淺談無人機實訓室的建設

建設背景
 
推進“中國制造2025”“互聯網+”，發展戰略性新興產業，促進經濟轉型升級，是國家核心發展戰略。建設新興科技領域新增專業是職業學校與時俱進，感知產業變化培養具有時代先進性人才的具體體現，無人機作為國家重點發展產業，發展前景廣闊，行業人才需求緊迫。
根據工信部2017年發布的《關于促進和規范民用無人機制造業發展的指導意見》，到2020年，民用無人機產業持續快速發展，產值達到600億元，年均增速40%以上。到2025年，民用無人機產值達到1800億元，年均增速25%以上。而且民用無人機擁有規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。典型的無人機系統由飛行平臺、動力裝置、航電系統、任務載荷系統、地面系統、綜合保障系統等組成。

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級無人機。
 
隨著航空科技進步和信息技術快速發展，極大地推動了無人機系統跨越發展。近年來，在信息化戰爭的趨勢下，無人機等新型裝備需求大幅提升，無人機年產值（含采購）逐年增長，到2028年產值預計達到147.98億美元，2019年-2028年年產值（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，工業無人機實現快速發展，預計到2021年中國工業無人機市場規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年我國工業無人機市場規模將增長至1507.85億元，占中國民用無人機市場規模比例由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管逐步放松的歷程，以及國內民用無人機政策的規范和低空空域改革的深化，我國民用無人機行業將呈現爆發式增長。
國內無人機發展現狀。我國民用無人機產品銷售和服務總體市場規模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，市場規模有望達300億元。
 
基于以上描述，顯示無人機的經濟性、安全性、易操作性，在很多民用領域對無人機都有著旺盛的需求，然而作為新興科技類專業，院校在建設無人機相關專業前期，普遍面臨優質教學資源不豐富、專業師資力量不雄厚、實訓環節與場景不明確、實習就業渠道不暢通等相關問題。
 
建設目標
 
培養目標：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，無人機控制為核心，將工程開發、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，利用編程及工程開發等手段解鎖無人機、人工智能， 培養學生的創造力、空間思維力、知識整合應用能力。
 

 
03
建設模塊
 
3.1、模塊介紹

3.2、無人機應用技術實訓基地區域及功能
應用實訓室區域分布
 
無人機理論區域（學生可以學習無人機基本知識以下幾點：
理論：無人機的發展歷史、無人機結構、無人機系統知識，無人機法律法規、無人機行業應用等;
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節，當飛機出現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）。
無人機調試、編程及VR模擬飛行區域（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）
調試：即無人機通過軟硬件調試，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定位，進行驗證，軌跡實時展示。
無人機智能飛行區域
（以動捕系統+飛行場地空間為主，主要用于無人機算法驗證、軌跡呈現和飛行評判為主，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、面向對象編程、無人機飛行程序編譯、無人機編隊飛行編程而開發的一套無人機 編程控制軟件及操作系統。該軟件具有實時仿真、程序判讀、實時讀取面向設備 信息、便于自主學習等優點。該系統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。
無人機室內飛行訓練場
無人機室內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，能夠培養學生操控興趣及激發學生自主創新意識，同時減少室外無序飛行所帶來的安全隱患。
 
各系統建設本著實用為主，技術領先的原則，充分考慮信息技術與教育領域業務的深度融合，依托開源系統和相關技術，搭建無人機實訓、教學需要的軟、硬件環境，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展需求對接，以此來實現學生動手實踐能力、開發能力和就業能的提升。