无人机科普基地建设可行性研究

（民航博物馆，北京 100015）

我国民用无人机自2008年开始在国内逐步兴起。截至目前，无人机的应用范围已经延伸到国土能源、环境监测、救援、警用和科研等多个领域。2019年底，我国民用无人机39万架，研发生产制造企业1800家。无人机行业的飞速发展，催生了该行业的人才需求，国家人力资源和社会保障部数据显示，未来五年我国无人机驾驶员人才需求量近100万人，可以说无人机驾驶员缺口巨大[1]。因此，加快建设无人机科普基地，对于我国经济社会发展，具有重要的现实意义。

一、无人机科普基地建设的必要性

1.无人机科普基地建设的优势条件

无人机科普基地建设必须以现有科普场馆为依托。民航博物馆是中国民用航空局主办的民用航空专题博物馆，位于北京市朝阳区首都机场辅路民航200号地区，总占地面积189600平方米，总建筑面积21980平方米。民航博物馆作为科技类博物馆，具有陈列展示功能、科普教育功能、休闲娱乐功能；现有大量藏品及飞机实物，其中有里-2、BAe146、伊尔-14等我国民航不同历史时期使用的运输机；馆内多功能影院有3个影厅，在科普互动区设有空客A320、西锐、梦幻等飞行模拟机共6台。以民航博物馆作为无人机科普基地进行建设，具有先天优势条件。

2.职能需要

基于近几年我国相关部门先后出台的一系列政策，加速了我国民用无人机的发展。通过无人机科普基地的建设，能够有效提升其科普功能和服务能力，可以进一步细化和落实国家相关政策和措施。这是科技类博物馆应承担的主要职能，也是民航博物馆的重要职能之一。

3.社会需求

据不完全统计，截至2019年底，全国共有科普场馆1550个。随着科普活动的广泛开展，受众范围也持续扩大，现有的科普场馆远远不能满足社会需求。同时，京津冀三地国家和省市（部）级科技馆数量为：北京2个，天津1个，河北1个；省（部）级以下航空科普教育基地数量为：北京2个，天津1个，河北0个；航空科普教育服务能力不足，还有700多万中小学生无法接受航空科普教育，培育无人机后备人才的能力严重不足[2]。建设无人机科普基地，可以解决日益增长的对科普场馆的社会需求问题。

二、无人机科普基地的建设规模及内容

1.无人机历史、文化和技术展示

1.1 展示理念

采用数字化和人工智能等先进技术，引导参观者在多媒体沉浸式体验环境下，了解无人机的历史、发展和未来。活态化展示无人机运用到的新科技和新工艺，动态化解读全新的技术工艺流程和资源应用流程。增强互动体验展示，让参观人员亲身感受无人机带来的新变化和新成果。

1.2 展示目标

首先，全方位系统展示无人机发展历史，了解无人机在各领域的应用，为青少年和飞行爱好者们提供交流机会，充分发挥无人机历史、文化和技术的科普展示作用。其次，展示世界高水平无人机研究成果，建设人才培训基地，为行业未来发展储备人才，充分发挥无人机专业认知和行业应用的宣传作用。最后，通过数字多媒体设备和实地试飞相结合的方式，使社会大众了解目前无人机的发展成果和应用，展现无人机在未来的无限可能性，成为世界前沿无人机互动体验空间。

1.3 展示内容

世界经典无人机的展示：按照军用、民用类型，采用科技手段，展示世界无人机的历史、发展与应用。其中，展示军用无人机，可以使用全息投影方式剖析其特征，如精巧结构、强隐蔽性等特点；而后用影视长卷（3D）展现无人机的应用领域，如战场侦察、电子干扰等各项任务的执行；用影音资料和影视资源展现军用无人机在现代战争中的地位和作用。在展示民用无人机时，可以使用滑轨屏幕展示其在技术研发等各个阶段，应用虚拟讲解员生动形象的展现民用无人机在航拍摄影、电力巡检、新闻报道等多个领域的应用，体现其在各个领域做出的突出贡献。中国无人机发展的展示：通过建立模型展示区域、全息交互方案、影视长卷、影音资源、虚拟讲解员、VR图册等科技手段，展现中国无人机的发展。例如，可以应用历史题材影片，展示我国自行研制无人机从军用走向民用的发展历程；应用AR无人机图册互动式宣传无人机在科技创新与适应行业发展中的重要作用。未来无人机发展趋势：未来无人机的种类和数量将会越来越多，其发展方向必将走向专业化细分领域的深层次扎根。该板块采用VR/MR混合现实技术，聚焦无人机的细分领域，展现在发展趋势下行业应用解决方案。如未来空中作战的主力装备“军用无人机”、未来物流战略中的“配送无人机”、灾害预报和高危采集的“数据无人机”等。

2.教育培训

2.1 教育理念

以创客教育为理念，把无人机、机器人等与编程课程相结合，激发青少年对无人机相关知识的兴趣，并按照科学和数学的方式去思考，注重培养青少年的成就感，保持和鼓励他们对科学和数学的长期兴趣。

2.2 教育目标

第一，培育青少年国防意识、爱国情怀和社会价值认同感。第二，将人工智能、大数据等先进技术趋势，与航空行业结合，夯实大众航空文化基础，提高青少年科学素养和人文素质。第三，培养青少年航空领域兴趣，增强青少年的实践能力。第四，对青少年进行无人机、机器人知识科普。第五，为国家培养航空民航领域培养后备人才。

2.3 教育培训方案

2.3.1 教学培训

通过理论讲解，学习无人机知识体系及其基本操作，使用飞行模拟器体验操作各种类型和尺寸的无人机；学习无人机装机、调试及编程知识，并在室内小型飞行训练区进行验证飞行。课程设置由浅入深，具体分为以下三个等级。

第一，无人机入门课程。主要是介绍其科普应用，了解无人机的各个部件结构，了解其飞行原理，能够自主动手DIY拼接组装无人机，激发学生创客性思维。第二，无人机编程初级课程。认识无人机分类以及飞行原理，动手组装一架属于自己的多旋翼无人机，并且通过遥控器操控飞行完成任务；编程飞行控制多旋翼飞行器编程控制及操作；实践操控自己组装的无人机，进行基础的航线练习，培养学生的成就感。第三，无人机编程进阶课程。全面理论的课程简介，要求学生与同学合作组装无人机，提高协作能力。组装后进行模拟飞行训练，结合空中定位坐标系统进行图形化编程，实现各种路径飞行，实现多种创意玩法[3]。

2.3.2 研学教育

第一，无人机飞行穿越活动。以第一视角或第三视角的方式控制无人机穿越各种障碍并最终停靠在目标位置，操作无人机从起始位置出发，按照规定航线飞行，尽可能快地穿越障碍后达到终点。第二，人工智能无人机编程体验。根据设定的任务和目标，通过编程操控无人机自主飞行穿越障碍物或者降落到指定地点，完成既定任务。第三，无人机编队表演。学习者可自由选取音乐创作无人机编队舞蹈，运用图形化编程或代码，从而实现操控空中编排队形。第四，参观无人机历史、文化和技术展区。通过数字化科技和人工智能等先进技术，在多媒体沉浸式体验环境下，了解无人机的历史、发展和未来。

3.无人机竞赛

致力于打造引导青少年成长的赛事平台，为无人机竞赛提供设施及环境。青少年通过参加无人机竞技类赛事，可以激发对科学的兴趣，提高动手能力和逻辑思维能力。

3.1 个人飞行赛：由飞行赛道完成度和完成时间作为评判标准，考察参赛选手的无人机操控能力和空间判断能力等多项基本技能。

3.2 物流搬运赛：参赛者利用无人机将多种不同规格的“重物”搬运到指定位置，飞行路线中需完成各种指定的动作与任务，考查学生对操控通道的理解与掌握，提升学生的飞行策略规划能力与精细的操控能力。

3.3 第一视角飞行赛：参赛者佩戴第一视角眼镜，操控无人机穿越障碍，根据完成比赛的时间，和穿越障碍物的动作完成情况，得出最终的有效时间。

3.4 团体赛：团体赛分为组装赛和飞行赛两部分，比赛由组装完成度和完成时间、飞行赛道完成度和完成时间作为评判标准。主要考察选手的工程与动手能力、无人机操控能力和空间判断能力。

3.5 空中格斗赛：以无人机团队竞技为主题，通过多位参赛队员之间团队合作，将无人机降落在指定平台并停留一定时间，一旦本方有无人机降落，另两台无人机要协同防守，以撞击、阻挡等手段阻止对方进入。

3.6 接力飞行赛：由飞行赛道完成度和完成时间作为评判标准。主要考察参赛选手的无人机操控能力、空间判断能力和团队协作能力。

3.7 编程挑战赛：根据拿到的编程考题，通过使用Scratch等程序语言进行程序编写，控制无人机完成考题任务，以完成度及完成时间作为评判标准。

3.8 编队飞行赛：以无人机编程舞蹈为主题，对无人机舞蹈的创意、表现力、音乐理解力等方面进行评判。按照自己的创意主题，结合选定音乐，通过使用Scratch程序语言进行程序编写，控制多架无人机编队表演。