《無人機技術(shù)》課程標準

《無人機技術(shù)》課程標準一、課程說明課程名稱無人機技術(shù)標準簡稱無人機技術(shù)適用專業(yè)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)修讀學(xué)期第4學(xué)期制訂時間2022年8月課程代碼1343320課程學(xué)時64制訂時間4課程類型B類課程性質(zhì)必修課課程類別專業(yè)核心課先修課程無人機概論、無人機法規(guī)后續(xù)課程無人機飛行訓(xùn)練對應(yīng)職業(yè)資格證或內(nèi)容AOPA合作開發(fā)企業(yè)無執(zhí)筆人合作者無審核人修定日期2022年8月二、課程定位《無人機技術(shù)》是電子信息大類應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)無人機方向的專業(yè)核心課程。在本專業(yè)的職業(yè)能力培養(yǎng)中所起著階段性總結(jié)和內(nèi)容提示的作用，既是前期理論課的延續(xù)，又是學(xué)習(xí)其他專業(yè)課的前提。本課程的前期課程主要有《無人機概論》、《無人機法規(guī)》等，平行的專業(yè)課程主要有《3D打印技術(shù)》等，后續(xù)的專業(yè)課程主要有《無人機飛行訓(xùn)練》等。本課程主要針對“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的新時代培養(yǎng)高級人才、創(chuàng)新型人才和復(fù)合型人才的需要，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)掌握無人機技術(shù)基礎(chǔ)的主要內(nèi)容和知識體系。掌握旋翼無人機飛行原理，具備翼型設(shè)計、旋翼無人機組裝的能力，掌握無人機飛行控制技術(shù)和無人機總體設(shè)計的能力。這些能力是構(gòu)成本專業(yè)職業(yè)技術(shù)領(lǐng)域核心能力的重要部分。三、設(shè)計思路通過對無人機主要應(yīng)用在水文勘測、電力巡線、農(nóng)林植保、消防等崗位的分析，并針對高職學(xué)生理論基礎(chǔ)相對薄弱，理論學(xué)習(xí)時間相對較少，學(xué)習(xí)動力不足的特點，確定了本課程的思路為：以無人機操控崗位以及無人機基礎(chǔ)維修崗位等工作中知識和技能運用為載體，確定本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以無人機設(shè)計、制作、運用、維修過程為依據(jù)，整合、序化教學(xué)內(nèi)容，作為訓(xùn)練學(xué)生職業(yè)崗位綜合能力的主要方法。在組織教學(xué)過程中，從無人機使用者的角度出發(fā)，堅持理論聯(lián)系實際，以技術(shù)應(yīng)用為主，著眼于提高學(xué)生解決實際工程問題能力的目的來實施教學(xué)。五、課程內(nèi)容、要求及教學(xué)設(shè)計完成本課程學(xué)習(xí)后能夠獲得的理論知識、專業(yè)能力、方法能力、社會能力1．專業(yè)能力（1）通過課程的學(xué)習(xí)，掌握無人機的基本概念及基本知識。能運用相關(guān)知識，按法律規(guī)定正確使用無人機；（2）掌握關(guān)于無人機翼型空氣動力特性、幾何參數(shù)、渦流理論等相關(guān)知識，能夠運用相關(guān)知識正確維護無人機，使之處理正常工作狀態(tài)；（3）掌握無人機動力裝置組成和使用、空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、氣動彈性力學(xué)等知識，并進行無人機的初級設(shè)計。2．方法能力（1）能夠在所學(xué)知識基礎(chǔ)上，根據(jù)確定無人機相關(guān)參數(shù)，并根據(jù)設(shè)計需要對現(xiàn)有設(shè)計做出微調(diào)整；（2）通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠根據(jù)功能情況，在針對相關(guān)條件，設(shè)計并制作無人機；（3）能夠利用網(wǎng)絡(luò)資源，收集整理無人機相關(guān)參數(shù)、使用方面的知識，并會進行信息分析處理，形成總結(jié)報告。3．社會能力（1）通過課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實的工作態(tài)度，愛崗敬業(yè)，對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的精神；（2）具有較強的事業(yè)心和責(zé)任感，具有良好的心理素質(zhì)和身體素質(zhì)。具有理論聯(lián)系實際的良好學(xué)風(fēng)，具有發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，以及理論聯(lián)系實際的能力；（3）通過學(xué)習(xí)養(yǎng)成積極思考問題、自主學(xué)習(xí)和解決問題的習(xí)慣和能力；具備團隊協(xié)作能力，吃苦耐勞、誠實守信的優(yōu)秀品質(zhì)；（4）通過學(xué)習(xí)學(xué)會收集、分析、整理參考資料的技能，培養(yǎng)對新技術(shù)信息的掌握能力；（5）通過學(xué)習(xí)能夠設(shè)計一般工作計劃，行動方案；（6）通過學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生掌握安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)與環(huán)境保護的相關(guān)規(guī)定及內(nèi)容。五、課程設(shè)計與教學(xué)情景（一）課程整體設(shè)計序號學(xué)習(xí)情境知識目標專業(yè)能力方法能力社會能力學(xué)時1多旋翼無人機相關(guān)的基本概念1.了解本課程的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法；2.掌握系統(tǒng)論、控制論的基本概念；3.掌握多旋翼無人機系統(tǒng)及其飛行機組、構(gòu)型、用途及分類；4.了解多旋翼無人機的發(fā)展歷程、發(fā)展市場；5.掌握民用多旋翼無人機飛行管理相關(guān)制度和要求。能夠所學(xué)定義知識，正確區(qū)分各類無人機及其應(yīng)用場合。能夠在所學(xué)知識基礎(chǔ)上，結(jié)合以往學(xué)習(xí)和生活經(jīng)歷，認識無人機的廣泛應(yīng)用，做的知識的遷移。培養(yǎng)學(xué)生對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。42多旋翼無人機的飛行原理和翼型設(shè)計1.了解多旋翼無人機的飛行原理和控制方式；2.了解多旋翼無人機的特點；3.掌握翼型的幾何參數(shù)和主要類型；4.掌握翼型空氣動力特性和影響因素。1.掌握翼型的主要類型和幾何參數(shù)，并能夠針對參數(shù)進行實用性調(diào)整；2.能夠正確運用所學(xué)知識，選擇無人機槳葉翼型。1.能夠利用網(wǎng)絡(luò)資源，收集整理傳感器相關(guān)參數(shù)、使用方面的知識；2.能夠使用萬用表、示波器等設(shè)備檢測元件好壞。1.學(xué)習(xí)養(yǎng)成積極思考問題、自主學(xué)習(xí)和解決問題的習(xí)慣和能力；2.通過相關(guān)實訓(xùn)，逐步培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力，吃苦耐勞、誠實守信的優(yōu)秀品質(zhì)。1034旋翼無人機組裝1.掌握四旋翼無人機的組成和組裝步驟；2.掌握四旋翼無人機傳感器、遙控系統(tǒng)的選擇方法；3.掌握旋翼無人機的組裝工序流程和基本要求；4.掌握四旋翼無人機的調(diào)試方法；5.掌握四旋翼無人機的基本操作。1.能夠根據(jù)要求正確確定并選擇四旋翼無人機部件；2.能夠?qū)λ男頍o人機進行組裝和調(diào)試，并進行簡單操作。能夠根據(jù)現(xiàn)有條件和要求實現(xiàn)的控制要求。1.通過標準流程操作的練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，以及理論聯(lián)系實際的能力；2.進一步培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力，吃苦耐勞、誠實守信的優(yōu)秀品質(zhì)。84多旋翼無人機動力裝置1.掌握多旋翼無人機動力裝置的基本概念、發(fā)動機的分類、功用和要求、工作系統(tǒng)和原理；2.了解多旋翼無人機燃油系統(tǒng)和滑油系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和部件，以及相關(guān)的動力學(xué)要素。能夠結(jié)合知識概念，掌握無人機動力系統(tǒng)分類挑選方法和使用方法。能夠在所學(xué)知識基礎(chǔ)上，根據(jù)實際要求合理選用動力裝置，并根據(jù)設(shè)計需要對現(xiàn)有電路做出微調(diào)整。通過學(xué)習(xí)養(yǎng)成積極思考問題、自主學(xué)習(xí)和解決問題的習(xí)慣和能力。65多旋翼無人機空氣動力學(xué)1.了解旋翼飛行器空氣動力學(xué)相關(guān)基本知識；2.掌握旋翼的幾何參數(shù)的要點和工作原理；3.了解旋翼動量理論的基礎(chǔ)知識；4.了解旋翼葉素理論的基礎(chǔ)知識；5.了解旋翼經(jīng)典和現(xiàn)代渦流理論的基礎(chǔ)知識；6.了解旋翼CFD理論基礎(chǔ)知識。能夠使用相關(guān)計算工具和軟件對無人機相關(guān)參數(shù)進行分析。能夠根據(jù)相關(guān)理論指導(dǎo)工作的開展。通過相關(guān)理論學(xué)習(xí)和計算的開展，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神。66多旋翼無人機結(jié)構(gòu)動力學(xué)1.了解多旋翼無人機結(jié)構(gòu)動力學(xué)的定義和特點、研究方法和模型；2.了解多旋翼無人機振動的簡諧振動與諧波分析、單自由度系統(tǒng)的自由振動分析；3.了解多旋翼無人機旋翼結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析、類型和特點以及動力學(xué)的研究方法。能對無人機結(jié)構(gòu)方面進行簡單的計算。能夠利用已有軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進行建模，用模型進行初步分析。培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實的工作態(tài)度，愛崗敬業(yè)，對待工作和學(xué)習(xí)一絲不茍、精益求精的精神。67多旋翼無人機氣動彈性力學(xué)1.了解多旋翼無人機氣動彈性力學(xué)的定義和特點；2.掌握非定常氣動力計算的常用方法；3.掌握旋翼槳葉運動自由度之間的基本概念和主要形態(tài)；4.掌握多旋翼無人機旋翼氣動彈性靜力學(xué)的基本概念、基本原理和臨界速度；5.了解多旋翼無人機旋翼氣動彈性動力學(xué)的基本概念、旋翼槳葉的經(jīng)典顫振、失速顫振概念和穩(wěn)定辦法；6.掌握多旋翼無人機旋翼與機體耦合氣動彈性穩(wěn)定性方案。了解顫振、失速顫振的原因，并能夠根據(jù)相關(guān)知識提出解決方案。培養(yǎng)學(xué)生在解決問題的思路。培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。68多旋翼無人機飛行控制技術(shù)1.了解多旋翼無人機飛行控制系統(tǒng)的基本概念；2.了解多旋翼無人機飛行姿態(tài)的數(shù)學(xué)表示方式；3.掌握多旋翼無人機飛行動力學(xué)建模方法；4.掌握多旋翼無人機PID控制的基本概念和參數(shù)調(diào)整，卡爾曼濾波器的使用；5.掌握多旋翼無人機的自動飛行控制相關(guān)知識。了解無人機飛行控制的方法，能夠正確操控?zé)o人機進行規(guī)定動作飛行。能夠利用軟件進行建模，同時利用模型分析無人機性能參數(shù)，用以輔助設(shè)計工作。1.通過學(xué)習(xí)學(xué)會收集、分析、整理參考資料的技能，培養(yǎng)對新技術(shù)信息的掌握能力；2.通過學(xué)習(xí)能夠設(shè)計一般工作計劃，行動方案。69多旋翼無人機總體設(shè)計1.掌握多旋翼無人機研制流程和設(shè)計要求和原則、設(shè)計任務(wù)和工作要求；2.掌握多旋翼無人機的類型分析與選擇方法；3.多旋翼無人機重量與動力參數(shù)的分析與選擇；4.多旋翼無人機總體布局設(shè)計的任務(wù)和要求。能夠靈活使用所學(xué)知識，開展設(shè)計工作，并實現(xiàn)應(yīng)用。能夠收集整理資料，做到有效利用。養(yǎng)成對待學(xué)習(xí)實事求是、精益求精的精神。810復(fù)習(xí)211考試2合計講授32學(xué)時、實踐32學(xué)時（復(fù)習(xí)考試4學(xué)時），共64學(xué)時（二）課程學(xué)習(xí)單元內(nèi)容與要求學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱多旋翼無人機相關(guān)的基本概念學(xué)時4學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生了解整體教學(xué)方案，并明確考核標準。2.學(xué)生能夠掌握無人機相關(guān)系統(tǒng)論、控制論知識，能夠清楚描述相關(guān)流程圖。3.學(xué)生能夠?qū)o人機機組、構(gòu)型、用途進行正確分類。4.學(xué)生了解無人機應(yīng)用前景。任務(wù)分解任務(wù)1課程內(nèi)容介紹任務(wù)2系統(tǒng)論、控制論的基本概念介紹任務(wù)3無人機系統(tǒng)及其飛行機組、構(gòu)型、用途及分類任務(wù)4多旋翼無人機的發(fā)展歷程、發(fā)展市場學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱多旋翼無人機的飛行原理和翼型設(shè)計學(xué)時10學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生了解多旋翼無人機的飛行原理和控制方式，能夠進行復(fù)述。2.學(xué)生掌握翼型的主要類型和幾何參數(shù)，并能夠針對參數(shù)進行實用性調(diào)整。3.掌握翼型空氣動力特性和影響因素并能夠利用所學(xué)知識，選擇無人機槳葉翼型。任務(wù)分解任務(wù)1多旋翼無人機的飛行原理和控制方法任務(wù)2翼型的幾何參數(shù)和主要類型任務(wù)3翼型空氣動力特性和影響因素學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱四旋翼無人機組裝學(xué)時8學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生掌握四旋翼無人機的組成和組裝步驟，掌握旋翼無人機的組裝工序流程，并能夠組裝半成品，并通過機械性檢測。2.學(xué)生掌握四旋翼無人機的調(diào)試方法和基本操作，符合相關(guān)操作規(guī)范。任務(wù)分解任務(wù)1四旋翼無人機的組成和組裝步驟任務(wù)2四旋翼無人機傳感器、遙控系統(tǒng)的選擇任務(wù)3組裝工序流程和基本要求。任務(wù)4四旋翼無人機的調(diào)試方法任務(wù)5四旋翼無人機的基本操作學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱多旋翼無人機動力裝置學(xué)時6學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生掌握掌握多旋翼無人機動力裝置的基本概念、發(fā)動機的分類、功用和要求、工作系統(tǒng)和原理，并能夠利用相關(guān)知識，選擇合適的設(shè)備。2.學(xué)生了解多旋翼無人機燃油系統(tǒng)和滑油系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和部件，以及相關(guān)的動力學(xué)要素，并能夠?qū)υO(shè)計方案做出建議。任務(wù)分解任務(wù)1多旋翼無人機的動力裝置任務(wù)2多旋翼無人機燃油系統(tǒng)和滑油系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和部件，以及相關(guān)的動力學(xué)要素學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱多旋翼無人機空氣動力學(xué)學(xué)時6學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生了解空氣動力學(xué)相關(guān)基本知識。2.學(xué)生掌握旋翼的幾何參數(shù)的要點和工作原理。并能夠通過簡單計算或者輔助工具的運用，分析無人機飛行中因參數(shù)變化帶來的問題。3.學(xué)生了解旋翼動量理論、葉素理論、經(jīng)典和現(xiàn)代渦流理論的基礎(chǔ)知識，并將相關(guān)知識用于分析無人機性能。任務(wù)分解任務(wù)1了解旋翼飛行器空氣動力學(xué)相關(guān)基本知識。任務(wù)2旋翼的幾何參數(shù)的要點和工作原理任務(wù)3旋翼動量理論、葉素理論、經(jīng)典和現(xiàn)代渦流理論任務(wù)4旋翼CFD理論學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱多旋翼無人機結(jié)構(gòu)動力學(xué)學(xué)時6學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生掌握多旋翼無人機結(jié)構(gòu)動力學(xué)的定義和特點、研究方法和模型，能夠利用已有軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進行建模，用模型進行初步分析。2.學(xué)生了解多旋翼無人機振動的簡諧振動與諧波分析、單自由度系統(tǒng)的自由振動分析方法，并能夠利用相關(guān)知識處理振動問題。3.學(xué)生了解多旋翼無人機旋翼結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析、類型和特點以及動力學(xué)的研究方法。任務(wù)分解任務(wù)1多旋翼無人機結(jié)構(gòu)動力學(xué)的定義和特點、研究方法和模型任務(wù)2多旋翼無人機振動分析。任務(wù)3多旋翼無人機旋翼結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱多旋翼無人機氣動彈性力學(xué)學(xué)時6學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生了解多旋翼無人機氣動彈性力學(xué)的定義和特點。2.學(xué)生掌握非定常氣動力計算的常用方法3.學(xué)生掌握旋翼槳葉運動自由度之間的基本概念和主要形態(tài)。掌握多旋翼無人機旋翼氣動彈性靜力學(xué)的基本概念、基本原理和臨界速度4.學(xué)生了解多旋翼無人機旋翼氣動彈性動力學(xué)的基本概念、旋翼槳葉的經(jīng)典顫振、失速顫振概念和穩(wěn)定辦法。并通過數(shù)據(jù)分析了解顫振、失速顫振的原因，并能夠根據(jù)相關(guān)知識提出解決方案。任務(wù)分解任務(wù)1多旋翼無人機氣動彈性力學(xué)任務(wù)2旋翼槳葉運動自由度之間的基本概念和主要形態(tài)任務(wù)3多旋翼無人機旋翼氣動彈性靜力學(xué)任務(wù)4多旋翼無人機旋翼與機體耦合氣動彈性穩(wěn)定性方案學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱多旋翼無人機飛行控制技術(shù)學(xué)時6學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生了解多旋翼無人機飛行控制系統(tǒng)的基本概念。2.學(xué)生掌握多旋翼無人機飛行動力學(xué)建模方法，并能夠進行建模3.學(xué)生掌握多旋翼無人機飛行控制相關(guān)知識，并能夠正確操控?zé)o人機進行規(guī)定動作飛行。任務(wù)分解任務(wù)1多旋翼無人機飛行控制系統(tǒng)任務(wù)2多旋翼無人機飛行動力學(xué)建模任務(wù)3多旋翼無人機控制學(xué)習(xí)單元情境設(shè)計單元名稱多旋翼無人機總體設(shè)計學(xué)時8學(xué)習(xí)要求1.學(xué)生掌握多旋翼無人機研制流程和設(shè)計要求和原則、設(shè)計任務(wù)和工作要求。2.學(xué)生掌握多旋翼無人機的類型分析與選擇方法、機重量與動力參數(shù)的分析與選擇。最終完成無人機總體布局設(shè)計的任務(wù)，并能夠?qū)崿F(xiàn)飛行任務(wù)。任務(wù)分解任務(wù)1無人機研制流程和設(shè)計要求任務(wù)2多旋翼分析與選擇任務(wù)3無人機總體布局設(shè)計六、課程考核與評價本課