实验室或功能区
无人机外场飞行实操实训建设 - 方案文档
无人机外场飞行实操实训建设
这是一个专为无人机飞行训练与测试设计的开阔场地，是保障无人机操控课程及无人机应用技术课程训练顺利开展的必备条件，也可作为无人驾驶航空器驾驶证培训训练区。该飞行区位于校园内安全隔离的区域，确保飞行活动不会干扰到正常的教学和生活秩序，同时提供了足够的空间供无人机进行起降、悬停、航线飞行等各种飞行动作的练习。此外，飞行区还配备了必要的监控和通讯设施，确保飞行活动的安全和有效管理。
主要功能
为学生提供一个真实的无人机飞行环境，帮助他们掌握无人机飞行技能，提升飞行操控能力；支持无人机在不同气候和光照条件下的性能测试，验证无人机的稳定性和适应性；以及作为无人机应用技术实战教学的场所，如进行农业植保、电力巡检、航拍测绘等实际应用的模拟训练，增强学生的实践能力和对未来工作环境的适应能力。
嵌入式系统与自动控制开发
通过嵌入式及无人机案例实验箱，可实现嵌入式系统课程、嵌入式传感器、自动控制、无人机飞控开发等方向的实验教学。
主要实验装备
嵌入式及无人机案例实验箱
嵌入式及无人机案例实验箱不仅可以满足传统的嵌入式及STM32相关课程的教学实验需求，还为课程设计提供了丰富的无人机飞控工程案例化实验。
该实验箱由四大部分组成，分别为STM32嵌入式实验板卡、平面对轴平衡调试平台、遥控控制器及配件、四轴飞行器。
通过嵌入式及无人机案例实验箱，可实现嵌入式系统课程、嵌入式传感器、自动控制、无人机飞控开发等方向的实验教学。嵌入式实验板卡的处理器采用STM32F407，可以实现丰富的嵌入式硬件外设实验，还可与平面对轴平衡调试平台配合完成对轴控制实验，实现无人机的飞控开发入门学习。
六旋翼无人机飞行开发平台
HT600是一款专为教学而生的无人机开发实训平台，适用于作为室外实操教学六旋翼无人机飞行平台使用。
采用碳纤维可折叠机身，既可用于教学开发，也可以用于室外飞行训练、调试，通过配套地面站软件可进行PID参数调节、传感器校准、参数设置、航线规划等实训环节，开源飞控，可二次开发，还可以实现自主飞行。整机结构牢固，承载能力强，可挂载寻迹、小球投放、钩瓶、激光打靶、航拍、机械臂、机械爪等各类设备，符合国际机器人挑战赛无人机自主飞行赛项、中国工程机器人大赛无人机赛项等竞赛的要求。
小型八旋翼无人机电子执照考训平台
HT1000X8是一款面向教学的无人机飞行平台，是三类CAAC民航执照考证专用无人机，满足AOPA和CAAC培训与考试的相关需求，适合高校及职业院校开展实验实训，尤其是“1+X”无人机驾驶职业技能培训使用。支持多种挂载设备，满足行业应用和二次开发。
四类中型六旋翼无人机考训平台
HT1600是一款面向培训与考试的六旋翼无人机电子执照考训平台，轴距1650 mm，最大起飞重量40.5 kg，是四类CAAC民航执照考证专用无人机，满足无人机培训与考试的相关需求，可用于相关培训，非常适合各种行业用户以及各类高校、职业院校培训考试使用，该机型还支持二次开发，可用于行业应用实训。
实验室设备清单
| 序号 |
设备名称 |
单位 |
数量 |
设备品牌 |
设备型号 |
| 1 |
嵌入式及无人机案例实验箱 |
套 |
16 |
中航恒拓 |
STM32 Drone ARM |
| 2 |
六旋翼无人机飞行开发平台 |
架 |
10 |
中航恒拓 |
HT600 |
| 3 |
小型八旋翼无人机电子执照考训平台 |
架 |
5 |
中航恒拓 |
HT1000X8 |
| 4 |
电子执照无人机考试监测系统 |
套 |
2 |
中航恒拓 |
U-RTK |
| 5 |
RTK考试训练基站 |
套 |
2 |
中航恒拓 |
---- |
| 6 |
无人机云端接入设备 |
个 |
5 |
中航恒拓 |
---- |
| 7 |
飞行训练专用教练控 |
个 |
2 |
中航恒拓 |
ET16S |
| 8 |
考训平台维修备件库 |
套 |
2 |
中航恒拓 |
---- |
| 9 |
无人机外场训练场地道具 |
套 |
1 |
中航恒拓 |
---- |
| 10 |
四类中型六旋翼无人机考训平台 |
架 |
5 |
中航恒拓 |
HT1600 |
| 11 |
三类训练机备用电池 |
块 |
5 |
中航恒拓 |
---- |
| 12 |
考训平台备用电池 |
块 |
5 |
中航恒拓 |
22000MAH |
| 13 |
钢制多层设备存放架 |
套 |
2 |
中航恒拓 |
SJ-4 |
主要课程与实验
嵌入式系统及飞行控制系统原理与开发
基于ARM Cortex嵌入式系统，开发多旋翼无人机飞控系统。综合应用控制和传感器相关知识，在课程组提供的嵌入式系统开发板上，开发传感器采集模块、传感器数据融合和滤波模块、内环控制模块、外环控制模块、通信模块等，并将诸模块进行整合，形成一套完整的多旋翼无人机飞行控制系统。能够满足从单片机入门至传感器数据采集再到PID等全套实验需求。
STM32相关基础实验
■ 实验1：GPIO实验，点亮流水灯
■ 实验2：按键操作实验
■ 实验3：定时器与外部中断实验，实现LED定时闪烁与呼吸灯
■ 实验4：串口收发实验
■ 实验5：呼吸灯实验
■ 实验6：蜂呜实验
■ 实验7：电机驱动及空心杯电机实验
■ 实验8：TFT LCD实验
■ 实验9：ADC采样实验，并获取电池电压
■ 实验10：DAC输出正弦波实验
■ 实验11：WIFI实验
■ 实验12：MS5611实验
■ 实验13：SD卡实验，将SD卡中图片显示在TFT LCD
■ 实验14：SPI读取IMU数据实验
■ 实验15：IIC读取气压计 MS5611 数据
■ 实验16：PPM实验，遥控器定时器输入捕获
■ 实验17：PWM实验，通过外设输出PWM波控制蜂鸣器的音调
■ 实验18：磁力计数据获取实验
■ 实验19：陀螺仪积分获取角度
■ 实验20：传感器低通滤波实验
■ 实验21：加速度计3轴分解实验
■ 实验22：音频输出播放实验
■ 实验23：麦克风音频输入及信号处理输出实验
■ 实验24：ucos Mahony滤波实验
■ 实验25：ucos led实验
飞行控制系统相关实验
■ 实验1：陀螺仪实验，掌握陀螺仪数据及原理，获取角速度数据并计算角度。
■ 实验2：加速度实验，掌握加速度计原理，获取加速度数据并计算角度。
■ 实验3：磁力计实验，掌握磁力计原理，获取磁力计数据并计算角度。
■ 实验4：传感器校准实验，了解传感器误差来源，掌握传感器校准方法和软件实现。
■ 实验5：传感器低通滤波实验，掌握巴特沃斯低通滤波器设计，实现滤波器调参。
■ 实验6：姿态解析实验，了解无人机姿态表示方法，掌握 Mahony 滤波算法。
■ 实验7 DCM 方向余弦矩阵实验，了解方向预选矩阵，对 DCM 进行应用，获取运动加速度数据。
■ 实验8：无人机控制系统建模及实现。
■ 实验9：无人机对轴平衡调试试验。
■ 实验10：无人机定高飞行实验。
■ 实验11：无人机遥控飞行实验。
无人机飞行实训
此课程是无人机应用技术专业的核心实践课程之一，学生将在无人机室外飞行区进行无人机的实际飞行操作训练。通过模拟真实飞行环境，学生将学习无人机的起飞、降落、悬停、航线飞行等基本飞行技能，并逐步提高飞行操控的准确性和稳定性。
无人机应用技能训练
在无人机室外飞行区，学生还将进行无人机应用技能的训练，如农业植保、电力巡检、航拍测绘等。通过实际操作无人机完成特定任务，学生将掌握无人机在不同领域中的应用技巧，并提升解决实际问题的能力。
无人机飞行性能测试
此课程旨在让学生了解和掌握无人机飞行性能的测试方法。在无人机室外飞行区，学生将对不同型号的无人机进行性能测试，包括飞行速度、飞行高度、续航能力、稳定性等方面的测试，并分析测试结果，为无人机的优化和改进提供数据支持。
无人机应急处理训练
无人机在飞行过程中可能会遇到各种突发情况，如信号丢失、电池耗尽、机械故障等。在无人机室外飞行区，学生将进行无人机应急处理的训练，学习如何在紧急情况下迅速做出反应，确保无人机和人员的安全。
无人机团队协作训练
无人机应用往往需要多人协作完成，如无人机编队飞行、无人机集群作业等。在无人机室外飞行区，学生将进行团队协作训练，学习如何与其他成员有效沟通、协调行动，共同完成无人机应用任务。
无人机操作与飞行技巧
此课程专注于无人机的基础操作技能和高级飞行技巧的培训。学生将学习无人机的起飞、降落、悬停、巡航等基本操作，以及复杂环境下的飞行技巧，如避障飞行、夜间飞行等。
配套课程资源
嵌入式系统及无人机飞控开发
视频教程，主要包括BirdFlight软件系统初始化详解、四旋翼全模型控制原理详解、无人机位置控制、无人机视觉识别与位置控制教学、飞控工程之系统初始化流程、空心杯无人机安装开箱视频、空心杯无人机调试。
配套共包括28个实验教学实验指导书。
AOPA和CAAC考试相关资源。
