《无人机系统导论》教学大纲

PAGE5PAGE《无人机系统导论》课程教学大纲

一、课程的地位、作用和任务当前，国家大力发展低空经济、推进高端装备制造业升级，积极推动航空科技创新与空天领域数字化、智能化融合发展，赋能应急救援、农林植保、测绘巡检、航空物流、智慧城市等多领域产业升级。无人机作为低空经济的载体、智能装备的重要代表，是高端智能制造、数字技术与航空技术深度融合的关键产物，是推进制造业智能化、民用航空普及化、行业应用多元化的重要支撑，对完善高端装备产业链、培育新兴数字产业、助力经济高质量发展、构建现代化产业体系具有十分重要的战略意义。《无人机系统导论》课程正是顺应国家低空经济发展战略、契合无人机产业人才需求、对接行业技术发展趋势开设的一门专业基础课程。《无人机系统导论》是普通高等院校和高职院校无人机应用技术、智能制造、航空电子、物联网、自动化、测绘工程等相关专业的必修专业基础课程，在整个专业课程体系中起到奠基性、先导性的作用。本课程立足无人机行业发展前沿，兼顾理论基础与工程应用，通过系统教学，引导学生全面了解和掌握无人机系统的发展历程、飞行原理、控制系统、行业应用场景等内容，同时培养学生的工程思维与实操思维，显著提升学生发现问题、分析问题与解决实际工程问题的能力，为学生后续学习以及未来从事无人机研发、运维、应用、技术服务等相关领域工作筑牢坚实的专业基础。《无人机系统导论》课程的任务在于立足应用型人才培养目标，夯实学生无人机专业理论基础，培养学生严谨的工程科学思维、自主学习能力与技术创新能力。课程坚持理论联系实际的教学理念，强化学生的工程实践意识与岗位责任意识。在知识传授的基础上，重点锻炼学生结合行业场景分析、解决无人机应用实操与基础技术问题的能力，全方位提升学生的专业素养、实践能力与综合职业素质，为社会输送适配低空经济与智能制造产业发展需求的高素质、技能型无人机专业人才。

二、教学内容和教学要求第1章无人机概述1.知识点和教学要求（1）对比国际民航组织与我国对无人机的定义，并比较无人机与弹道飞行器、巡航导弹，掌握无人机的概念和特点。（2）了解无人机系统组成，尤其是4个子系统的构成，为后续学习打下基础。（3）了解从不同角度对无人机进行的分类，理解无人机按照飞行平台构型的分类。（4）了解军用无人机和民用无人机的主要类型，掌握军用无人机与民用无人机的对比。（5）了解无人机发展历程中的几个阶段，尤其是目前飞速发展阶段。（6）掌握国内外无人机的发展现状。2.能力培养要求通过课堂教学、实训演练、拓展演练等环节，使学生：（1）能描述国内外关于无人机的定义。（2）能表述民用无人机的主要应用领域。（3）能叙述国内外无人机发展的现状。第2章无人机飞行原理1.知识点和教学要求（1）了解大气层结构和大气物理特性，熟知4个主要气象要素。（2）掌握大气状态方程，理解压强、体积、物质的量、温度间的关系。（3）了解固定翼无人机的常见翼型和几何参数。（4）掌握升力和阻力产生的原理，熟知影响升力和阻力的因素。（4）熟悉《工业互联网标准体系3.0》中的6项建设内容。（5）理解无人机的平衡状态和稳定性，了解无人机的横向、纵向和航向的平衡和稳定性。（6）了解无人机的纵向操纵性、横向操纵性和航向操纵性。2.能力培养要求通过课堂教学、实训演练等环节，使学生：（1）能描述大气的物理特性。（2）能表述大气状态方程和升力与阻力产生的原理。（3）能叙述无人机升力和阻力的影响因素。第3章无人机结构与材料1.知识点和教学要求（1）了解固定翼无人机和无人直升机机身的组成部分，包括机身、机翼、起落架等。（2）理解四旋翼和六旋翼无人机的机翼布局形式及特点。（3）了解无人机中常用的金属材料和非金属材料的特性。（4）掌握无人机中使用的玻璃纤维增强材料、碳纤维和凯夫拉各自的特点及性能。（5）了解新型无人机结构设计的轻量化、模块化、智能化等特点。（6）了解碳纤维复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料在无人机中的应用。2.能力培养要求通过课堂教学、实训演练等环节，使学生：（1）能描述四旋翼和六旋翼无人机的机翼布局形式及特点。（2）能表述无人机中使用的复合材料的特点及性能。（3）能叙述新型无人机结构设计特点。第4章无人机动力装置1.知识点和教学要求（1）了解活塞发动机的分类，理解活塞发动机的结构。（2）掌握二冲程和四冲程活塞发动机的区别，了解旋转式活塞发动机的工作原理。（3）了解4种燃气涡轮发动机的结构。（4）掌握涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机的特点及工作过程。（5）掌握3种锂电池的特点，了解锂离子电池的工作原理。（6）了解电调和直流电机的组成，掌握它们的工作原理。2.能力培养要求通过课堂教学、实训演练等环节，使学生：（1）能描述活塞发动机的结构。（2）能表述4种燃气涡轮发动机的工作过程。（3）能叙述电调和直流电机的工作原理。第5章无人机飞行控制系统1.知识点和教学要求（1）了解飞行控制系统组成部分，即传感器、舵机和飞行控制器，掌握陀螺仪和加速度计的结构。（2）了解舵机的类型，理解舵机的工作流程。（3）了解GPS的组成，理解BDS的主要功能和优势。（4）理解地形辅助导航系统的优势，了解SITAN系统的工作原理。。（5）了解数据链路通信频段的划分，掌握数据链路系统的基本组成。（6）了解数据链路系统的传输技术，掌握2.4GHz和5.8GHz频段的功能特点。2.能力培养要求通过课堂教学、实训演练等环节，使学生：（1）能描述激光陀螺仪和光纤陀螺仪的异同点。（2）能表述平台式惯导系统和捷联式惯导系统的工作特点。（3）能叙述2.4GHz和5.8GHz两个通信频段的特点。第6章无人机飞行管理1.知识点和教学要求（1）了解航空领域内的两类规则体系IFR和VFR，了解ICAO对空域的7类划分。（2）了解空中交通管制的概念，理解空中交通管制的5个区域，理解无人机进入空域的基本要求。（3）了解无人机飞行任务申请的线上平台，掌握无人机飞行任务申请所需的材料。（4）了解无人机飞行空域申请和飞行计划申请所需的材料和申请渠道。（5）了解无人机飞行风险管理的环节，掌握无人机飞行风险识别方法，理解飞行风险等级的划分。（6）掌握无人机飞行风险应急响应体系构成，了解飞行安全文化。2.能力培养要求通过课堂教学、实训演练等环节，使学生：（1）能描述描述IFR与VFR的区别和联系。（2）能表述无人机飞行任务申请所需的材料。（3）能叙述无人机飞行风险的识别方法。第7章无人机典型应用1.知识点和教学要求（1）了解植保无人机的发展历程，了解我国具有代表性的植保无人机。（2）理解植保无人机的分类和特点，掌握植保无人机的系统组成。（3）了解测绘无人机的发展历程，了解我国测绘无人机行业主要产业政策。（4）理解测绘无人机的分类和特点，掌握测绘无人机的载荷。（5）了解我国企业的物流无人机发展现状，了解我国物流无人机行业主要产业政策。（6）理解物流无人机的分类和特点，掌握物流无人机特殊组成部分。2.能力培养要求通过课堂教学、实训演练等环节，使学生：（1）能描述我国关于植保无人机和物流无人机行业的主要产业政策。（2）能表述视频摄像机的组成和工作原理。（3）能叙述无人机测绘技术与传统地形测绘技术的对比。第8章无人机未来发展1.知识点和教学要求（1）了解无人驾驶空中交通系统组成，理解无人驾驶空中交通的概念。（2）了解无人机在消防救援和保护文化遗产中的用途，理解无人机在消防救援和保护文化遗产中的优势。（3）了解固态电池、氢燃料电池、新能源动力的特点，掌握无人机传感器技术发展方向。（4）了解5G与6G、自组网等通信技术的优势，理解星地通信链路的概念和用途。（5）了解无人机智能决策与控制的应用场景，掌握无人机智能感知、智能决策与控制、群体协同作业等概念。（6）掌握低空经济和智慧城市的概念，理解无人机促进低空经济和智慧城市的深度融合。2.能力培养要求通过课堂教学、案例讲解、实训演练等环节，使学生：（1）能描述城市空中交通、地面交通与民航的区别与联系。（2）能表述星地通信链路的概念，举例说明其用途。（3）能叙述无人机与智慧城市融合的主要方面。三、学时分配建议序号教学内容理论教学（分钟）实训演练（分钟）小计（分钟）1第1章无人机概述1.1无人机的概念和组成1.2无人机的分类90902第1章无人机概述1.3无人机发展历程和现状实训演练无人机产业链发展探究7020903第2章无人机飞行原理2.1无人机的飞行环境2.2升力和阻力90904第2章无人机飞行原理2.3无人机的操稳特性实训演练大疆公司及其产品探究7020905第3章无人机结构与材料3.1无人机结构概述3.2无人机常用材料90906第3章无人机结构与材料3.3无人机结构设计与先进复合材料实训演练常见大疆无人机的结构与材料探究7020907第4章无人机动力装置4.1活塞发动机动力装置4.2燃气动力发动机动力装置90908第4章无人机动力装置4.3无人机电动动力装置实训演练常见大疆无人机的动力系统探究7020909第5章无人机系统组成5.1飞行控制系统5.2导航系统909010第5章无人机系统组成5.3数据链路系统实训演练北斗卫星导航系统探究70209011第6章无人机飞行管理6.1无人机飞行空域管理6.2无人机飞行申请管理909012第6章无人机飞行管理6.3无人机飞行安全管理实训演练无人机飞行管理核心探究70209013第7章无人