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无人机实训室建设的探讨

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。典型的无人机系统由飞行平台、动力装置、航电系统、任务载荷系统、地面系统、综合保障系统等组成。

无人机实训室建设的探讨(图1)

推进"中国制造2025""互联网+",发展战略性新兴产业,促进经济转型升级,是国家核心发展战略。建造设计新兴科技领域新增专业是职业学校与时俱进,感知产业改变培养设定有时代先进性人才的具体体现,无人机作为国家重点发展产业,发展前景广阔,行业人才需求紧迫。

按照工信部2017年发布的《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》,到2020年,民用无人机产业持续快速发展,产值达到600亿元,年均增速40%以上。到2025年,民用无人机产值达到1800亿元,年均增速25%以上。而而而且民用无人机拥有规模不亚于军用无人机的巨大市场。未来的无人机将含有概括更多的机器人技术和更先进的算法,装备更多的传感器,载入更多的任务荷载量设备,接入外部互联网,智能化地完成各种复杂的任务。

无人机是运用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。经经典型的无人机系统由飞行平台、动力装置、航电系统、任务荷载量系统、地面系统、综合保障系统等包括。

近年来,不论是军用无人机还是民品无人机均发挥着重要作用,受到各国政府高度重视,对其需求量呈不断扩大态势。不过,中航无人机在竞争力方面略显不足,存在一定程度的经营风险,还需进一步突破窘境,才能尽快在景气向上的赛道争取更多的份额。--应用场景的不断拓展,工业无人机完成快速发展,预计到2021年中国工业无人机市场规模将首次超过消费级无人机,成为民用无人机细分领域的主要市场。到2024年我国工业无人机市场规模将增长至1507.85亿元,占中国民用无人机市场规模比例由2015年的19%上升至约73%,2015年-2024年年均复合增长率达54.52%。

民用无人机用途极为广泛,未来市场主要集中于农林植保、影视航拍、电力巡检等领域。借鉴美国对民用无人机监管逐步放松的历程,以及国内民用无人机政策的规范和低空空域改革的深化,我国民用无人机行业将呈现爆发式增长。

国内无人机发展现状。我国民用无人机设备销售和服务总体市场规模2018年达到110.9亿元,到2020年将达到465亿元,2025年将达到750亿元;--航拍及娱乐仍是大的应用领域,市场规模有望达300亿元。

无人机实训室是机电工程学院专业实训室之一,主要面向无人机应用技术专业。对内,它主要承担无人机应用技术专业的实训教学任务,旨在培养掌控把握无人机飞行技术、无人机维修技术的专业高技能人才;对外,它则承担相关区域的无人机民兵分队的培训和装备支持。

无人机实训室通常占地较大,分为室内教学区和模仿飞行区两个部分。室内教学区进一步细分为多个区域,如室内飞场、记性展示区域、维修保养区域、器件材料储备区等。--还可能含有概括展示区、装配区、检修区、储物区、DIY区、调护区、调控区等。这些区域配备装备装备有各种类型的无人机,以及各种保障设备,如电池充电器、急救箱和专业检验测量试验设备,以适用学员从无人机入门到飞行能手、维护组装能手、编程能手等各个阶段的实践需求。

在实训室中,学员可以开展无人机操控技术、无人机构造与组装调动测量试验实训实训,学习掌控把握掌控把握无人机原理、组装练习、飞行模仿实训,以及无人机编程等内容。这些活动有助于提升学员的动手实践能力、研发能力和就业能力。--实训室还可以适用单片机嵌入式相关课程教学与研发的需求,以及开展以无人机为平台的研发和其他项目的探索。


培养目标:掌控把握无人机集群控制及相关编程技术,能够运用无人机相关课程课程理论与技术快速解析与完成无人机集群控制、编队飞行、编队表演任务。以工程思维、计算机数值数值思维培养,无人机控制为核心,将工程研发、编程、无人机、体育竞技、人智能学习掌控把握掌控把握、自然科学、艺术等相集合,整合各学科的综合知识,经过 PBL 学习掌控把握掌控把握法,从解决实际问题出发,运用编程及工程研发等手段解锁无人机、人工智能, 培养学员的创造力、空间思维力、知识整合应用能力。

教学目标设定

序号

课程设定

课程基础掌控把握描述

掌控把握能力要求与素质

1

人驾驶航空器与航空知识体系认知

1.航空航天基础概论;

2.无人驾驶航空器基础认知;

3.无人机系统认知;

4.无人机维护及管理。

1.培养掌控把握航空航天基础知识,培养航空航天科技素养;

2.培养掌控把握无人机基础知识、基础原理;

3.无人机飞行基础;

4.设备自主维护及管理能力。

2

基础编程学习掌控把握掌控把握

1.面向性编程原理学习掌控把握掌控把握认知;

2.计算机数值数值编程逻辑学习掌控把握掌控把握;

3.编程语言学习掌控把握掌控把握、认知;

4.解释型语言程序编译;

5.无人机控制语言编译。

1.识辨程序及理解程序能力;

2.常用编程语言仿写能力,熟知编程逻辑及程序的基础设计方法和编写修改能力;

3.无人机控制原理及飞行程序语言阅读能力;

4.无人机系统编程及任务设备设定能力

3

面向无人机的

编程学习掌控把握掌控把握

1.技术文件阅读;

2.各类程序文件阅读

DEMO 示例程序、控制程序);

3.无人机程序的阅读

4.无人机飞行程序编译;

5.无人机编队编程。

1.基础语言编程能力;

2.熟练使用各类编译工量具;

3.设定有经过编程实行任务设定、达成的编译能力;

无人机实训室建设的探讨(图2)

4.设定有经过编程实行现实交互的能力;

5.经过面对对象无人机的编程,控制飞行、完成飞行任务的能力;

6.经过程序编译完成任务搭载设备使用的能力。

4

售后服务

1.客户使用培训;

2.技术文件阅读与审核

(说明书等交付文件);

3.相关例程及课程服务

DEMO、课程例程);

4.阅读或修改无人机设计,无人机功能数值设定;

1.熟悉公司的重量(kg)标准;

2.熟练掌控把握无人机各个部位件;

3.设定有无人机实操能力;

4.会使用常用编译器及示例 DEMO;

6.熟悉无人机原理,理解相关课程知识;

7.熟悉相关的飞行实操及集群控制;理解安全飞行知识。

3.1、模型块简介

功能模型块

主要功能

项目内容

无人机基础教学

适用无人机及相关专业的专业教学

提供无人机展览、装配、调动测量试验、拟真等实训条件

无人机实训

无人机编程基础

物流无人机

无人机综合调动测量试验实训系统

1+X证书

适用1+X证书考试需求

室外实操教学六旋翼无人机飞行平台

无人机电子执照考训飞行平台

多荷载量行业应用多旋翼无人机飞行平台

AI视觉无人机研发平台

自主定位

自主避障

自主导航

AI视觉无人机研发平台

AI视觉无人机蜂群研发平台

测量试验场地

人员、机器安全,检验测量试验场地

安全飞行

定位、避障测量试验

五、实训室建造设计预算
总体预算1348400元。

六、配备装备标准
(一) 无人机模仿拟真教学实训室


序号 设施设备 功能要求 教学适用 数量 单价 (元) 总价
(元)
备注

1

台式电脑

内部存储 16G,4G 独显

支撑教学

40 台

0
可集合现有 电脑机房共用 校方
自备

2
模仿拟真
教学系统
1.无人机实训模式:无人机飞行实训模型块含有多机型拟真飞行实训功能,含有直升机,八旋翼,垂起等多种机型,场景可定制更换。
2.无人机飞行有声音提醒,场景内有无人机电子围栏,飞机飞出指定区域撞毁,可以一键重置飞行。
3.功能设计驾驶员和机长考试模式,飞机可完成GPS和姿态两种模式飞行。
4.考核模式结束可查看详细分数。系统含有定点自旋360°考核和水平八字考核.符合民航局考试要求。
可适用直升机,八旋翼,垂起等多种机型的日常基础实操飞行实训,适用民航局无人机执照考试实训。
40 套

4500

180000 元

3
桌椅 L×W×H (mm)
1200×600×800
支撑学习掌控把握掌控把握实训 40 套
0
可集合现有 电脑机房共用 校方
自备
合 计 小写:180000元。

文化氛围布置:
(1)《无人机模仿拟真教学实训室管理规定》张挂;
(2)《飞行器安全实操管理规定》张挂;
(3)《飞行操控步骤图》张挂;
(4)《飞行应急处置图》张挂;
(5)《编队飞行实景图》张挂;
(6)《无人机简介》张挂。

无人机模仿拟真实训室
(二) 无人机组装调动测量试验实训室

序号 设施
设备
教学适用和功能数值 数量 单价
(元)
金额
(元)
1 装调教学多 旋 翼无 人 机 一、功能数值
机架轴距:550mm
折叠方法:伞折设计
材料:3k碳纤维+7075铝
大载重:1kg
控制距离(遥控器):1800米
大上升速度:6米/秒
大下降速度:4.5米/秒
大水平速度:20米/秒
支持的电子调动速度器输出:400Hz 刷新频率
抗风能力:5级风
大倾斜角度:35度
悬停精确度:水平方向±2.5米,垂直方向±0.8米。
大偏航速度:200度/秒
续航时间:20分钟
电池电压(V)(V):4S(14.8V)5300mah
电池插头:XT60
应用模型块化装箱,配备装备有工量具包,含有组装调动测量试验教程;
内置功能:三模式自驾系统;增强型失控保护;低压保护;支持 S-BUS 接收机;
二、功用
1.支持课程课程理论教学
2.支持装调教学
3.支持维修教学
4.支持实操教学
10 38400 384000
2 装调教学垂直起降无 人 机 一、功能数值
翼展:2160mm
机长:1310mm
材料:EPO,碳纤维复合材料
控制距离(遥控器):2000米
控制距离(电台):10公里
巡航速度:18m/s
大续航时间:150min
大起飞重量(kg)(kg):8.5kg
抗风能力:6级风
电池电压(V)(V):6S(22.2V)30000mah
电池插头:XT90
应用模型块化装箱,配备装备有工量具包
二、功用
1.主要适用学员初步认知垂起无人机、理解垂起无人机的构造、系统功能,可参与无人机组装、检修、调动测量试验、飞行等实训课程;
2.在装调的基础上,本设备可用来学员实操教学,支持地面站实操教学。
1 147000 147000
3 维修维护工量具包 含有工量具:
M5.5、M6、M10、M12 (MM) 拆卸装配专用内六角 套筒;
无人机专用焊接套装 (含有合金电烙铁、电 烙铁底座、 电烙铁支撑架、锡铅合金焊锡丝、 树脂助焊膏) ;
双色镍铁合金斜口钳;硬度:HRC60°~70°; 低碳钢剥线钳硬度:HR30N 55°~65°; 尖嘴钳: 铬钒合金钢材料
L 型扳手一套;
M2.5 内六角螺丝刀;
多功能工量具刀;
精密仪表器具专用镊子;
高强度十字螺丝刀;
T6 螺丝刀;
10 800 8000
合计 小写:539000元

文化氛围布置:
(1)《无人机装调与飞行教学实训室管理规定》张挂;
(2)《无人机飞行原理图》张挂;
(3)《飞行器安全实操管理规定》张挂;
(4)《飞行操控步骤图》张挂;
(5)《无人机装调安全实操规定》张挂;
(6)《无人机系统架构图》张挂;


无人机组装调动测量试验实训室效果图

(三) 无人机外场飞行实训基地

序号 设施
设备
教学适用和功能数值 数量 单价
(元)
金额
(元)
1 民航局多旋翼无人机执照考试实训机 一、机架
1.对称电动机轴距:1045mm
2.单臂长度:386mm
3.单臂重量(kg)(kg)(含电动机、电调、螺旋桨):325g
4.中心架直径:337mm
5.中心架重量(kg)(kg)(含起落架装配基座和舵机):1520g
6.起落架尺寸:460mm(长)×511mm(下底宽)×305mm(高)
二、电动机
1.定子尺寸:41×14mm
2.KV值:400rpm/V
3.大功率(W)(W):500W
三、电调
1.作业电流(A)(A):40A
2.作业电压(V)(V):6S LiPo
3.兼容信号频率:30Hz ~ 450Hz
4.驱动PWM频率:8KHz
5.重量(kg)(kg)(含散热器):35g
四、飞行功能数值
1.起飞重量(kg)(kg):6.0Kg ~ 11.0Kg
2.整机重量(kg)(kg):4.4Kg
3.动力电池:LiPo(6S、10000mAh~20000mAh、小15C)
4.大功耗:4000W
5.悬停功耗:1500W(@ 起飞重量(kg)(kg)9.5Kg)
6.悬停时间:15min(@15000mAh & 起飞重量(kg)(kg)9.5Kg)
7.作业环境温度(℃)(℃):-10 °C ~ +40 °C
五、桨叶
1.材料:高强度工程塑料
2.尺寸:15×5.2inch
3.重量(kg)(kg):13g
六、飞控
1.重量(kg)(kg):224g
2.功耗:大 5W
3.大抗风能力:8m/s
4.大偏航角速度:150 度/秒
5.大倾斜角度:35°
6.大升降速度:±6m/s
7.支持900MHZ电台连接,用来地面站规划教学
七、电池
1.电池容量(KV)(KV):16000mah
2.电池电压(V)(V):22.2V 6S
3.电池类型:LiPo
4.电池充放电次数≥300 次
5.电池应用快速插拔连接方法,插头防打火设计
八、充电器
1.功率(W)(W):1080W
2.输出电压(V)(V):2S-6S可调
3.输出电流(A)(A):0-20A可调
4.通道数量:2通道
5.电池电压(V)(V)检验测量试验:支持
6.电池内阻检验测量试验:支持
7.主从模式:支持
8.电流(A)(A)记忆:支持
9.作业模式:平衡、存储、充电
10.显露器:两个
11.物理按键:8个
九、遥控器
用来实训机的控制,两个遥控器设定成主副控,控制器可以来回变换
1.通道数量:14
2.扬声器:支持
3.模型记忆数量:30台
4.LCD显露器:4.3寸
5.支持发射制式:全部FASST, FASSTest, FHSS接收
十、数传电台
用来超视距驾驶员地面站的实训和考试,可以与超视距实训机的飞控通讯连接,在地面站的协作下控制无人机超视距飞行实训
1.硬件连连接口:RS-232
2.通信频率: 900 MHz
3.信号吞吐量: 11,5200 bps
4.通信距离(开阔地):64km (2dbi天线)
2 164400 328800
2 电子桩实训系统
1.卫星接收:184通道,GPS L1C/A L2C,GLONASS L1OF L2OF,GALILEO E1B/C E5b,BDS,B1 B2,QZSS L1C/A L2C
2.数传:双路 2.4GHz,空速 100 KB/S,传输距离 2公里
3.定位精确度:RTK 0.01m + 1ppm CEP
4.电源:天空端及位移端:7V~28V
5.导航刷新率:10Hz
6.尺寸:115mm*80mm*45mm
7.收敛时间:RTK < 10S
8.感知度:追踪&导航 -167dBm,冷启动 -148dBm,热启动 -157dBm,重新捕获 -160dBm
9.天线:多星多频
10.作业温度(℃)(℃):-40℃ ~ +85℃
2 74700 149400
3 实训
锥桶
一、功能数值
外观尺寸:30cmx30cmx65cm,空桶重量(kg)(kg)0.5kg,可灌砂,黄黑斜纹,一级工程塑料 制作,防风耐用。
二、功用
锥形型橡胶桶
支持室外飞行实训
14 50 700
4 帐篷 1.尺寸: 2.5X2.5蓝色加固黑架
2.防水浸浸指数: 大于3000MM(夏季)
3.支撑架材料: 钢
4.外帐材料: 牛津布
2 500 1000
5 风向标 1.长度:80cm
2.颜色:荧光橘红白色相间
1 500 500
合计 小写:480400元

文化氛围布置
(1)《无人机行业应用实训室管理规定》张挂;
(2)《无人机植保应用技术》张挂;
(3)《飞行器安全实操管理规定》张挂;
(4)《无人机航空摄影应用技术简介》张挂;
(5)《经经典型垂直起降无人机》张挂;
(6)《无人机系统架构图》张挂。

(四) 编队飞行试验室

序号 设施
设备
教学适用和功能数值 数量 单价
(元)
金额
(元)
1 编队无人机 尺 寸:≥200*200*90mm
净 重:190g
高 度:限高10m
轴 距:≥160mm
机间距:0.5m
大水平速度:1m/s
大上升速度:1m/s
大下降速度:1m/s
抗 风 性;4级风
容 量:1500mAh
充电时长:45min
续航时间:≥12min
净 重:≥60g
1组(10架) 149000 149000
合计 小写:149000元

文化氛围布置
(1)《编队飞行试验室管理规定》张挂;
(2)《编队飞行场景》张挂;
(3)《编队飞行原理图》张挂;
(4)《编队飞行画面展示一》张挂;
(5)《编队飞行画面展示二》张挂;
(6)《编队飞行画面展示三》张挂。

编队飞行试验场景图


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