5G時(shí)代無(wú)人機(jī)技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀及應(yīng)用路徑

李 研

(吉林化工學(xué)院，吉林 吉林 132022)

信息化時(shí)代，無(wú)人機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用?！吨袊?guó)制造2025》的頒布，使無(wú)人機(jī)的教學(xué)活動(dòng)逐漸增加，在信息化技術(shù)以及5G通信技術(shù)的發(fā)展下獲得了更多的技術(shù)支持，開(kāi)創(chuàng)了創(chuàng)新教育的新章程。

1 無(wú)人機(jī)及無(wú)人機(jī)技術(shù)

1.1 無(wú)人機(jī)

“無(wú)人機(jī)”一詞是一個(gè)縮寫(xiě)，它主要包括無(wú)人駕駛飛行器、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)、微型飛行器，等等，主要是指一種只需經(jīng)由地面控制系統(tǒng)操作就可在某種程度上實(shí)現(xiàn)自主飛行的飛機(jī)，也就是指在無(wú)人狀態(tài)下通過(guò)遠(yuǎn)程進(jìn)行控制的飛行系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是由無(wú)人機(jī)本身、地面控制站、通信數(shù)據(jù)、飛行器及通信相關(guān)設(shè)施設(shè)備組成的。

1.2 無(wú)人機(jī)技術(shù)

一是全面環(huán)境感知與認(rèn)知。主要包括環(huán)境特征提取及目標(biāo)識(shí)別，這與無(wú)人機(jī)飛行的安全性能息息相關(guān)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)自我感知與識(shí)別能夠保證無(wú)人機(jī)飛行的安全性與自主性得到有效提高。

二是協(xié)同任務(wù)規(guī)劃與決策。主要是通過(guò)傳感器對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行感知，實(shí)現(xiàn)信息交互，進(jìn)行軌跡規(guī)劃，有效規(guī)避相關(guān)的飛行障礙，提高飛行自主決策能力。

三是自主導(dǎo)航控制功能。目前的無(wú)人機(jī)主要是通過(guò)遙感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)飛行和局部環(huán)境的精確導(dǎo)航，并能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)遠(yuǎn)程定位，為無(wú)人機(jī)未來(lái)的自主決策提供了良好的技術(shù)保障。

四是人機(jī)智能融合功能。在未來(lái)的無(wú)人機(jī)教學(xué)中會(huì)涉及更多的人工智能技術(shù)，可以讓無(wú)人機(jī)朝著全自主的方向發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人機(jī)飛行的智能化。

2 5G時(shí)代無(wú)人機(jī)技術(shù)的教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 與多學(xué)科進(jìn)行融合

無(wú)人機(jī)技術(shù)教學(xué)實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科的整合，如物理學(xué)、數(shù)學(xué)、信息技術(shù)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力與自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生通過(guò)真實(shí)案例來(lái)強(qiáng)化自身的技術(shù)水平。

2.2 與人工智能相結(jié)合

無(wú)人機(jī)使用中會(huì)涉及編程，在很大程度上會(huì)與人工智能相結(jié)合，促進(jìn)了學(xué)生編程能力、邏輯思維能力及創(chuàng)造能力的提高，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果。

2.3 采用項(xiàng)目協(xié)同式教學(xué)法

無(wú)人機(jī)技術(shù)教學(xué)中除了會(huì)涉及相關(guān)的新技術(shù)應(yīng)用之外，一般會(huì)采用項(xiàng)目教學(xué)法來(lái)進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生自主參與到案例當(dāng)中，自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)教學(xué)的普及，各種無(wú)人機(jī)技能競(jìng)賽逐步開(kāi)展。要鼓勵(lì)學(xué)生積極投入到無(wú)人機(jī)大賽中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

2.4 提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力

無(wú)人機(jī)教學(xué)不僅重視對(duì)先進(jìn)教學(xué)理念的學(xué)習(xí)，還關(guān)注學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行主要是依靠各部分的相互協(xié)調(diào)。在教學(xué)中，通過(guò)相互協(xié)作、協(xié)同設(shè)計(jì)等交互模式來(lái)發(fā)揮學(xué)生的主體作用。

2.5 實(shí)現(xiàn)虛擬化教學(xué)

可以在無(wú)人機(jī)信息鏈中通過(guò)虛擬空間的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)角色扮演，通過(guò)虛擬化的教學(xué)讓學(xué)生將理論與實(shí)際相聯(lián)系，加強(qiáng)其對(duì)相關(guān)教學(xué)的認(rèn)可程度，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的多樣化。無(wú)人機(jī)還可以進(jìn)行實(shí)地考察，讓學(xué)生在參與過(guò)程中有效提高對(duì)地理空間的分析能力。

3 無(wú)人機(jī)教學(xué)的應(yīng)用路徑

5G通信技術(shù)憑借在信息傳輸上的優(yōu)勢(shì)促進(jìn)了現(xiàn)代智慧校園和智能遠(yuǎn)程教育的發(fā)展，將5G技術(shù)與無(wú)人機(jī)教學(xué)進(jìn)行有效結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)效益最大化，可以應(yīng)用到更多場(chǎng)景中，為學(xué)生帶來(lái)全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

3.1 獲取與傳遞教育信息

在具體的場(chǎng)景應(yīng)用當(dāng)中，5G與無(wú)人機(jī)相結(jié)合的教學(xué)方式可以促進(jìn)不同類(lèi)型教育信息的捕捉，比如將語(yǔ)音、視頻、圖片、文字及大數(shù)據(jù)文件等傳回控制臺(tái)，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)分析。無(wú)人機(jī)在巡檢飛行中也能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行教育信息的傳遞，可利用人工或計(jì)算機(jī)AI進(jìn)行分析識(shí)別，還能展現(xiàn)出動(dòng)態(tài)高緯度的超高清廣角俯視效果，使現(xiàn)代化多維教育成為了可能。

3.2 構(gòu)建VR和AR沉浸式教學(xué)場(chǎng)景

在現(xiàn)代化教學(xué)當(dāng)中，可借助5G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)VR沉浸式場(chǎng)景的應(yīng)用，有效提高教學(xué)互動(dòng)性，實(shí)現(xiàn)低延時(shí)、高效率的反饋。利用大數(shù)據(jù)及云計(jì)算等信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)AR的運(yùn)行，并通過(guò)5G技術(shù)將這些影像傳遞到相關(guān)的終端系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的快速下載與實(shí)時(shí)交互，讓課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)有趣，為學(xué)生帶來(lái)更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

3.3 實(shí)現(xiàn)良好的數(shù)據(jù)評(píng)測(cè)效果

在5G通信技術(shù)的支持下，可以對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行全方位監(jiān)控，做到及時(shí)剖析和引導(dǎo)，并運(yùn)用多元、多模式的數(shù)據(jù)采集技術(shù)來(lái)進(jìn)行教育評(píng)價(jià)，使評(píng)價(jià)更加科學(xué)合理。此舉能幫助學(xué)生更好地參與到各個(gè)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，也能夠幫助教師更好地針對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行改革。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用在教學(xué)當(dāng)中還存在很多的不確定因素，作為一種尖端技術(shù)的融合產(chǎn)物，要在5G時(shí)代的發(fā)展下加快技術(shù)創(chuàng)新，優(yōu)化各個(gè)環(huán)節(jié)，推動(dòng)現(xiàn)代化教學(xué)的改革。