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信息技术 第16课 无人机创意飞行
课题 无人机创意飞行 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 九年级
教材分析 《无人机创意飞行》该课时教材编排了“无人机编队飞行基础-无人机编队飞行实践”的系列学习活动，旨在让学生通过无人机创意飞行的学习，能归纳无人机编队飞行基础;通过体验无人机编队飞行实践，初步理解无人机编队飞行实践;能根据实际需要选择合适的无人机相关的知识，具有在线协同的合作规则意识。教材编排合理，教学环节注重实践与理论相结合，教材内容贴近学生生活实际，符合九年级学生认知特点。
教学目标 1、信息意识：能够认识到无人机在信息获取和传递方面的重要作用，了解无人机作为一种新型信息工具的优势。 2、计算思维：理解无人机飞行的基本原理和控制逻辑，包括传感器数据的采集与处理、飞行姿态的调整等。 3、数字化学习与创新：掌握无人机相关的数字化工具和软件的使用方法，如飞行控制软件、图像编辑软件等，提升数字化技能。 4、信息社会责任：了解无人机飞行的法律法规和安全规范，树立正确的法律意识和安全意识。
重点 一、无人机编队飞行基础二、无人机编队飞行实践
难点 1、无人机编队飞行基础
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 通过学习无人机编队飞行的原理和关键技术，了解无人机编队表演的基本流程;通过小组合作探究学习，能针对多架无人机编队飞行进行设计。 探究：1、根据你的经验或想象，无人机编队适用于哪些领域 2、无人机编队飞行是如何实现的 生活中，我们经常看到鸽子、大雁、蜜蜂等群体飞行，它们通过彼此间的信息交流，自发地形成有规律的飞行编队。借鉴生物群体交流信息和协调集体行动的方式，并将这样的智慧应用于无人机的编队飞行中，以优化其飞行模式。 通过老师讲解和学生之间的相互讨论无人机编队飞行的原理。 帮助学生理解如何安全并正确地了解无人机编队飞行的原理。
讲授新课 一 、无人机编队飞行基础 无人机编队飞行是指多架无人机为适应任务要求而进行的某种队形排列和任务分配的组织模式，它既包括编队飞行的队形产生、保持和变化，也包括飞行任务的规划和组织。 1.编队飞行关键技术 常见的编队飞行关键技术包括通信、自主导航、集群控制、防碰撞、任务规划等。 (1)通信技术 编队飞行过程中，无人机之间需要进行实时通信，以保证飞行的协调性和安全性。无人机之间进行通讯是实现协同飞行、共享信息等功能的基础。编队通讯可以通过无线电、红外线、激光等方式进行。 （2）自主导航技术 编队飞行需要无人机具备一定的自主导航能力，以实现在不同的环境下自主调整飞行轨迹和姿态。自主导航技术涉及传感器、导航算法、控制器等多个方面。 （3）集群控制技术 编队飞行需要对多架无人机进行集群控制，以实现飞行的协调性和同步性。集群控制技术包括领航、跟随、协同等多个方面。 (4)防碰撞技术 编队飞行过程中，无人机之间需要保持一定的间距和速度，避免发生碰撞。因此，需要采用高精度的避障和防碰撞技术，以确保飞行的安全性和稳定性。 (5)任务规划技术 编队飞行需要对不同的任务进行规划和优化，以满足不同的需求。任务规划技术包括路径规划、任务分配、资源调度等多个方面。 2.编队表演流程 无人机编队飞行的流程主要分为编队集结、编队保持和编队重构三个部分。其中编队集结分为编队形成和编队解散；编队保持分为编队朝任务区飞行和编队返回；编队重构是指编队朝任务区飞行过程中动态调整队形和进入任务区领域执行任务时的动态调整(如图16-1)。 3.编队飞行实例 编队飞行是无人机按一定队形编组或排列飞行，应用范围广泛，除了军事领域外，也是近年来越来越受欢迎的一种艺术表演形式(如图16-2)。开动脑筋在无人机编队表演中，若动态调整队形后，至少停留多少时间才能使编队呈现最佳视觉效果 在无人机编队表演中，动态调整队形后，一般至少停留 3 至 5 秒，才能使编队呈现最佳视觉效果。停留时间过短，观众难以深刻感受新队形；这个时长能让观众充分欣赏编队造型，也给予摄影师抓拍时间。具体停留时间会因表演场地、观众距离、表演内容复杂程度等因素而不同。新知拓展根据你的经验或想象，无人机编队适用于哪些领域 无人机编队适用多个领域，包括文化艺术领域可增强舞台氛围、与艺术展览互动；商业营销领域用于企业新品发布、吸引购物中心人流和楼盘展示；教育科研领域可引入课程培养学生能力及供科研机构研究；城市管理领域能为规划提供数据、协助交通管理和进行环境监测。二 、无人机编队实践 在广袤的宇宙之中，有一些恒星不像太阳一样“孤独”地运转，而是有另一颗恒星相伴，两颗恒星互相环绕运转，在天文学中叫作“双星系统”，即两颗恒星互绕旋转的系统(如图16-3)。用无人机模拟质量相同的两个恒星互相环绕飞行以实现“双星环绕”效果，如图 16-4所示。新知拓展无人机编队飞行是如何实现的？无人机编队飞行主要依靠通信技术、定位技术、飞行控制算法和地面控制站实现。通信技术如 Wi-Fi 等用于地面控制站向无人机发送指令及无人机间通信；定位技术包括 GNSS 和惯性导航系统，为无人机提供精确位置信息；飞行控制算法根据预设编队队形和任务要求计算每架无人机的飞行轨迹和控制指令；地面控制站实时监控无人机状态并发送指令调整编队队形和执行任务。1.问题分析两架无人机相对摆放，并保持一定的距离(如2米)。联网成功后同步起飞，使用弧线坐标类的飞行模块，绕圆弧进行飞行，两架无人机的航线恰好拼成一个圆形轨迹，重复执行相同次数，最后降落。这就是“双星环绕”编队飞行的基本步骤。知识链接授时 传统意义上，授时是指时间传递和核对时间，这里主要是指让多架飞行器接收同步信号，使其系统时间具有一致性，不同的授时方案，同步精度也不同。2.设计流程图参照上述分析，以无人机模拟“双星环绕”效果，以环绕10圈为例，设计流程图如图 16-5所示。3.项目实施不同的无人机，编程环境和编程语言可能也不同，但完成任务的基本思路是相似的。根据上述分析和流程图，结合表16-1准备和实施无人机编队飞行。亲身体验尝试用三架无人机以等边三角形的队形编队起飞，模拟三星系统相互环绕飞行，如图16-6所示。三、单元小结与反思本单元，你通过学习与完成每课实践任务，了解预测原理，了解影响人们选择出现方式的因素。感受人工智能对解决问题的思维方式产生的深刻影响。了解无人机的概念、无人机各部件的组成及原理，了解无人机编队飞行的原理。 课后可与家人、同伴开展分享、交流学习活动，和团队创造出满足预测出行要求的作品成果，通过编程实现多架无人机编队起飞。亲爱的家人和朋友们： 本单元学习中，我了解了预测原理及影响人们选择出现方式的因素，感受了人工智能对解决问题思维方式的深刻影响。还认识了无人机的概念、各部件组成及原理，以及无人机编队飞行的原理。课后，可与家人、同伴分享交流，共同创造满足预测出行要求的作品成果，并通过编程实现多架无人机编队起飞。谢谢！四、随堂练习以小组为单位，举办一次班级无人机编队表演秀。为举办班级无人机编队表演秀，可按以下步骤进行：
一、前期准备（1）组建小组，明确分工，确定负责人。（2）选宽敞、无障碍物且信号好的场地，确保安全。（3）准备无人机，检查调试，确保性能良好、电池充足。（4）设计表演方案，确定主题风格、规划飞行路径和队形变化，结合音乐灯光。（5）进行排练，熟悉流程和操作技巧，优化方案。二、表演实施（1）现场布置，设置观众席和表演区域，安装灯光音响。（2）设备调试，确保无人机正常运行、信号稳定。（3）开场介绍表演主题目的流程，播放开场音乐视频。（4）按方案操控无人机编队飞行，注意安全和距离，结合音乐灯光。（5）设置互动环节，增加观众参与度。（6）安全降落无人机，主持人总结发言。
三、后期总结（1）收集反馈，分析总结经验教训。（2）整理资料，制作照片视频等。五 、知识拓展1、无人机编队飞行剪辑2、不同类型的无人机编队飞行：3、无人机编队飞行的未来发展趋势： 学生之间互相讨论无人机编队飞行基础。学生通过观看课件和听老师讲解，了解无人机编队实践。通过本单元的学习对所学内容进行总结。学生查找资料，相互讨论对于本堂课中老师提出的问题进行解答。学生通过观看视频和自我思考安全保护服务器。 帮助学生积极融入课堂，提高学生学习积极性。 学生通过边看边听的形式了解无人机编队实践。 让学生记忆了解本单元的内容，加深学生对所学知识的印象。让学生巩固了解本堂课的内容，加深学生对所学知识的印象。让学生通过视频思考，进一步加深对课堂所学内容的理解。
布置作业 利用在线资源，查找一款免费的杀毒软件，并下载安装到自己的电脑上。然后写下安装过程和使用初体验。 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 本课程中，我们学习了无人机编队飞行。了解了无人机概念、部件组成及原理，认识到其在多个领域的应用，掌握了编队飞行的实现方式及面临的技术挑战，明确了未来发展趋势。课程拓展了知识，为进一步探索奠定基础。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、无人机编队飞行基础二、无人机编队飞行实践 学习、记忆及勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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