[发明专利]飞行器导航、制导与控制技术教学实验装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及到航空航天的实验设备领域，特指一种导航、制导与控制技术实验教学仪器，主要是面向高校飞行器设计专业、导航/制导控制专业教学及研究、培训时应用，具备开设飞行器的原理演示实验模块、敏感装置实验模块、执行机构实验模块、弹载控制器实验模块、控制系统综合实验模块和用户自主设计实验模块等功能，可供学生在组件级、系统级和试验评估级三个层次上进行实验。

背景技术

进入21世纪，航空航天技术已从我国优先发展的战略技术高度获得了全社会的广泛认同，与航空航天技术相应的高等教育和企业培训教育也发生了翻天覆地的变化，例如，各个高等院校纷纷建立航空/航天学院或相关专业。此外，随着航空航天技术的迅猛发展，过于偏重理论的传统教学方式也受到了极大挑战。一方面，航空航天企业需要大量的飞行器设计、导航/制导控制等方面的专业技术人才；另一方面，各高等院校输送给航空航天企业的人才和工程实践活动脱节较远。有很多学生从本科阶段就开始从事飞行器设计或制导控制等相关专业的学习、研究，但是，直至博士阶段，他们都很少接触实际的导航/制导控制系统和相关的测试、仿真评估方法。进入企业后，这种状况严重制约了他们的研发活动。相关高等院校和航空航天企业越来越重视实验教学或岗前实践培训问题，但是，从目前国内、外的情况来看，导航、制导和控制技术实践性教学体系很不完备，教学实验仪器也非常缺乏。为了解决长期困扰飞行器设计相关专业的实验教学问题，国内、外各高等院校纷纷建立了制导控制实验室、导航实验室或半实物仿真实验室等，旨在加强学生实际动手能力的培养。

公知的导航、制导和控制技术教学实验装置大都依托科研实验环境，或按照科研实验环境的结构组合搭建。即使是欧美名校，由于其教学经费投入多，专业学习实践保障条件和体制完善，实验项目的设计主题来源于科研，相关教学实验装置往往和科研结合更为紧密，实验器材多、杂、专，学生选择性和自主性强，实验教学活动往往以小组形式组织，从零开始完成一个设计主题的项目任务，对学生综合素质和实验室的配套管理要求都很高。当学生人数较少，经费充足，与导航/制导控制相关的其它专业知识实验教学效果良好，实验学时数又较多时，这种培养模式有较大优势。但是，由于我国的具体国情是：教学、科研经费失衡，教学实践活动经费投入较少，受高等教育的学生人数绝对数量很大，特别是，近年来航空航天相关专业的高等教育规模扩展很快，而绝大部分高校只能用数量有限的科研实验条件开展专业实验教学，最为典型的就是建立一套教学和科研共用的半实物仿真试验环境。这些是目前我国高校建设导航、制导和控制技术实验室及组织相关教学实验所普遍采取的方法。

但是，利用这种模式所建成的导航、制导和控制技术实验室存在一系列问题，主要表现

1.由于实验设备采用科研实验环境或依据其结构进行搭建，设备造价普遍很高，台套数难以保证，且这类设备对使用者的操作要求高，学生很难参与到实验中来，导致这类实验停留在演示层面；

2.缺乏实验内容的系统性设计和专用实验模块的开发，不能按教学实验大纲系统地安排实验，仅靠零散的导航/制导控制设备或针对性很强的专业级试验系统进行实验，直接导致实验内容不齐全、体系不完备，各实验内容之间联系松散，实验效果不理想。由于我国教育经费投入小、学生数量多、各院校基础参差不齐、实验保障条件不能得到全面保证，欧美培养模式也不太适合我国现有国情，在相当长的一段时间内，大部分高校较难按照欧美培养模式开展实验教学工作，特别是学员人数较多的本科、硕士研究生实验教学；

3.缺乏专用实验操作软件，操作使用复杂，专业性强，实验中编程工作量大、相关技术(如：电子工程、控制系统、程序设计等)要求较高，学生运用专业理论知识进行实验研究时额外工作量过大，实验效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、内容齐全、功能集成度高、操作简便、适用范围广的飞行器导航、制导与控制技术教学实验装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：