實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：

導(dǎo)航系統(tǒng)是飛機(jī)上的重要組成部分，導(dǎo)航系統(tǒng)健康管理與故障重構(gòu)技術(shù)對(duì)保障飛機(jī)安全可靠飛行有至關(guān)重要的作用。大型客機(jī)綜合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)因具有系統(tǒng)復(fù)雜、高危險(xiǎn)性、實(shí)驗(yàn)成本高、故障不可逆、高空飛行環(huán)境不可達(dá)等特點(diǎn)，難以用真實(shí)的系統(tǒng)開展。因此本項(xiàng)目借助虛擬仿真手段構(gòu)建大型客機(jī)綜合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開展虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以解決實(shí)物實(shí)驗(yàn)存在的問題，直接為《定位與導(dǎo)航系統(tǒng)》、《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》、《衛(wèi)星導(dǎo)航原理》等課程的教學(xué)服務(wù)。實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生對(duì)飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的認(rèn)知和實(shí)踐水平，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)飛機(jī)多源傳感器融合導(dǎo)航與健康管理的設(shè)計(jì)能力。

實(shí)驗(yàn)背景：

研制中國(guó)的大型飛機(jī)是國(guó)家的意志。2008年我國(guó)組建中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司，開始“舉全國(guó)之力，聚全國(guó)之智”，開展飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造、實(shí)驗(yàn)、總裝、試飛等各個(gè)方面的工作。本團(tuán)隊(duì)主要成員自2008年起一直參與大型客機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)方面的論證、實(shí)驗(yàn)等工作，深切體會(huì)到企業(yè)、社會(huì)、國(guó)家對(duì)航空導(dǎo)航定位方面人才的迫切需求。

高性能的導(dǎo)航信息綜合管理能力是民用飛機(jī)安全飛行的首要前提。新一代航空系統(tǒng)架構(gòu)的變化具有“豐富化、靈活化”的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)，其“大數(shù)據(jù)信息”更加豐富，并體現(xiàn)出多源、異構(gòu)、異類、異質(zhì)的特點(diǎn)。民用飛機(jī)不再依賴單一導(dǎo)航設(shè)備，廣泛使用數(shù)據(jù)鏈通信、衛(wèi)星導(dǎo)航和各種機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備，以提高飛行態(tài)勢(shì)感知能力。現(xiàn)有的民用飛機(jī)主要以多套冗余配置的機(jī)載衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)、慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、多模無(wú)線電接收機(jī)作為主要導(dǎo)航信息源，導(dǎo)航過程中需要對(duì)多套冗余異構(gòu)導(dǎo)航信息源進(jìn)行綜合管理，以滿足不同飛行空域運(yùn)行要求。

可見綜合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)是大型飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，也是“歐洲一體化空中交通管理計(jì)劃”架構(gòu)下新一代大型飛機(jī)的核心技術(shù)之一。大型客機(jī)綜合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)航空、民航特色高校自動(dòng)化專業(yè)從事飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)人才的重要環(huán)節(jié)，是幫助學(xué)生理解和掌握飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和管理的核心實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。

設(shè)計(jì)原則：

本實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)依托南京航空航天大學(xué)“控制科學(xué)與工程”國(guó)家雙一流學(xué)科、“導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制”國(guó)家重點(diǎn)（培育）學(xué)科、“先進(jìn)飛行器導(dǎo)航、控制與健康管理”工信部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室將“虛擬現(xiàn)實(shí)+互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)融入大型飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以“系統(tǒng)培養(yǎng)航空導(dǎo)航特色專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力”為目標(biāo)，突出航空大飛機(jī)工程特色，面向行業(yè)和社會(huì)資源共享，自主開發(fā)大型客機(jī)綜合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具有示范性和推廣應(yīng)用性。

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

本實(shí)驗(yàn)結(jié)合航空特色高校自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案的要求，根據(jù)本專業(yè)特色專業(yè)主干課程《定位與導(dǎo)航系統(tǒng)》的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，梳理出從“典型認(rèn)知”—“綜合訓(xùn)練”—“系統(tǒng)探索”三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)。

本教學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜缦拢?/font>

（1） 通過飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的認(rèn)知學(xué)習(xí)模塊，幫助學(xué)生了解和掌握大型客機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的基本組成和原理。幫助學(xué)生掌握系統(tǒng)的組成及系統(tǒng)中重要組成部件的結(jié)構(gòu)、工作原理和運(yùn)行特性，采用虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生深入了解各個(gè)核心部件如慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)、大氣導(dǎo)航系統(tǒng)部件細(xì)節(jié)組成、結(jié)構(gòu)形式和工作原理，為系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)；

（2） 通過飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練， 顯著提高學(xué)生對(duì)飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)能力。學(xué)生根據(jù)自己的理解設(shè)計(jì)飛機(jī)導(dǎo)航系結(jié)構(gòu)和參數(shù)，根據(jù)聯(lián)邦濾波、集中濾波器結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)各類導(dǎo)航傳感器的融合架構(gòu)與參數(shù)，并在大型飛機(jī)不同飛行階段下對(duì)導(dǎo)航性能進(jìn)行評(píng)估，學(xué)生根據(jù)評(píng)估結(jié)果開展系統(tǒng)性能參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（3） 通過飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的探索實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力。

在綜合實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合課程教學(xué)和相關(guān)的導(dǎo)航系統(tǒng)的創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)要求，在虛擬仿真系統(tǒng)中提供給學(xué)生開放性設(shè)計(jì)和測(cè)試環(huán)境，結(jié)合探索實(shí)驗(yàn)的要求，由學(xué)生可自主開展子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能模型的搭建，結(jié)合導(dǎo)航參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，開展探索性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。

（4） 有效解決實(shí)物教學(xué)成本高、危險(xiǎn)性大等難題。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)避免在設(shè)置故障時(shí)損壞昂貴的導(dǎo)航設(shè)備，以及在操作大型測(cè)試設(shè)備時(shí)的危險(xiǎn)性。容易構(gòu)建系統(tǒng)，系統(tǒng)具有可逆性，有利于學(xué)生探索故障發(fā)生后的故障定位、隔離和故障重構(gòu)策略。虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)成本低，因而具有示范性和可推廣性。

實(shí)驗(yàn)要求：

實(shí)驗(yàn)面向自動(dòng)化專業(yè)本科生，導(dǎo)航專業(yè)研究生。