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《无人机编队表演》教学设计
课题 《无人机编队表演》 单元 第一单元 学科 信息科技 年级 八年级
教材分析 这节课我们了解无人机编队表演流程和LONGING图形化编队软件如何操作，同时学习了怎样编写无人机编队程序、设置无人机编号并运行无人机编队程序，在结合前几节课所知道的无人机的知识的基础上，进一步拓展学生的掌握能力和动手能力。。
学习目标 了解无人机编队表演流程掌握无人机编队动作的编程方法
重点 了解无人机编队表演的流程。
难点 掌握无人机编队的编程方法。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 师：大家看过无人机编队表演吗？多台无人机在空中组成各种图案，伴随灯光闪耀，令人耳目一新！那这么多台无人机是用许多遥控器分别控制的吗？无人机编队表演通常是通过一个控制器（如遥控器）同时控制多台无人机来实现飞行动作的。让我们欣赏一段无人机编队的视频吧导入视频 展示无人机表演图片提起学生兴趣 激发学生的兴趣点延伸课题并提出课题
讲授新课 了解无人机编队表演流程无人机编队表演一般是指多台无人机通过飞行软件提前统筹规划所有无人机的飞行数据，然后由一台地面端设备统一控制及上传数据，无人机根据接收到的数据完成飞行动作。图1-10-1 无人机编队表演无人机编队表演一般分为两类：室外编队表演与室内编队表演。1.室外编队表演室外编队表演的无人机一般是通过全球卫星导航系统来实现室外三维空间的定位，从而实现飞行表演。顾名思义，室外编队表演多应用于室外空旷地域，受限较小，但不适合室内空间或封闭环境，如图1-10-2所示。图1-10-2 室外编队表演2.室内编队表演室内编队表演的无人机主要通过视觉识别技术来实现室内三维空间的定位，从而实现飞行表演。由于视觉识别受地域限制，因此室内编队表演需要在具有视觉标识的地垫（如印制多个二维码的地垫）上进行飞行，如图1-10-3所示。图1-10-3 室内编队表演注意室内编队表演常采用二维码地垫的方式进行定位，且二维码之间的距离常设置为50cm。多学一手随着无人机编队表演的兴起与发展，其表演形式变得越来越丰富。例如：结合舞者的动作变换自身的飞行角度，打造“人机共舞”的酷炫舞台，如图1-10-4所示。结合笙乐的旋律节奏变换自身的组合编排，如图1-10-5所示。图1-10-4 结合舞者动作 图1-10-5 结合乐器LONGING图形化编队软件龙云LONGING图形化编队软件是一款用于多台无人机室内编队表演的编程工具。通过编队软件编写程序（如设计队形、灯光等）并进行模拟运行校准，最后将程序同时上传到多台无人机的飞控中，无人机即可根据程序实现各种飞行动作。软件界面主要有四个区域：信息区、舞台区、代码区、状态区。如图1-10-6所示。图1-10-6 LONGING 图形化编队软件信息区：设置编队参数、查看无人机连接信息的区域。舞台区：无人机位置规划、飞行表演模拟运行的区域。代码区：编写编队程序、查看编队数据的区域。需注意，队形0与队形1是程序默认的初始条件。状态区：显示串口连接状态的区域。以使用二维码地垫进行室内编队表演为例，编写无人机编队程序的流程为：设置编队参数→设置无人机初始位置→添加飞行队形→仿真模拟。1.设置编队参数每一个编队程序都需要先设置编队参数。操作步骤如下：单击“LONGING图形化编队”图标，打开编队软件→在软件的信息区单击“编队设置”选项，弹出“编队设置”对话框→设置对话框各选项的参数→设置完毕后点击“确定”按钮，如图1-10-7 所示。图1-10-7 设置编队参数设置完毕后，可以看到舞台区将根据所设参数调整自身尺寸大小，同时出现对应数量的无人机。“编队设置”对话框中的参数参数作用横轴范围纵轴范围设置舞台区横轴与纵轴的尺寸大小，即无人机表演的区域大小，建议设置为400cm、400cm网格间距设置二维码地垫上各二维码之间的距离，一般设置为50cm飞机数量设置舞台上无人机的数量，建议设置为4台最快速度设置舞台上无人机的最大速度，建议设置为80cm/s最大高度设置舞台上无人机的最大高度，建议设置为160cm2.设置无人机初始位置为了防止无人机距离太近造成碰撞，各无人机之间的距离应设置为两个网格间距以上。使用鼠标将无人机直接拖动至合适的网格交点位置上即可，如图1-10-8、图1-10-9所示。图1-10-8（设置前）默认间距 图1-10-9（设置后）两个网格的间距图3.添加飞行队形室内编队表演中每一个飞行动作又称为一个“队形”，如起飞、直达、翻滚、降落等。（1）起飞起飞队形的作用是使无人机原地起飞。添加起飞队形的操作步骤如下：步骤①选择编程对象图 1-10-10 选择编程对象使用鼠标框选所有无人机。步骤②选择动作图 1-10-11 选择“起飞”选项右键点击编程对象 → 弹出“群组控制”对话框 → 选择“起飞”选项 → 设置起飞高度 → 单击“确定”按钮，即可完成起飞队形参数设置。步骤③添加队形图 1-10-12 添加“起飞”队形使用鼠标单击信息区下方“添加”按钮，即可完成队形的添加，该队形就会显示在代码区。（2）直达直达队形的作用是使无人机从一个网格点（起始地）移动到另一个网格点（目的地），从而实现位置的变换。添加直达队形的操作步骤如下：步骤①选择编程对象图1-10-13 拖动无人机至目的地使用鼠标分别拖动无人机至目的地，再框选所有无人机。步骤②选择动作图 1-10-14 选择“直达”选项右键点击编程对象→弹出“群组控制”对话框→选择“直达”选项→设置“Z”（高度）参数→单击“确定”按钮，即可完成直达队形参数设置。步骤③添加队形图 1-10-15 添加“直达”队形使用鼠标单击信息区下方“添加”按钮，即可完成队形的添加，该队形就会显示在代码区。（3）翻滚 翻滚队形的作用是使无人机在空中原地进行360°翻滚。添加翻滚队形的操作步骤如下：步骤①选择编程对象使用鼠标框选需完成翻滚队形的无人机。步骤②选择动作图 1-10-16 选择“翻滚”选项右键点击编程对象→弹出“群组控制”对话框→选择“翻滚”选项 → 设置方向、翻滚圈数→单击“确定”按钮，即可完成翻滚队形参数设置。需注意，从飞行稳定性考虑，建议圈数设置为1。步骤③添加队形图 1-10-17 添加“翻滚”队形并修改队形时间使用鼠标单击信息区下方“添加”按钮，即可完成队形的添加，该队形就会显示在代码区。需注意，从飞行稳定性考虑，需要将翻滚队形时间修改为5秒，修改步骤为：双击队形4→弹出对话框→输入时间“5”→ 单击“确定”按钮。（4）降落降落队形的作用是使无人机从空中原地降落。添加降落队形的操作步骤如下：步骤①选择编程对象使用鼠标框选所有无人机。步骤②选择动作图 1-10-18 选择“降落”选项右键点击编程对象 → 弹出“群组控制”对话框 → 选择“降落”选项→单击“确定”按钮，完成降落队形设置。步骤③添加队形点击“添加”，即可完成程序编写。4.仿真模拟队形添加完毕后，可通过仿真模拟来检查单个队形或整个编队程序是否存在问题。仿真模拟运行操作如下：点击代码区下方“单步”按钮，舞台区的无人机将会进行该队形的模拟运行；点击代码区下方“开始”按钮，舞台区的无人机则会从队形0开始对全部队形进行模拟运行。图1-10-19“单步”“开始”按钮需要分别对参加表演的四台无人机设置编号，无人机才能执行编写好的编队程序，设置编号的步骤如下：1.建立连接使用数据线连接电脑和无人机→打开无人机开关（无人机需装好电池）→当状态区的设备名称、串口号显示对应名称及数字后，表示已成功建立连接，如图1-10-20所示。图1-10-20　状态区2.设置编号单击编队软件左下角“飞控设置”选项→在编队设置一栏中勾选“打开”选项、“飞机编号”设置为0、“通信信道”设置为110（举例）、“连接密码”设置为12345（举例）→单击“发送”按钮。此时无人机四个电机底部的灯闪烁，表示设置成功，如图1-10-21所示。图1-10-21"飞控设置选项通过以上步骤，即完成0号无人机的编号设置接着需要依次设置1号、2号、3号无人机的编号。需注意：0-3号无人机“通信信道”“连接密码”的参数设置需保持一致；遥控器也需在“单机设置”一栏，设置与无人机相同的“通信信道”与“连接密码”。上传、运行程序并根据飞行效果修改编队程序。操作步骤如下：1.将无人机放置在二维码地垫上无人机需要放置在二维码地垫上进行编队表演，如图1-10-22所示。地垫中每一个二维码对应编队软件舞台区中每一个网格交点，如二维码地垫左下角的第1个二维码对应舞台区左下角横轴、纵轴坐标为（50，50）的网格交点，如图1-10-23所示。图1-10-22二维码地垫 图1-10-23 舞台区上传、运行程序前，需要将0-3号无人机依次放置在二维码地垫上的对应位置。2.运行程序将编队程序通过遥控器上传到0-3号无人机的飞控中，无人机即可根据编队程序进行编队表演。具体操作步骤如下：（1）水平校准使用Micro USB数据线连接遥控器与编队软件，将双摇杆向下拉，直至所有无人机底部的灯闪烁两次，则水平校准完成。（2）上传程序校准完成后，单击编队软件代码区的“开始”按钮，程序将通过遥控器上传至无人机，无人机开始运行程序、完成动作。3.修改编队程序根据编队表演效果找出问题并修改编队程序。具体操作步骤如下：（1）删除队形单击选择所需删除的队形，然后在信息区单击“删除”按钮即可，如图1-10-24所示。（2）修改队形单击选择所需修改的队形，然后重新设置无人机队形参数，在信息区单击“保存”按钮即可。自主探索“环绕”“灯光”队形会有怎样的飞行效果呢？请自主尝试并与同学们交流分享吧！实践与提高通过本节课的学习，让我们尝试设计并制作一个无人机编队表演作品吧！1.要求（1）无人机的数量：4台。（2）编写的编队程序能使无人机至少变换两个图形，例如直线、等三角形、“L”字形等。（3）编写的程序不能超过8个队形。（4）必须用到“起飞”“直达”“翻滚”“降落”这四种飞行动作。2.开始制作（1）设计图形小组讨论并设计无人机的飞行排列图形，同时标记出每个图形中无人机所在网格交点的横轴、纵轴坐标。（2）编写编队程序请根据小组所设计的图形编写编队程序。（3）调试编队程序根据编队表演效果找出问题并修改编队程序。拓展延伸空中未来无人机编队表演的应用场景具体有哪些大型活动赛事建党节、建军节、全国消防日等各种节日告白，冬奥会、省运会等大型赛事，还有以及马上到来的2022世界VR产业大会等，利用无人机表演增加活动氛围，为现场观众留下难忘印象。企业品牌营销越来越多的企业品牌的开业活动、周年庆典、新品发布、活动营销等会选择自带流量的无人机表演来造势，空中未来无人机表演曾与吾悦、华为、顾家家居、旭辉等多家知名品牌合作。文旅景区推广开业、活动造势、驻场表演，很多文旅景区里无人机表演已经是常态化、规模化应用了，通过这种科技+艺术的形式提升景区知名度和话题点。个人心愿表达不得不说的是，除了大型活动、品牌推广，无人机表演也为个人起飞哈。像无人机表演为明星生日应援、个人庆生、求婚告白、高升庆祝等等，都是有过先例的。 观看课件，了解无人机编队表演的类别了解二维码地垫在无人机表演中的应用了解人机共舞的概念了解图形化编队软件的操作和区类了解编队参数如何设定学习课件的如何设置参数和初始位置，队形学习、实践起飞的操作学习、实践直达的操作学习、实践翻滚的操作学习、实践降落的操作模拟创建自己的无人机编队学习如何给无人机编号并设置机器参数学习如何修改编队程序执行实践内容并填写表格拓展关于生活中无人机运用的实例 在课本的基础上加深学生对于无人机编队的概念的理解让学生了解室内外无人机编队有哪些不同和相同之处，为之后的学习做铺垫激发学生对于无人机编程的兴趣启发在学习图形化编队的编程过程中让学生养成独立思考和自主探究的好习惯让学生动手实践，掌握编队要素让学生通过动手设置队形体会到自己编队的乐趣在各个步骤进行的基础上让学生学会学以致用在各个步骤进行的基础上让学生学会学以致用按照步骤让学生动手操作，从而掌握无人机编队的基本流程在模拟的过程中加深学生对本节课内容的理解和掌握让学生在动手实践的同时对本节课所学内容有一定程度的掌握和应用让学生在设置成功的基础上学习如何修改并熟练掌握无人机的基本设置体系在表格的填写中充分让学生在实践中体会乐趣，在实践中学会操作在学习的基础上让学生懂得学习和生活相结合，实践贴近生活的道理
课堂小结 这节课我们了解无人机编队表演流程和LONGING图形化编队软件如何操作，同时学习了怎样编写无人机编队程序、设置无人机编号并运行无人机编队程序，结合这几节课所知道的无人机的知识，请大家组织一次无人机竞赛，看看大家掌握的成果吧。 总结 对本节课内容进行总结概括。
板书 了解无人机编队表演流程LONGING图形化编队软件编写无人机编队程序设置无人机编号运行无人机编队程序
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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