飞机无人驾驶空地协同决策及模拟装置研究 | 上海交通大学实地科研项目

机械工程是以数学、物理、化学、力学、材料学、控制学、计算机等自然科学和技术科学为理论基础，以理论分析、物理实验、工程试验、计算机仿真等为手段，研究和解决机械在设计、制造、运行、控制、管理、使用、维护等方面理论及实际问题的应用学科和专业。

申请机械工程专业什么背景最受名校青睐？

以纽约大学为例，申请该校机械工程硕士，需要正规大学本科毕业并取得学士学位。申请人要有机械工程专业背景，如果没有则需要完成相关的先修课程。GPA3.5分，语言方面，托福100分，雅思7.0分，还需要提交GRE成绩。

机构针对想申请机械工程/航空航天/计算机等热门专业的同学，专门开设了适用于升学党的背景提升科研项目，参与研究前沿课题，让学生不仅可以获得申请所需相关学术经验，还可以积累一段言之有物的实战经历，增强名校申请竞争力！

🏫课题名称：飞机无人驾驶空地协同决策及模拟装置研究

📆面授科研开始时间：2024.01.29-02.04

📚涉及专业：机械工程、航空航天、计算机

👫招生对象：9年级以上在校学生（仅限12人报名）

📍项目地点：上海

科研要点：飞机无人驾驶模式是下一代商用飞机重点发展方向，飞机无人驾驶技术是描述商用飞机自主或地面远程控制驾驶操作模式。

根据国际民航组织（ICAO）发布的空域交通管理模式和空域区域划分，商用飞机无人驾驶模式分为两类：一是远程驾驶模式飞机（RPA），运行当前飞机仪表区域（IFR）和目视飞行区域（VFR），覆盖空域A、B、C、D和E类飞行区域，支持空域交通管理；另一是自动和自主驾驶模式，不支持飞机仪表区域（IFR）和目视飞行区域（VFR），覆盖G类飞行区域，自主飞行管理，不支持空域交通管理。

远程商用飞机无人驾驶模式是在空管系统的管理模式，根据空域飞行区交通情况的组织和约束，建立远程监视机载系统、远程驾驶地面站和空域交通管理系统协同飞行模式，满足当前空域仪表飞行（IFR）和目视飞行（VFR）飞行组织与管理需求，覆盖当前民用客机所有飞行能力和环境要求，增强飞行环境态势（特别是空域飞行航路气象环境）感知，提高基于飞行航迹和空域约束的优化能力，提升空域使用率和空域流量，保证空域飞行的安全性，增强空域使用效率。

无人驾驶方式分为两类：一是自主驾驶（Driverless Vehicle）方式，是由机载控制系统自主完成飞机的飞行驾驶与控制；另一类是远程驾驶（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）方式，只有地面控制台（操作员）完成飞机的飞行驾驶与控制。本项目研究的对象是结合上述两种方式，整个商用飞机无人驾驶采用的是航空公司远程地面远程飞行员操控，但在某些特定场景以及空管授权下，开展自主飞行协同决策。

本项目通过了解飞机设计基本原理以及民机飞行过程学习，掌握商用飞机飞行基本知识与模拟飞行技能，提出建立远程驾驶商用飞机的概念方案，并在实验室模拟环境下基于模拟飞行软件开发原型系统，实现商用飞机的有人改无人驾驶空地协同决策及模拟装置研制，并选用一个典型航路开展人机-人与人的飞行性能竞赛。项目过程中培养学生的科研方法及基本科研素养，掌握飞行原理、虚拟仿真、网络通信的基本研究及实验方法，为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。

适合人群：

✅对机械工程、航空航天、计算机等感兴趣的学生

✅未来希望在机械工程专业发展的学生

✅想要学习论文写作，锻炼学术语言的使用及提升学术能力的学生

✅有意愿从事科研实践，产出学术科研报告和论文成果的学生

✅希望在该领域深入研究，培养学术思维，提升学术背景软实力的学生

项目安排：

1项目周期：

37课时科研先导课+线下一周进实验室

2课题大纲：

飞机设计原理与飞行过程组织（理论教学）：完成航空概论、飞行器飞行原理、商用飞机飞行过程组织、空中交通管理、航空安全等基础理论知识点；了解航空概论及飞行器飞行原理，了解商用飞机飞行的基本过程与组织。

模拟飞行训练（理论和实验教学）：了解飞行仿真的原理，针对商用飞机双驾功能模拟器熟悉模拟器功能、界面，掌握基本飞行知识，掌握一个典型飞行起降架次和特勤处置科目；熟悉飞行模拟器的功能、界面，了解飞行模拟的基本原理，飞行员培训要求，通过地面功能模拟器掌握基本飞行知识，掌握一个典型飞行起降架次和特勤处置科目。

系统方案设计；研究报告或论文撰写（理论教学）：掌握查阅文献（利用内部数据库googel学术），编制系统方案（含硬件方案、系统方案、软件方案），并分别撰写论文提纲和主要内容；掌握科研的基本过程（问题-方法-实验-数据-结论），完成商用飞机有人改无人驾驶空地协同决策系统方案。

Python或C语言设计，远程控制飞行及显示编程（理论和计算机教学）：学习Python或C语言设计基本方法，了解模拟飞行软件二次开发编程技术，学习飞行仿真模块、无人驾驶（远程控制）飞行仿真模块、空地通信与协同决策模块编程与系统联调技术。了解并学习Python或C语言设计基本方法，以及模拟飞行软件开发及界面设计方法，分组完成商用飞机双驾机飞行仿真模块、无人驾驶（远程控制）飞行仿真模块、空地通信与协同决策模块3个模块编程。

系统测试测试，案例飞行及内部竞赛（分组比赛）（实验教学）：选取或设计一个典型飞行场景案例（如：上海浦东-首都机场）进行分组远程操控飞行比赛，性能最优（如时间最短）获胜，并为论文撰写提供仿真数据。掌握系统集成与联试技术，选取或设计一个典型飞行场景案例（如：上海浦东-上海虹桥）进行分组远程操控飞行比赛，性能最优（如时间最短及成功率）获胜，并为论文撰写提供仿真数据。

3课程安排：第一天

上午：开营仪式、学员分组。理论学习：了解航空概论及飞行器飞行原理，了解商用飞机飞行的基本过程与组织。

下午：理论学习：商用飞机单一驾驶模式SPO原理，商用飞机有人改无人驾驶空地协同决策及模拟装置研究方案；文献检索方法及阅读整理要点；本日小结：讨论论文选题、提纲，完成背景、意义等部分撰写。

晚上：当天实验报告撰写（原理、材料、方法、步骤）； 完成论文选题、提纲、意义部分撰写。

第二天

上午：参观实验室；熟悉飞行模拟器的功能、界面，了解飞行模拟的基本原理，飞行员培训要求，通过地面功能模拟器掌握基本飞行知识，掌握一个典型飞行起降架次和特勤处置科目。

下午：分组掌握一个典型飞行起降架次（或加一个特勤处置科目），模拟考评；分组学习远程操控一个飞行起降架次和特勤处置科目；本日小结：完成论文研究关于商用飞机单一驾驶模式SPO原理部分撰写。

晚上：当天实验报告撰写（原理、材料、方法、步骤）；完成论文研究背景部分撰写。

第三天

上午：分析讨论形成商用飞机有人改无人驾驶空地协同决策系统方案；掌握科研的基本过程（问题-方法-实验-数据-结论）；按功能模块任务分组，确定分组人员名单及具体分工。

下午：按系统方案功能分解具体分组（1个总体+3个功能模块组）及分工，细化每个人的论文题目、大纲、内容；根据细化后的任务，分组讨论SPO相关文献分析、研讨（各个小组分开，小组长负责）；一对一指导每个人的论文题目、大纲；本日小结：根据细化分工后任务，完整第二阶段个人科研项目任务、方案或程序设计内容及计划。

晚上：当天实验报告撰写（原理、材料、方法、步骤）； 完成论文项目方案部分撰写。

第四天

上午：了解并学习Python或C语言设计基本方法，以及模拟飞行软件开发及界面设计方法；了解并学习硬件联调基本知识。

下午：分组完成商用飞机双驾机飞行仿真模块、无人驾驶（远程控制）飞行仿真模块、空地通信与协同决策模块3个模块编程。本日小结：当天总体方案报告+3个功能模块组编程代码讨论，进一步完成论文对应部分内容撰写。

晚上：当天实验报告撰写（原理、材料、方法、步骤） 完成论文总结部分撰写。

第五天

上午：分组完成商用飞机双驾机飞行仿真模块、无人驾驶（远程控制）飞行仿真模块、空地通信与协同决策模块3个模块编程。

下午：3个功能模块组完成各自模块软件开发，完成算法及软件开发报告编写，并作为论文部分核心内容。总体组完成总体方案报告。完成系统集成与联试，具备有人改无人驾驶空地协同功能，完成论文撰写必要仿真数据采集。本日小结：回顾科研的基本过程及论文撰写基本流程，复盘论文素材是否齐备，可以安排加班补内容。

晚上：当天实验报告撰写（原理、材料、方法、步骤） 完成论文参考文献部分撰写。

第六天

上午：选取或设计一个典型飞行场景案例（如：上海浦东-上海虹桥）进行分组远程操控飞行比赛；目标是最短时间内完成一个航行架次，竞赛规则：3次飞行/人，评分准则：成功率+时间最短，设立一二三等奖。

下午：按系统方案功能分解具体分组（1个总体+3个功能模块组）及分工，在细化每个人的论文题目、大纲、内容基础上，完成科研论文（研究报告）撰写；完成PPT制作；模拟答辩，时间不少于10分钟/人；本日小结：完成既定目标、任务，评估成果形式。

晚上：完成论文修改，完成汇报PPT制作。

第七天

上午：分组最终Presentation，分组讨论和互评，教授与学生互动点评教授作针对性的点评，各组小结，教授总结；获奖选手进行颁奖；优秀学员代表发言。

项目产出：

●产出实验报告/科研论文，优秀作品可获国内外期刊发表

●与教授亲密接触，获得其实名推荐信，教授特别认可的学生可获得网推机会

●获得由教授签发的项目证书

●项目报告

助力申请：

参加科研项目之前：履历上没有深度经历

🈶科研项目之后：丰富履历，提高升学、求职成功概率

参加科研项目之前：申请文书陈词滥调

🈶科研项目之后：积累高含金量文书素材，打造个性化申请故事，展现背景软实力

参加科研项目之前：适应不了名校学习节奏

🈶科研项目之后：夯实基础，以丰富的经验和前沿的思维快人一步

机构就业方向

机械工程专业不仅有很强的实用性而且涉及面也非常广泛，毕业就业相对容易而且起薪很高。该专业主要从事机械设计研发、制造生产、销售维护、营运管理等方面的工作，可以在各级各类工程机械、机电工程、车辆制造等相关企业担任机械工程师、设计师、营销经理、技术经理等职务。

院校排名机构

1.麻省理工学院 United States

2.斯坦福大学 United States

3.代尔夫特理工大学 Netherlands

4.剑桥大学 United Kingdom

5.苏黎世联邦理工学院Switzerland

6.加州大学伯克利分校 United States

7.米兰理工大学 Italy

8.帝国理工学院 United Kingdom

9.牛津大学 United Kingdom

10.新加坡国立大学 Singapore