區(qū)域
（以動捕系統(tǒng)+飛行場地空間為主，主要用于無人機算法驗證、軌跡呈現(xiàn)和飛行評判為主，可以作為穿越飛行場地、編程試飛場地、編隊飛行場地來進行綜合性使用，建議面積 30-40多平方米。）
展示區(qū)域
實訓室裝修建設、文化設計、功能布局、無人機擺放等。
3.3、無人機實訓室功能建設
整個無人機實訓室功能建設至少包含2個部分，分別是AI、編程+裝調(diào)飛行實驗室（附帶局域試飛）、飛行訓練場。
無人機編程+仿真飛行實訓室
無人機編程系統(tǒng)主要是為了讓學生能夠快速理解并學習編程邏輯、語言編譯、面向?qū)ο缶幊獭o人機飛行程序編譯、無人機編隊飛行編程而開發(fā)的一套無人機編程控制軟件及操作系統(tǒng)。該軟件具有實時仿真、程序判讀、實時讀取面向設備信息、便于自主學習等優(yōu)點。該系統(tǒng)適合學校和培訓機構教學，教師通過軟件進行無人機基礎教學和操控技巧和與學生進行信息交互。
無人機室內(nèi)飛行訓練場
無人機室內(nèi)飛行訓練部分是為了實訓無人機的基礎檢測工作、無人機起飛、無人機降落懸停、編程無人機任務飛行、無人機集群控制編隊飛行等提供空間，通過練習無人機的各項控制課程與編程任務項目，能夠培養(yǎng)學生操控興趣及激發(fā)學生自主創(chuàng)新意識，同時減少室外無序飛行所帶來的安全隱患。

各系統(tǒng)建設本著實用為主，技術領先的原則，充分考慮信息技術與教育領域業(yè)務的深度融合，依托開源系統(tǒng)和相關技術，搭建無人機實訓、教學需要的軟、硬件環(huán)境，學生通過在實驗教師指導下將無人機的實訓教學與社會發(fā)展需求對接，以此來實現(xiàn)學生動手實踐能力、開發(fā)能力和就業(yè)能的提升。

教學設備

產(chǎn)品分類

淺談無人機實訓室的建設

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