为引导实验人员和广大教师在创新实验项目设计、实验技术开发等方面进行深入研究实践，鼓励探索实验教学新模式，研制教学仪器设备，解决教学实践中的难点问题，学校设立“实验技术研究与开发项目”，由国资处每年组织申报立项，项目周期两年。

近期，学校对2021年度立项的“实验技术研究与开发”项目进行了结题评审，现将六个优秀项目展示如下。

舰载机着舰进场动力补偿控制律

设计虚拟仿真实验软件

自动化学院 王新华

项目简介

舰载机着舰纵向飞行控制律设计虚拟仿真实验通过真实的工程数据结合三维虚拟仿真技术，设计合理的虚拟实验环节，实现高难度、高成本、高消耗的舰载机着舰实验。该虚拟实验中，舰载机着舰引导与控制是航母舰载机系统中最核心的技术，而进场动力补偿控制律设计是其中的一个关键难点。本项目皆在建立适合相关专业在校大学生的舰载机着舰进场动力补偿控制律设计虚拟仿真实验软件，培养学生们的综合素养和能力。

工作原理

舰载机着舰纵向飞行控制律设计虚拟仿真实验以舰载机精确着舰飞行控制技术为核心，围绕着舰系统组成与原理、轨迹与姿态控制律设计及着舰全流程仿真优化三项内容展开，首先建立了“舰载机着舰纵向飞行姿态控制律设计”虚拟仿真实验，在此基础上建设“舰载机着舰纵向飞行轨迹控制律设计”、“着舰综合仿真”虚拟仿真实验。

成果和应用

本项目基于真实的工程数据，采用任务驱动以及自由探索等先进教学模式，培养学生的工程探究能力以及自主学习思考能力。专业性强，适用范围广，满足从本科生到专业博硕士研究生、青年教师理论与实验课程学习、创新型研究的需要，为舰载机飞行员、研究机构技术人员培训等提供理论与实践教学平台。本项目软件已经集成到了舰载机着舰纵向飞行控制律设计江苏省一流虚拟仿真实验课程中，并广泛运用于新生研讨课、自控控制原理实验课、飞行控制等专业课程。

风切变特情飞行

虚拟仿真实验教学资源建设

通用航空与飞行学院 高振兴

项目简介

本项目先后完成参数化风切变建模、飞行动力学仿真建模、特情飞行安全客观评价和虚拟教员台开发，为飞行原理、航空气象、飞机仪表等专业核心课程提供实验手段，服务于飞行技术国家一流专业建设。通过项目建设，进一步促进了飞行理论和实践的衔接，系统地训练飞行学生的遵章守纪、故障分析、特情处置和决断能力，夯实飞行学生的核心胜任力培养。

实验过程

风切变特情飞行虚拟仿真实验进入界面

起飞遇风切变特情飞行虚拟仿真

着陆遇风切变特情飞行虚拟仿真

成果和应用

实现风切变这类极易诱发严重事故的特情飞行虚拟仿真，能够促进飞行技术专业课程知识点的融会贯通，促进飞行学生消化吸收理论知识、掌握飞行技能，培养飞行学生的遵章守纪能力、系统级故障分析能力，以及特情处置和决断能力。通过本项目研究，探索了一条基于虚拟仿真实验进行特情飞行的认知、体验和操作训练的实验教学路径。

结构光图像三维工业测量实验设备

电子信息工程学院 李明磊

项目简介

以往的数字图像处理相关的实验课主要以二维图像处理内容为主，滞后于日益增长的三维测量需求。本项目开发的“结构光图像三维工业测量实验设备”是一种非接触式的光学图像测量工具，学生通过动手实践学习，能够对工业部件三维表面进行精密扫描与建模。相关实验教学可以为学生传授前沿的三维数据获取和处理方面的理论方法。

工作原理

设备采用一种非常精密的三维扫描成像技术，是一种特殊设计的立体视觉系统。光机通过投射二维空间强度变化的模式图像，对场景进行主动照射，图像算法进行密集的匹配和三角测量，实现三维数据采集。这种主动照射的模式极大地提高了匹配的准确度，进而保障了依据三角测量原理进行的三维重建的精度，可以实现高精度工业测量。

原理图

设备照片

软件截面

成果和应用

设备的三维重建精度优于0.05mm，可用于“数字图像处理”和“计算机视觉”等课程实验教学。此外，设备可以高效衔接工业制造和智能检测等领域中的精密工业测量需求，目前已在航天三院多项航空发动机研制任务中获得应用。

航空制孔垂直度误差测量实验装置研制

机电学院 余厚云

项目简介

航空制孔是飞机零部件装配连接中的常见工序，为了保证制孔质量，工业现场需要快速高精度的测量手段。但通用测量设备灵活性差、效率低，对于飞机蒙皮等弱刚性薄壁件甚至难以测量。为此，本项目以工业需求为导向，研制出航空制孔垂直度测量装置，既为学生增添了研究性、创新性实验手段，也为解决工程实践问题提供了有效途径。

工作原理

制孔垂直度测量装置由膨胀芯轴、激光测距传感器、角度编码器、信号处理及显示模块等组成。自定心膨胀芯轴在被测孔内胀紧并稳定支撑，建立测量基准。激光测距传感器绕芯轴旋转一周，采集孔端面轮廓数据，然后拟合端面法向量并计算出孔的垂直度。本装置测量精度可达±0.1°，单孔测量时间少于60s，能够满足现场快速高精度测量要求。

成果和应用

本项目研制出航空制孔垂直度微型便携式测量装置，并提出基于RANSAC算法的粗大误差剔除方法和基于向量合成的系统误差修正方法，提高了测量精度。该装置不仅丰富了学生实验手段，还在成飞公司得以应用，解决了现场原位测量难题。

基于sEMG和Unity3D的

人机交互创新实验平台开发

自动化学院 吴常铖

项目简介

本项目研制多种表面肌电信号采集设备，开发肌电信号可视化软件和基于Unity3D的人机交互软件，实现信号采集、特征提取、分析、模式识别、人机虚拟交互等功能，为本专业学生提供可用于《传感器原理》、《现代机器人导论》课程的创新实验教学平台，提升学生综合运用多门课程知识的能力，增强分析解决复杂工程问题的能力。

实验过程

成果和应用

本项目研制四通道肌电信号采集器1台、无线肌电传感器1台、六通道肌电手环1台，开发相关软件，形成了能够串联本专业多门课程的实验平台，满足相关课程实验和学生创新训练的需要。基于该平台指导学生创新实践项目5项、项目式实习3项、参加学科竞赛获省级一等奖1项、省级二等奖1项，获省级竞赛“优秀指导老师”1项。

基于FPGA的

车联网传播信道模拟实验开发

电子信息工程学院 华博宇

项目简介

项目基于MATLAB软件及FPGA电路硬件，开发车联网场景无线移动传播信道模拟实验。选择较为前沿的复杂车联网通信背景，以改善实验内容偏理论化，实验内容偏单一化的状况。该实验旨在激发学生深入学习兴趣，引导学生对通信系统问题的积极思考；通过软件仿真模型的设计性改进内容，培养学生内在的创新意识；通过在硬件平台上模拟真实车联网信道，培养具有实践经验的应用型人才。

实验过程

成果和应用

项目开发的车联网信道模拟实验与真实场景结合，解决传统实验与前沿技术脱节的问题，改进的参数算法提升了仿真的精确性。该实验应用于通信原理课设教学，受益学生超过100人，项目支撑研究生获2022全国大学生FPGA创新设计竞赛二等奖1项，研发过程形成的技术报告为后续通用硬件平台的开发打下坚实基础。

（来源：南京航空航天大学国有资产管理处 ）

转自：“科研设施与仪器平台”微信公众号

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