基于四轴飞行器的合训类本科毕业设计实践研究

1、基于四轴飞行器的合训类本科毕业设计理论研究引言毕业设计是高等院校培养高素质综合型人才的最后一个阶段，也是学员在任职前经历的一个综合性、理论性很强的教学环节。在毕业设计过程中，学员在导师的指导下，综合运用本科期间所学的专业知识和根本技能分析、研究和解决一个实际问题，从而进步学员的理论才能和综合素质，其质量是衡量高等院校教育教学程度的一项重要指标。根底合训类学员的教学目的是培养适应军队现代化建立、打赢信息化战争需要的懂技术、会管理、能指挥的高素质初级指挥军官。作为从院校走向部队工作岗位的一个过渡，合训类本科毕业设计应该反映作战方法研究和工程技术研究的双重特点，题目要具有一定的应用性和前瞻性，例如各

2、种新型武器装备在作战应用中的现实问题和直接需求。围绕院校教育向部队靠拢这个主题，针对如何适应部队将来信息化作战需要以及如何培养学员理论动手才能和激发学习兴趣等问题，笔者所在教研室在AR.Drone四轴飞行器的根底上开展了合训类本科毕业设计的探究，从选题、开题、指导、演示到辩论等整个环节采取了一系列措施。A R .D rone飞行器和选题介绍当前，无人作战平台、自治系统在现代化战争中得到广泛应用，无人飞行器凭借本钱低、适应力强、出勤率高、零伤亡等特点成为现代战争的重要组成部分。无人飞行器如何完成作战任务、如何进展技术革新是现代军人面临的问题。作为将来信息化战争的主力军，合训学员应该理解、应用、革

3、新无人飞行器等新型武器装备。近两年来，我们以AR.Drone四轴飞行器为平台，开展面向无人飞行器控制软件创新实验的合训类本科毕业设计，旨在进步学员对信息化装备的操控才能和技术革新才能，并理解信息化装备战斗力生成的一般形式和创新思维。AR.Drone是法国Parrot公司开发的一款遥控四轴飞行器，计算机、平板电脑和智能等设备可以通过Wi-Fi网络对其进展远程控制。AR.Drone有4个无刷内转马达以及陀螺仪、加速度计、磁强计、超声波等传感器，装备两个摄像头，使用ARM A8 CPU和Linux操作系统。计算机可以通过网络发送指令控制飞行器动作以及获取状态、角度、海拔、速度等飞行数据和传感器获取的

4、各种数据，尤为重要的是AR.Drone还提供丰富的二次开发接口和成熟的SDK开发环境。在AR.Drone平台上，我们围绕飞行器控制软件革新这个主题，结合现代战争对无人飞行器的应用需求开展合训类本科毕业设计。这些毕业设计选题具有鲜明的军事特色，可有效进步无人飞行器的军事应用价值和智能化程度，所涉及的技术内容与本科阶段学习的很多计算机专业课程亲密相关(例如网络、嵌入式设备、计算机图形学、人工智能等)，从而可以进一步深化与升华所学根底理论和专业知识并进步学员的综合理论才能。2主要采取的措施这些题目公布之后，立即在学校合训类学员中引起很大反响，很多学员主动要求参加四轴飞行器的毕业设计。但是合训类学员为

5、了适应第一任职的需要，本科学习期间在军事指挥及体育训练方面花费了很多时间，相比技术类学员而言，合训类学员在专业根底和理论才能上有所缺乏;合训类学员在毕业学期还面临繁重的毕业联考任务，从事毕业设计的时间和精力不能得到有效保障。相比以前的毕业设计题目，这些题目的难度和工作量明显增加。为保证完成质量，我们从选题、开题、指导、成果演示、论文撰写到辩论的整个过程都采取了一些针对性措施，获得了较好的效果。2.1选题和前期准备在拟定题目时，教研室组织相关指导教员集中讨论，以技术专题形式给出一组有军事应用背景、难度适中的题目，而且要求指导教员明晰明了题目的主要工作量、技术道路和难点;然后，在教务统一组织下进展

6、毕业设计题目宣讲，介绍题目的主要任务和所需的根底知识等，使学员可以针对自身情况进展选题，并请学员队推荐一些根底好、动手才能强的学员。为了保证前期准备更加充分，这些工作提早到第七学期完成。在学员选定题目后，导师与学员见面，进一步介绍课题并提供相应资料，并要求学员在第七学期(包括寒假期间)预先准备好一些工作，包括学习相关的专业知识和阅读AR.Drone的技术文档等。2.2开题及开发平台搭建开题是让学员在导师指导下通过查阅资料和初步的研究工作进一步加深对课题的理解，理解国内外的现状和相关开展趋势，明晰课题需要解决的关键理论问题和实际问题，并确定研究的根本方法、技术道路和实验方案。学员要与导师一起确定

7、研究方案，并估计可能遇到的困难和拟采取的解决措施。由于资料较多，且主要为英文材料，这个阶段鼓励同一专题的学员分工阅读，然后再通过报告、讨论的形式在组内交流，一方面减少工作量，另一方面锻炼口头表达才能。由于AR.Drone自带的SDK规模较大，并且涉及飞行器的很多技术细节问题，学员难以快速理解和掌握。我们在AR.Drone SDK的根底上，结合一些开源工程构建了一个二次开发平台。这个平台把AR.Drone的常用功能进一步封装成一些API，主要分为飞行器控制和传感器数据接收两个模块，同时还把需要用到的第三方资源(例如计算机视觉库OpenCV)一并打包。这个平台在很大程度上减少了毕业设计的工作量，使

8、学员将精力集中到课题本身的研究上。2.3全程指导学校要求合训类毕业设计以技术专题的形式组织，每个专题包括57个子课题，由一个导师组负责，导师组中每位老师指导12名学生。每位导师的专业方向有所差异，这样对学员的指导更加全面。每个导师组由一名正高职教员任负责人，进展该组的整体协调，并对毕业设计整体进度进展检查、催促。学校要求学员每个星期都要向导师汇报工作进展，每个月向导师组汇报一次，使整个过程中每名学员的毕业设计进度可控，不会被联考等任务所干扰而滞后。授人以鱼不如授之以渔，导师指导不是直接告诉结果或帮学员调试程序，而是介绍原理、传授经历和启迪思想，尽量培养学员的自学才能，这样才会在毕业设计的后期发

9、挥重要作用，对学员今后的成长也大有裨益。教员还要注意培养一种组内团结协作的气氛，鼓励学员之间的互相学习和讨论，根底好的要多帮助根底稍差的，彼此形成一种良性的竞争。2.4成果演示及论文撰写学校规定合训类毕业设计在辩论前必须进展成果演示，由导师组之外的教员构成专家组现场评审，演示不通过那么不能辩论。为确保演示成功，要求学员在完成程序编写和调试外，还要进展严格的测试，并做异常情景处理预案，这也是培养综合素质的一方面。撰写论文是毕业设计本身的要求，表达和写作才能对今后工作来说也非常重要。但是，由于学员之前并没有承受过这方面的系统训练，科技论文写作的根底比较薄弱，还有部分学员把毕业设计局限为写好程序和做

10、好实验，对论文不够重视。导师应帮学员认识到撰写毕业论文的意义，介绍论文撰写方法和标准，梳理论文主要提纲。论文经常出现的问题是:工作重点不突出，内容逻辑性不严谨，图表、公式和参考文献引用不标准等。所以，学员需要在导师的指导下对论文反复修改。目前，学校对本科毕业论文还有查重的要求，这就需要在撰写论文时一定要用自己的语言进展表述。2.5论文评阅及辩论在论文提交后，由两名教员对论文进展评阅，给出评定结果和详细修改意见，并责令指导教员催促学员修改论文。论文评阅要在辩论前两周完成，目的是给论文修改留下足够时间。在论文辩论阶段需要学员完成报告片的制作和试讲，导师要让学员明白辩论的重点是在有限的时间内围绕自己

11、的核心工作和关键环节进展介绍，重点要突出，思路要明晰，这样才能给辩论专家留下深化印象。由于临场经历欠缺等主观因素，很多学员辩论报告的质量仍然不够理想。辩论前导师需要组织辩论试讲，通过反复的练习、点评进步学员的临场表达才能和对报告进度的控制才能。3成果和缺乏基于AR.Drone飞行器进展合训本科毕业设计的效果总体较好。笔者所在导师组指导的12名学员中，根本上顺利完成了任务书预定的目的，成绩优秀、良好和中等各有2名、8名、2名。在基于手势识别的飞行指挥课题中，进展手势识别的测试截图。学员们普遍反映，通过毕业设计，个人的自学才能、动手理论才能和论文写作才能等都有明显进步。学员们自己动手编写一个控制程

12、序，使飞行器可以完成一些军事特色的应用，觉得很有成就感。主要存在的问题是毕业设计题目的难度相比以前有所增加，有些题目涉及网络、硬件、软件等多个方面，合训类学员根底较薄弱、动手理论才能不强，而且他们还需要在毕业联考上投入不少时间，这导致很多学员在毕业设计的前期进展非常缓慢，后面的时间比较紧张，有的学员由于迟迟没有进展而产生了放弃的想法。在导师的鼓励和指导下，虽然最后根本上完成任务，但是完成的质量还不够理想。所以，结合根底合训类学员的特点，设计一些难度适中的课题是我们将来的工作重点。4结语结合新型武器装备和现代化战争的开展，着眼增强合训类学员培养的针对性、实效性和指向性，努力进步合训类毕业设计的军事应用特色是学校始终追求的目的。在