多旋翼無人機(jī)教案

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1、 哈爾濱四通技工學(xué)校第三教學(xué)站 延壽農(nóng)民工綜合培訓(xùn)學(xué)校 多旋翼無人機(jī)操作教案 二0一七春季生 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 第一章 無人飛行器概述 教學(xué)目標(biāo) 1、 無人飛行器發(fā)展簡史 2、 無人飛行器的優(yōu)缺點(diǎn) 3、 無人飛行器應(yīng)用領(lǐng)域 教學(xué)重點(diǎn) 1、 什么事無人機(jī) 2、 無人機(jī)的應(yīng)用 3、 無人機(jī)未來的發(fā)展趨勢 教材分析 無人機(jī)的概述重要性，幫助學(xué)員更好的了解無人機(jī)。 教學(xué)方法 講授法

2、 授課類型 新課 課 時(shí) 二課時(shí) 課程內(nèi)容 1、 組織教學(xué) 2、 課前提問 3、 導(dǎo)入新課 4、 教學(xué)內(nèi)容： 1、 1910年，在萊特兄弟所取得的成功的鼓舞下，來自俄亥俄州的年輕軍事工程師查爾斯?科特林建議使用沒有人駕駛的飛行器：用鐘表機(jī)械裝置控制飛機(jī)，使其在預(yù)定地點(diǎn)拋掉機(jī)翼并象炸彈一樣落向敵人。在美國陸軍的支持和資助下，他制成并試驗(yàn)了幾個(gè)模型，取名為“科特林空中魚雷”、“科特林蟲子”。 2、 二戰(zhàn)期間，美國海軍首先將無人機(jī)作為空面武器使用。1944年，美國海軍為了對德國潛艇基地進(jìn)行打擊，使用了由B-17轟炸機(jī)改裝的遙控艦載機(jī)。 3、 上世紀(jì)70-90年代

3、及其以后，以色列軍事專家、科學(xué)家和設(shè)計(jì)師對無人駕駛技術(shù)裝備的發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)，并使以色列在世界無人駕駛系統(tǒng)的研制和作戰(zhàn)使用領(lǐng)域占有重要地位。 4、 最著名的是“捕食者” 可復(fù)用無人機(jī)，世界上最大的無人機(jī)––“全球鷹”，“影子-200”低空無人機(jī)， “掃描鷹”小型無人機(jī)，“火力偵察兵” 無人直升機(jī)。 5、 理論開創(chuàng)階段，多旋翼無人飛行器理論開創(chuàng)于上世紀(jì)10年代，直升機(jī)研發(fā)之前。幾家主要飛機(jī)生產(chǎn)商開發(fā)出的在多個(gè)螺旋槳中搭乘飛行員的機(jī)型。這種設(shè)計(jì)開創(chuàng)了多旋翼飛行器的理論。 6、 加速發(fā)展階段，2007年以后，裝配高性能壓電陶瓷陀螺儀和角速度傳感器（六軸陀螺儀）的多旋翼無人飛行器開始出現(xiàn)加速發(fā)

4、展。 7、 未來發(fā)展階段，伴隨著飛行器技術(shù)的進(jìn)步，多旋翼無人飛行器使用者會(huì)急劇增加。這樣一來，事故和故障也會(huì)相應(yīng)增加，甚至?xí)l(fā)展成社會(huì)問題。今后不僅是制造商和商店一級，協(xié)會(huì)和主管部門面向多旋翼無人飛行器的飛行會(huì)和培訓(xùn)班也會(huì)增加。 8、 優(yōu)點(diǎn)的特性。 9、 避免犧牲空勤人員，因?yàn)轱w機(jī)上不需要飛行人員，所以最大可能地保障了人的生命安全。 10、 無人機(jī)尺寸相對較小，設(shè)計(jì)時(shí)不受駕駛員生理?xiàng)l件限制，可以有很大的工作強(qiáng)度，不需要人員生存保障系統(tǒng)和應(yīng)急救生系統(tǒng)等，大大地減輕了飛機(jī)重量。 11、 制造成本與壽命周期費(fèi)用低，沒有昂貴的訓(xùn)練費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用，機(jī)體使用壽命長，檢修和維護(hù)簡單。 12、 無

5、人機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢是能夠定點(diǎn)起飛，降落，對起降場地的條件要求不高，可以通過無線電遙控或通過機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控。 課程后記 給學(xué)生留了上網(wǎng)查詢無人機(jī)的信息的作業(yè)。 程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 無人飛行器應(yīng)用領(lǐng)域及分類 教學(xué)目標(biāo) 1、 無人飛行器的應(yīng)用理解 2、 無人飛行器的分類識(shí)別 教學(xué)重點(diǎn) 多旋翼概述及分類 教材分析 無人機(jī)的種類劃分 教學(xué)方法 講授法 授課類型 新課 課 時(shí) 二課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、復(fù)習(xí)前一

6、節(jié)課的內(nèi)容 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、無人飛行器的種類繁多，主要包括飛艇、固定翼無人機(jī)、傘翼無人機(jī)、撲翼無人機(jī)、變翼無人機(jī)、旋翼式無人機(jī)等。 2、多旋翼飛行器也稱為多軸飛行器，是直升機(jī)的一種，它通常有3個(gè)以上的旋翼。飛行器的機(jī)動(dòng)性通過改變不同旋翼的扭力和轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。相比傳統(tǒng)的單水平旋翼直升機(jī)，它構(gòu)造精簡，易于維護(hù)，操作簡便，穩(wěn)定性高且攜帶方便。常見的多旋翼飛行器。 3、四旋翼，六旋翼和八旋翼，被廣泛用于影視航拍、安全監(jiān)控、農(nóng)業(yè)植保、電力巡線等領(lǐng)域 （多旋翼無人機(jī)） （航拍無人機(jī)）

7、 （固定翼無人機(jī)） 課程后記 學(xué)員對無人機(jī)的用途很有興趣 程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼飛行器的構(gòu)造 教學(xué)目標(biāo) 1、 多旋翼飛行器的原件構(gòu)造和組成。 2、多旋翼飛行器各個(gè)配件的應(yīng)用。 教學(xué)重點(diǎn) 多旋翼飛行器組成構(gòu)造及應(yīng)用 教材分析 多旋翼飛行器重要組成構(gòu)件的理解 教學(xué)方法 講授法 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、復(fù)習(xí)前一節(jié)課的內(nèi)容 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、多

8、旋翼飛行器主要由機(jī)架、電機(jī)、電調(diào)和槳葉組成，為了滿足實(shí)際飛行需要，一般還需要配備電池、遙控器及飛行輔助控制系統(tǒng)。 （無人機(jī)的組成及構(gòu)造） 2、機(jī)架：機(jī)架是指多旋翼飛行器的機(jī)身架，是整個(gè)飛行系統(tǒng)的飛行載體。一般使用高強(qiáng)度重量輕的材料，例如碳纖維、PA66+30GF等材料。 3、 電機(jī)是由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。在整個(gè)飛行系統(tǒng)中，起到提供動(dòng)力的作用。 4、電調(diào)全稱電子調(diào)速器，英文electronic speed controller,簡稱ESC。在整個(gè)飛行系統(tǒng)中，電調(diào)主要提供驅(qū)動(dòng)電機(jī)的指令，來控制電機(jī)，完成規(guī)定

9、的速度和動(dòng)作等。 5、電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。在整個(gè)飛行系統(tǒng)中，電池作為能源儲(chǔ)備，為整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)和其他電子設(shè)備提供電力來源。目前在多旋翼飛行器上，一般采用普通鋰電池或者智能鋰電池等。 6、遙控系統(tǒng)由遙控器和接收機(jī)組成，是整個(gè)飛行系統(tǒng)的無線控制終端。 7、飛行控制系統(tǒng)集成了高精度的感應(yīng)器元件，主要由陀螺儀（飛行姿態(tài)感知），加速計(jì)，角速度計(jì)，氣壓計(jì)，GPS及指南針模塊（可選配），以及控制電路等部件組成。通過高效的控制算法內(nèi)核，能夠精準(zhǔn)地感應(yīng)并計(jì)算出飛行器的飛行姿態(tài)等數(shù)據(jù)，再通過主控制單元實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位懸停和自主平穩(wěn)飛行。根據(jù)機(jī)型的不一樣，可以有不同類型的飛行輔助控制系統(tǒng)，有支持固定翼、

10、多旋翼及直升機(jī)的飛行控制系統(tǒng)。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼飛行原理 教學(xué)目標(biāo) 1、 多旋翼飛行器的飛行原理詳解。 2、 飛行動(dòng)作的垂直運(yùn)動(dòng)，即升降控制了解。 3、 飛行動(dòng)作的俯仰運(yùn)動(dòng)，即前后控制了解。 教學(xué)重點(diǎn) 多旋翼飛行器的各種飛行動(dòng)作的原理 教材分析 從實(shí)際飛行動(dòng)作來了解無人機(jī)的飛行姿態(tài) 教學(xué)方法 講授法 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前

11、提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、多旋翼飛行器是通過調(diào)節(jié)多個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速來改變螺旋槳轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)升力的變化，進(jìn)而達(dá)到飛行姿態(tài)控制的目的。 2、以四旋翼飛行器為例，飛行原理如下圖所示，電機(jī)1和電機(jī)3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，電機(jī)2和電機(jī)4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此飛行器平衡飛行時(shí)，陀螺效應(yīng)和空氣動(dòng)力扭矩效應(yīng)全被抵消。與傳統(tǒng)的直升機(jī)相比，四旋翼飛行器的優(yōu)勢：各個(gè)旋翼對機(jī)身所產(chǎn)生的反扭矩與旋翼的旋轉(zhuǎn)方向相反，因此當(dāng)電機(jī)1和電機(jī)3逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)2和電機(jī)4順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可以平衡旋翼對機(jī)身的反扭矩。 3、垂直運(yùn)動(dòng)，即升降控制，在圖（a）中，兩對電機(jī)轉(zhuǎn)向相反，可以平衡其對機(jī)身的反扭矩，當(dāng)同時(shí)增加四個(gè)電機(jī)的

12、輸出功率，旋翼轉(zhuǎn)速增加使得總的拉力增大，當(dāng)總拉力足以克服整機(jī)的重量時(shí)，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時(shí)減小四個(gè)電機(jī)的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實(shí)現(xiàn)了沿z軸的垂直運(yùn)動(dòng)。當(dāng)外界擾動(dòng)量為零時(shí)，在旋翼產(chǎn)生的升力等于飛行器的自重時(shí)，飛行器便保持懸停狀態(tài)。保證四個(gè)旋翼轉(zhuǎn)速同步增加或減小是垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵。 4、 俯仰運(yùn)動(dòng)，即前后控制，在圖（b）中，電機(jī)1的轉(zhuǎn)速上升，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)2、電機(jī)4的轉(zhuǎn)速保持不變。為了不因?yàn)樾磙D(zhuǎn)速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼3轉(zhuǎn)速該變量的大小應(yīng)相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，產(chǎn)生的不

13、平衡力矩使機(jī)身繞y軸旋轉(zhuǎn)（方向如圖所示），同理，當(dāng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)3的轉(zhuǎn)速上升，機(jī)身便繞y軸向另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)飛行器的俯仰運(yùn)動(dòng)。 5、 橫滾運(yùn)動(dòng)，即左右控制，與圖（b）的原理相同，在圖（c）中，改變電機(jī)2和電機(jī)4的轉(zhuǎn)速，保持電機(jī)1和電機(jī)3的轉(zhuǎn)速不變，便可以使機(jī)身繞x軸方向旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)飛行器橫滾運(yùn)動(dòng)。 6、 偏航運(yùn)動(dòng)，即旋轉(zhuǎn)控制， 四旋翼飛行器偏航運(yùn)動(dòng)可以借助旋翼產(chǎn)生的反扭矩來實(shí)現(xiàn)。旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由于空氣阻力作用會(huì)形成與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個(gè)旋翼中的兩個(gè)正轉(zhuǎn)，兩個(gè)反轉(zhuǎn)，且對角線上的各個(gè)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。

14、 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 第二章 多旋翼飛行控制系統(tǒng)概述 教學(xué)目標(biāo) 1、 了解飛行控制系統(tǒng)存在的意義 2、掌握飛行控制系統(tǒng)主要部件 教學(xué)重點(diǎn) 無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)主要功能的學(xué)習(xí) 教材分析 主要講述無人機(jī)的控制系統(tǒng) 教學(xué)方法 講授法 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué)

15、二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、飛行控制系統(tǒng)通過高效的控制算法內(nèi)核，能夠精準(zhǔn)地感應(yīng)并計(jì)算出飛行器的飛行姿態(tài)等數(shù)據(jù)，再通過主控制單元實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位懸停和自主平穩(wěn)飛行。 2、 飛行控制系統(tǒng)是目前實(shí)現(xiàn)簡單操控和精準(zhǔn)飛行的必備武器。 3、 飛行控制系統(tǒng)一般主要由主控單元、IMU（慣性測量單元）、GPS指南針模塊、LED指示燈模塊等部件組成。 （1）主控單元是飛行控制系統(tǒng)的核心，通過它將IMU、GPS指南針、舵機(jī)和遙控接收機(jī)等設(shè)備接入飛行控制系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)飛行器自主飛行功能。 （2）MU（慣性測量單元），包含3軸加速度計(jì)、3軸角速度計(jì)和氣壓高度計(jì)，是高精度感應(yīng)飛行器姿態(tài)

16、、角度、速度和高度的元器件集合體，在飛行輔助功能中充當(dāng)極其重要的角色。 （3）GPS指南針模塊，包含GPS模塊和指南針模塊，用于精確確定飛行器的方向及經(jīng)緯度。 （4）LED指示燈模塊，用于實(shí)時(shí)顯示飛行狀態(tài)，是飛行過程中必不可少的，它能幫助飛手實(shí)時(shí)了解飛行狀態(tài)。 4、 飛行控制系統(tǒng)主要功能包括： （1） 實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位懸停飛行控制系統(tǒng)，由于配置有GPS指南針模塊，可以實(shí)現(xiàn)鎖定經(jīng)緯度和高度的精準(zhǔn)定位。 （2） 智能失控保護(hù)/自動(dòng)返航降落，飛行控制系統(tǒng)能自動(dòng)記錄返航點(diǎn)，當(dāng)飛行過程中，出現(xiàn)控制信號(hào)丟失，即無線遙控控制鏈路中斷的情況，飛行控制系統(tǒng)能自動(dòng)計(jì)劃返航路線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)返航和降落，使飛行或航

17、拍更加安全可靠。 （3） 低電壓報(bào)警或自動(dòng)返航降落 （4） 內(nèi)置（兩軸）云臺(tái)增穩(wěn)功能 （5） 可擴(kuò)展地面站功能，飛行控制系統(tǒng)還可擴(kuò)展成更加強(qiáng)大的地面站功能，從而實(shí)現(xiàn)超視距全自主飛行。 （6） 智能方向控制，智能方向控制（IOC, Intelligent Orientation Control），分為航向鎖定和返航點(diǎn)鎖定，是一種為多旋翼飛行器量身定制的輔助方向控制功能。 （7） 航向鎖定，在使用航向鎖定時(shí)，飛行前向和主控記錄的某一時(shí)刻的機(jī)頭朝向一致。 （8） 返航點(diǎn)鎖定，在使用返航點(diǎn)鎖定時(shí)，飛行前向?yàn)榉岛近c(diǎn)到飛行器的方向。 （9） 熱點(diǎn)環(huán)繞（POI）， 熱點(diǎn)環(huán)繞（POI，Point

18、 of Interest）功能，在GPS信號(hào)良好的情況下，可以通過撥動(dòng)遙控器上預(yù)先設(shè)置好的開關(guān)，將飛行器當(dāng)前所在的坐標(biāo)點(diǎn)記錄為熱點(diǎn)。 （10） 斷槳保護(hù)功能（六軸及以上的機(jī)型），斷槳保護(hù)功能是指在姿態(tài)或GPS姿態(tài)模式下，飛機(jī)意外缺失某一螺旋槳?jiǎng)恿敵鰰r(shí)，飛機(jī)可以采用犧牲航向軸控制的辦法，繼續(xù)保持飛行水平姿態(tài)。 課程后記 課上最后10分鐘給學(xué)員演示功能的應(yīng)用，取得很好的教學(xué)效果。 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 飛行控制系統(tǒng)控制模式 教學(xué)目標(biāo) 1、 GPS姿態(tài)模式的操作飛行 2、 姿態(tài)模式的操作飛行 3

19、、 手動(dòng)模式的操作飛行 教學(xué)重點(diǎn) 三種飛行的操作方式的運(yùn)用 教材分析 飛行模式下的正確認(rèn)識(shí)和了解為本課重點(diǎn) 教學(xué)方法 講授法 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、GPS姿態(tài)模式，必須要有選配GPS模塊，除了能自動(dòng)保持飛行器姿態(tài)平穩(wěn)外，還能具備精準(zhǔn)定位的功能，在該種模式下，飛行器能實(shí)現(xiàn)定位懸停，自動(dòng)返航降落等功能。 2、 姿態(tài)模式，適合于沒有GPS信號(hào)或GPS信號(hào)不佳的飛行環(huán)境，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保持飛行器姿態(tài)和高度，但是，不能實(shí)現(xiàn)自主定位懸停。 3、 手動(dòng)模式，只能由比較有經(jīng)

20、驗(yàn)的飛手來控制，在該模式下，飛行控制系統(tǒng)不會(huì)自動(dòng)保持飛行姿態(tài)和高度的穩(wěn)定，完全由飛手手動(dòng)控制，非受過專業(yè)飛行訓(xùn)練的飛手，請勿嘗試。 4、 在以上三種模式下，進(jìn)行基礎(chǔ)飛行演示。 5、 在飛行中講解之前學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容。 課程后記 在飛行中，復(fù)習(xí)之前的內(nèi)容，可以鞏固所學(xué)習(xí)知識(shí)，讓學(xué)生更好、更多的去了解所學(xué)的內(nèi)容。 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 飛行控制系統(tǒng)地面站功能 教學(xué)目標(biāo) 教學(xué)重點(diǎn) 教材

21、分析 教學(xué)方法 講授法 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、地面站系統(tǒng)專為高端的商用及工業(yè)用無人機(jī)進(jìn)行超視距(BVR)全自動(dòng)飛行作業(yè)而設(shè)計(jì)，配備了可靠的遠(yuǎn)程無線通訊設(shè)備(Data Link)和人性化設(shè)計(jì)的地面站控制軟件(GCS)。 2、使用者可以在地面站控制軟件中預(yù)先規(guī)劃整個(gè)飛行航線，以及預(yù)設(shè)拍照、空投等作業(yè)動(dòng)作。通過軟件的航線自檢功能和3D化的地理信息顯示，對飛行任務(wù)的合理性和準(zhǔn)確性一目了然。 3、整套系統(tǒng)不僅能確保飛行器穩(wěn)定的飛行狀態(tài)和安全性，精確地航線飛行、再輔以全自

22、動(dòng)起飛/降落，自適應(yīng)轉(zhuǎn)彎調(diào)整，遇險(xiǎn)自動(dòng)返航等高級功能，實(shí)現(xiàn)整個(gè)飛行任務(wù)在無人干預(yù)的情況下全自動(dòng)執(zhí)行，大大降低了無人機(jī)專業(yè)應(yīng)用的復(fù)雜程度，可廣泛應(yīng)用于專業(yè)航拍(AP)、遙感測繪、航空探礦、災(zāi)情監(jiān)視、交通巡邏、治安監(jiān)控、森林防火、電力巡線等領(lǐng)域。 4、地面站類型及硬件需求： （1）PC 地面站（以WKM為例） （2）2、iPad地面站（以Phantom 2為例） （3） 智能手機(jī)地面站（以Phantom 2 Vision +為例） （4） 地面站特點(diǎn)：人性化界面設(shè)計(jì)、谷歌3D地圖視角、工業(yè)級飛行控制算法、實(shí)時(shí)飛行儀表盤、遇險(xiǎn)自動(dòng)返航/一鍵返航、鍵盤/自定義搖桿飛行控制隨點(diǎn)隨行功能、全自主

23、起飛/降落、自定義航點(diǎn)、種預(yù)設(shè)航線模板、3種航點(diǎn)轉(zhuǎn)彎模式可選、自定義舵機(jī)通道控制、批量航線動(dòng)作任務(wù)設(shè)置、實(shí)時(shí)飛行航線編輯 F通道控制器、相對坐標(biāo)編輯器、攝影測量工具包、仿真飛行模擬、飛行任務(wù)導(dǎo)入/導(dǎo)出。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 第三章 模擬訓(xùn)練 教學(xué)目標(biāo) 1、 常用模擬器的使用 2、 鳳凰PHOENIX的正確使用 教學(xué)重點(diǎn) 模擬器的實(shí)際操作 教材分析 教材針對模擬器的使用和安裝做了詳細(xì)的解讀 教學(xué)方法 講授法 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程

24、內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、常用模擬器介紹，常用模擬器主要有RealFlight 、Reflex XTR、Aerofly、鳳凰Phoenix等。 2、RealFlight是目前普及率最高的一款模擬飛行軟件，它具有擬真度高、功能齊全、畫面逼真等優(yōu)點(diǎn)，最新版本為RealFlight Generation7。 3、 Reflex XTR 是老牌的德國模擬軟件，適合直機(jī)的模擬練習(xí)，附帶精選的26個(gè)飛行場景，一百多架各個(gè)廠家的直升機(jī)，一百多架各個(gè)廠家的固定翼，60部飛行錄像。 4、 AEROFLY

25、是一款德國的模擬軟件，象真度較高，適合中高級訓(xùn)練者使用，但價(jià)格昂貴，對電腦硬件要求較高。 5、 鳳凰模擬器是一款受歡迎的國產(chǎn)模擬器軟件，效果逼真，場景迷人。 6、模擬器軟件安裝，以RealFlight7.0為例，模擬器軟件的安裝方法如下： （1） 打開光盤根目錄下setup.exe文件（有些情況光盤會(huì)自動(dòng)運(yùn)行）。 （2） 點(diǎn)擊Run setup.exe按鈕，出現(xiàn)；點(diǎn)擊Advanced按鈕之后會(huì)出現(xiàn)下拉窗口，開始安裝。 （3） 接下來運(yùn)行桌面上的RealFlight控制臺(tái)，輸入序列號(hào)，在光盤包裝上。 （4） 輸入序列號(hào)后，點(diǎn)擊OK鍵，這時(shí)出現(xiàn)注冊成功，

26、接下來會(huì)出現(xiàn)有新版本是否下載更新，請選擇online update。之后會(huì)出現(xiàn)下圖，點(diǎn)運(yùn)行RealFlight。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 模擬器軟件使用 教學(xué)目標(biāo) 1、 掌握模擬器的調(diào)試和設(shè)置 2、 模擬器練習(xí)的基本操作 教學(xué)重點(diǎn) 模擬器的基本操作基礎(chǔ) 教材分析 教材針對模擬器的飛行操作做了詳細(xì)的解讀 教學(xué)方法 講授法、模擬演練法 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1

27、、模擬器的調(diào)試和設(shè)置要根據(jù)通道來設(shè)定，一定要在遙控器設(shè)置的選項(xiàng)里設(shè)置好搖桿的位置，校準(zhǔn)中立點(diǎn)，通道的正反向，這樣才能實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)的精準(zhǔn)操控。 2、接下來運(yùn)行桌面上的控制臺(tái)，運(yùn)行RealFlight G7.0，出現(xiàn)下面的軟件界面選擇FLY按鈕。 3、現(xiàn)在設(shè)置遙控器，選擇Simulation菜單里的Select Controller。 4、接下來彈出菜單選擇InterLink Elite。 5、再選擇彈出對話框里的通道校準(zhǔn)Calibrate。會(huì)出現(xiàn)下圖，這時(shí)搖桿最大范圍來回打方框幾次。最后都放在中位。讓最上面的4個(gè)通道都在中間。 6、模擬器練習(xí)手法，遙控手法的選擇：分為美國手、日本手和其他

28、手法，前兩者為主流對象！ 7、美國手：美國手的油門和方向在左邊，副翼和升降在右邊； 8、日本手：日本手的油門和副翼在右邊，方向和升降在右邊； 9、模擬器練習(xí)標(biāo)準(zhǔn)； 10、模擬器練習(xí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 關(guān) 數(shù) 技 術(shù) 標(biāo) 準(zhǔn) 第1關(guān) 對尾懸停 第2關(guān) 對尾懸停 第3關(guān) 對尾懸停 第4關(guān) 對頭懸停 第5關(guān) 對頭懸停 第6關(guān) 對頭對尾交叉懸停 第7關(guān) 對頭對尾交叉懸停 第8關(guān) 對側(cè)邊懸停 第9關(guān) 對側(cè)邊懸停 第10關(guān) 對45度懸停和對頭對尾懸停 第11關(guān) 對45度懸停和對頭對尾懸停 第12關(guān) 對45度懸停和對頭對尾懸停 課程后記

29、 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 模擬器練習(xí)考核標(biāo)準(zhǔn) 教學(xué)目標(biāo) 1、 模擬器練習(xí)考核標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知 2、 模擬器練習(xí)考核標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際操作 教學(xué)重點(diǎn) 模擬器練習(xí)考核實(shí)踐操作 教材分析 教材針對模擬器的飛行操作考核標(biāo)準(zhǔn)做了詳解。 教學(xué)方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時(shí) 六課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1

30、、模擬器練習(xí)考核標(biāo)準(zhǔn)： 等級 考核標(biāo)準(zhǔn) 初1級 10分鐘過1-4關(guān) 初2級 12分鐘過1-6關(guān) 初3級 14分鐘過1-8關(guān) 中1級 16分鐘過1-10關(guān) 中2級 18分鐘過1-12關(guān) 中3級 15分鐘過1-12關(guān) 2、模擬器練習(xí)中出現(xiàn)問題的及時(shí)應(yīng)對。 3、安全模擬飛行的練習(xí)的操作方式。 4、安全平穩(wěn)飛行的模擬器練習(xí)操作。 課程后記 學(xué)生對練習(xí)有這濃厚的興趣，可以再實(shí)踐操作中練習(xí)中把知識(shí)點(diǎn)融入到練習(xí)操作中。 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ)

31、 授課教師: 張海東 課 題 第四章 安裝調(diào)試 教學(xué)目標(biāo) 1、 遙控器使用和調(diào)試的掌握 2、 鋰電池和充電器的使用和保養(yǎng) 教學(xué)重點(diǎn) 遙控器的使用 教材分析 遙控器的使用及保養(yǎng)已經(jīng)在教材上詳細(xì)說明，重要的是要融匯貫通。 教學(xué)方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時(shí) 六課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、遙控器，英文名（RemoteControl），意思是無線電控制，通過它可以對設(shè)備、電器等進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。主要分為工業(yè)用遙控器和遙控模型用遙控器

32、兩大類。 2、常用遙控器品牌主要有FUTABA、JR、Spektrum、Hitec、WFLY。 3、遙控器參數(shù)設(shè)置： 第1步：在遙控器上選擇飛行器類型：假設(shè)您 現(xiàn)在已經(jīng)將主控連接至電腦，并打開調(diào) 參軟件。 第2步：為U通道選擇一個(gè)開關(guān)： 我們將第7通道和遙控器上的SC三 檔開關(guān)設(shè)置為控制模式切換開關(guān)（此 處為舉例，用戶可以根據(jù)自己的需要 設(shè)置其他通道為控制模式切換開 關(guān)）。 第3步：設(shè)置Fail-Safe： 雙擊LINK進(jìn)入LINKAGE MENU頁面。選擇進(jìn)入END POINT頁面的第二頁。此時(shí)第7通道AUX5中左側(cè)limitp

33、oint值為135%。 第4步：設(shè)置控制模式： 回到LINKAGE MENU的ENDPOINT頁 面的第二頁，將第7通道AUX5中左 側(cè)limit point值調(diào)為80%，使得調(diào)參 軟件中控制模式切換開關(guān)的滑塊指 向M。 4、 鋰電池和充電器介紹，鋰聚合物電池（Li-polymer，又稱高分子鋰電池）是一種化學(xué)性質(zhì)的電池，相對普通電池來說，能量高、小型化、輕量化、放電電流大、單片電池電壓大。 5、 多旋翼飛行器常用鋰電池介紹。 6、 6S 10000mah電池，多用于S1000、S800 EVO等6軸及以上大型多旋翼飛行器。 7、 3S 5000mah電池，

34、多用于風(fēng)火輪F550等4軸中小型多旋翼飛行器。 8、 3S 2200mah電池，多用于Phantom1、風(fēng)火輪F450等4軸小型多旋翼飛行器。 9、 3S 5200mah電池，用于Phantom2、Vision、Vision+等四軸小型多旋翼飛行器。 10、 鋰聚合物電池的參數(shù)說明，電池主要參數(shù)有C數(shù)、P數(shù)、S數(shù)等 11、 電池充電器用于為無人飛行器的動(dòng)力電池充電。目前市場上比較常用的充電器有Cellpro PowerLab 8 v2 、Hyperion EOS-0720i-SDUO3等。 12、 充電器的特性 13、 電池充電器主要有以下特性： （1）平衡電壓測量分辨率，可以充

35、分保護(hù)電池。 （2）節(jié)能環(huán)保的再生放電功能，當(dāng)使用汽車電瓶供電時(shí)，放電電流可反向給汽車電瓶充電。 （3）超快平衡能力，平衡電流高達(dá)1000mA。 （4）提供智能電源管理系統(tǒng)，可設(shè)置放電電流、電壓限制和放電量告警，避免過度放電。 （5）支持并聯(lián)充電，在并聯(lián)充電板的支持下，可同時(shí)給多塊電池充電。 14、電池與充電器使用注意事項(xiàng) （1）充電 （2）放電 （3）貯存 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課

36、題 多旋翼無人飛行器常見機(jī)型介紹 教學(xué)目標(biāo) 1、 多旋翼無人飛行器常見機(jī)型介紹概述了解 2、 大眾用戶級多旋翼飛行器—Phantom 2 Vision了解 3、 多旋翼無人飛行器常見機(jī)型特性掌握 教學(xué)重點(diǎn) 多旋翼無人飛行器常用認(rèn)知 教材分析 多旋翼無人飛行器的運(yùn)用及詳細(xì)介紹 教學(xué)方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、多旋翼無人飛行器概述，多旋翼飛行器在整個(gè)飛行系統(tǒng)中作為飛行的載體，根據(jù)飛行的實(shí)際需要（比如：載重）不一樣，需要選擇不一樣的飛行器

37、作為合適的載體。 2、Phantom 2 Vision+ 的介紹： 秉承 Phantom 系列的簡單易用，Phantom 2 Vision+ 是真正意義上第一款到手即飛的航拍飛行器，不需要任何形式的 DIY。 3、雷達(dá)鎖定&自動(dòng)返航： 雷達(dá)鎖定：手機(jī)上實(shí)時(shí)顯示飛機(jī)的方位朝向和飛行參數(shù)等。 自動(dòng)返航：飛行器在超出遙控距離后也能自動(dòng)返回起飛點(diǎn)并自動(dòng)降落，免去后顧之憂。 4、 飛行參數(shù)實(shí)時(shí)顯示在手機(jī)屏幕上，隨時(shí)掌控飛行狀態(tài)。 5、 三軸陀螺穩(wěn)定云臺(tái)，高精度的三軸陀螺穩(wěn)定云臺(tái)，可以主動(dòng)抵消相機(jī)的抖動(dòng)，讓 Phantom 2 Vision+ 如同紋絲不動(dòng)的空中三角架，拍出

38、令人驚嘆的航拍畫面。 6、 相冊同步：可以通過 Wi-Fi 將儲(chǔ)存在相機(jī) SD 卡內(nèi)的照片與視頻同步到手機(jī)相冊，免去上傳至電腦的麻煩。 7、 安全飛行特性：因安全和責(zé)任的考慮，Phantom 2 系列增加飛行區(qū)域限制功能。飛行器在靠近全球主要機(jī)場時(shí)，在機(jī)場中心一定區(qū)域范圍內(nèi)，飛行器的飛行將會(huì)受到限制。 8、 Phantom 2 Vision+ 與其它Phantom飛行器的區(qū)別： 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 DI

39、Y用戶級多旋翼飛行器——Flame Wheel F450和專業(yè)用戶級多旋翼飛行器——Spreading Wings S1000應(yīng)用 教學(xué)目標(biāo) 1、 學(xué)會(huì)Flame Wheel F450和專業(yè)用戶級多旋翼飛行器操作及構(gòu)造原理。 2、 掌握Spreading Wings S1000飛行器應(yīng)用的和工作原理。 教學(xué)重點(diǎn) Flame Wheel F450和Spreading Wings S1000飛行的使用知識(shí)。 教材分析 掌握以上兩種飛行器的使用方式 教學(xué)方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時(shí) 六課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三

40、、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、Flame Wheel（風(fēng)火輪）系列產(chǎn)品是DJI開發(fā)的多旋翼飛行平臺(tái)。配合DJI的WooKong-M或Naza-M自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，可完成懸停、巡航、甚至滾轉(zhuǎn)等飛行動(dòng)作，廣泛應(yīng)用于休閑娛樂、航拍以及FPV等航模運(yùn)動(dòng)中。 2、超高強(qiáng)度材料，力臂采用PA66+30GF超高強(qiáng)度材料制成，耐摔、耐撞擊。 3、集成PCB板連線，配備高強(qiáng)度復(fù)合PCB電路板，使電調(diào)、電源等連線更加快捷、安全。 4、超大安裝空間，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，為各種飛控系統(tǒng)及配件提供充足的安裝空間。 5、炫彩力臂，紅、白、黑三種力臂顏色供用戶選擇搭配，讓飛行更加炫麗多彩。 6、Spreading W

41、ings S1000的介紹： S1000是一款專業(yè)級載機(jī)，具有便攜易用、操作友好、安全穩(wěn)定等特點(diǎn)，是專業(yè)航拍應(yīng)用的不二選擇。 特性：安全穩(wěn)定 (1)S1000采用V型8旋翼設(shè)計(jì)，配合DJI飛控使用時(shí)即使某一軸被意外停止工作也能最大幅度保證飛機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)。 (2)機(jī)身板內(nèi)部集成了含DJI專利同軸接頭的電源分布設(shè)計(jì)；主電源線選用AS150防火花插頭與XT150的組合，可以防止用戶插錯(cuò)電池極性，也能有效的防止電池自短路。 (3)從中心板到機(jī)臂、起落架等多處均使用全碳纖維材料，系統(tǒng)在低自重的基礎(chǔ)上做到了最高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 專業(yè)級載機(jī)： (1) 整機(jī)自重約4Kg，最

42、大起飛重量約11Kg。 (2) 云臺(tái)安裝架下移設(shè)計(jì)，集合系統(tǒng)標(biāo)配收放起落架。 (3) 全新的懸掛設(shè)計(jì)以及電機(jī)減震設(shè)計(jì)。新電池托盤位置設(shè)計(jì)，方便用戶安裝電池，電池更加穩(wěn)固。 (4) 支持當(dāng)前所有的Z15云臺(tái)。 (5) 為A2優(yōu)化的安裝與布線設(shè)計(jì)，并允許A2天線遠(yuǎn)離碳纖維、金屬等材料，獲得更加良好的信號(hào)質(zhì)量。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼飛行控制系統(tǒng)安裝調(diào)試 教學(xué)目標(biāo) 1、 掌握多旋翼飛行控制系統(tǒng)是整個(gè)飛行系統(tǒng)的核心操作技術(shù)。

43、 2、 怎樣完成NAZA-M飛行控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試。 3、 智能方向控制操作技術(shù)的是掌握。 教學(xué)重點(diǎn) 多旋翼飛行控制系統(tǒng)學(xué)習(xí) 教材分析 學(xué)習(xí)多旋翼飛行控制系統(tǒng)，并要活用，會(huì)調(diào)試。 教學(xué)方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時(shí) 六課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、多旋翼飛行控制系統(tǒng)是整個(gè)飛行系統(tǒng)的核心，其安裝和調(diào)試至關(guān)重要。目前普遍常用的DJI多旋翼飛行控制系統(tǒng)有：Naza-M, WooKong-M和A2。 2、Naza-M“哪吒”是DJI多旋翼新一代輕量級控制平臺(tái)，不同于WooKoog-M

44、著重于大載重與專業(yè)航拍的應(yīng)用，它在繼承了DJI產(chǎn)品優(yōu)異的飛行穩(wěn)定性的同時(shí)，提供了卓越的手感和機(jī)動(dòng)性。 3、在普通飛行過程中，飛行器的飛行前向?yàn)轱w行器的機(jī)頭朝向。啟用智能方向控制后，在飛行過程中，飛行器的飛行前向與飛行器機(jī)頭朝向沒有關(guān)系。 4、 斷槳保護(hù)功能是指在姿態(tài)或 GPS 姿態(tài)模式下，飛機(jī)意外缺失某一螺旋槳?jiǎng)恿敵鰰r(shí)，飛機(jī)可以采用犧牲航向軸控制的辦法，繼續(xù)保持飛行水平姿態(tài)。此時(shí)飛機(jī)可以繼續(xù)被操控，并安全返航。 5、當(dāng)飛行器與遙控器之間，因?yàn)榭刂凭嚯x太遠(yuǎn)或者信號(hào)干擾失去聯(lián)系時(shí)，系統(tǒng)將觸發(fā)失控保護(hù)功能，在 GPS 信號(hào)良好的情況下，自動(dòng)觸發(fā)自動(dòng)返航安全著陸功能。 6、NAZA-M安裝調(diào)

45、試 7、WKM飛行控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試： WKM介紹，DJI WooKong Multi-rotor(WKM)是一款多旋翼飛行控制系統(tǒng)。無論是搭載專業(yè)的還是業(yè)余的多旋翼飛行器平臺(tái)，WKM都可以為其提供穩(wěn)定的自主平衡和精準(zhǔn)的GPS定位懸停功能。多旋翼飛行器平臺(tái)從四槳到八槳，WKM均適用。 課程后記 課程名稱： 多旋翼無人機(jī)操作基礎(chǔ) 授課教師: 張海東 課 題 多旋翼飛行器云臺(tái)安裝調(diào)試 教學(xué)目標(biāo) 1、 掌握Zenmuse H3-3D安裝調(diào)試。 2、 熟練操作云臺(tái)控制器與飛控系統(tǒng)連接。 教學(xué)重點(diǎn) 多旋翼飛行器云臺(tái)安裝與調(diào)

46、試 教材分析 詳細(xì)的介紹了云臺(tái)從安裝到連接到調(diào)試。 教學(xué)方法 講授法、模擬演練法。 授課類型 新課 課 時(shí) 四課時(shí) 課程內(nèi)容 一、組織教學(xué) 二、課前提問 三、導(dǎo)入新課 四、教學(xué)內(nèi)容： 1、在絕大多數(shù)情況下，對于航拍來說，我們需要從高空拍攝出非常穩(wěn)定流暢的素材，相機(jī)云臺(tái)系統(tǒng)必不可少。 2、以Phantom2為例，具體安裝調(diào)試步驟如下： （1）H3-3D是開發(fā)的一款優(yōu)秀云臺(tái)，可廣泛應(yīng)用于休閑娛樂、航拍等航模運(yùn)動(dòng)中。它在機(jī)械結(jié)構(gòu)上內(nèi)部走線避免線材纏繞，內(nèi)置獨(dú)立慣性測量單元(Inertial Measurement Unit, IMU)精確控制云臺(tái)姿態(tài)，集

47、成云臺(tái)專用伺服驅(qū)動(dòng)模塊等。 3、安裝云臺(tái)到 Phantom 2 以下步驟引導(dǎo)您將云臺(tái)安裝到 Phantom 2，該步驟也適用于安裝到 DJI 其它類型飛行器或您自備的飛行器。 4、 將減震裝置上板上的減震球套進(jìn)減震裝置下板的四個(gè)孔中，確保所有的減震球安裝牢固。 5、如下圖所示將云臺(tái)防脫落件盤推入云臺(tái)防脫落扣中的合適位置，并確保云臺(tái)防脫落件之間扣死。 6、將 Phantom 2 上的 8 針線插入到抗干擾加強(qiáng)板的 Phantom 2 端口，然后，使用 8 針線連接抗干擾加強(qiáng)板的 H3-3D 端口與云臺(tái)上的 8 針端口。抗干擾加強(qiáng)板既可安裝于機(jī)身外，也可以安裝于機(jī)身內(nèi)部的預(yù)留位上。 7、云臺(tái)控制器與飛控系統(tǒng)連接： 云臺(tái)控制器可以水平或者豎直地安裝于飛行器上，按照以下步驟完成云臺(tái)控制器與飛控的連接。 保持原有飛控系統(tǒng)的安裝連接不變，升級主控器至最新固件（如下表所示）。 連接飛控系統(tǒng)。 課程后記 對連接和調(diào)試操作的內(nèi)容還需要在細(xì)致的講解與練習(xí)。