時間：2023-08-20 14:39:19
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇航空航天測控技術(shù)，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
關(guān)鍵詞：XML；數(shù)據(jù)體制；統(tǒng)一標準化；航天測控網(wǎng)統(tǒng)一系統(tǒng)；綜合服務(wù)應(yīng)用平臺
中圖分類號：TN915.4—34文獻標識碼：A文章編號：1004—373X（2012）18—0099—03
數(shù)據(jù)是航天測控系統(tǒng)處理和應(yīng)用的核心[1]。隨著我國航天測控事業(yè)的不斷發(fā)展，整個航天測控系統(tǒng)將發(fā)展成為以中繼衛(wèi)星為中心的天基測控網(wǎng)，以陸地測站為中心的陸基測控網(wǎng)和以測量船站為中心的?；鶞y控網(wǎng)三個相對獨立的測控系統(tǒng)[2—3]，而且各方用戶對整個系統(tǒng)提供綜合應(yīng)用服務(wù)的需求也不斷提高?，F(xiàn)有傳統(tǒng)的航天測控數(shù)據(jù)體制，采用約定字段數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用模式，使得的數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用都較受限制。為此，構(gòu)建一個統(tǒng)一化、標準化的數(shù)據(jù)體制，實現(xiàn)整個測控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標準化處理和應(yīng)用，將對我國航天測控事業(yè)的進一步發(fā)展具有重要意義。隨著XML（eXtensibleMarkupLanguage）相關(guān)協(xié)議標準和應(yīng)用技術(shù)的不斷成熟，使XML逐漸成為一種處理應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的標準[4—5]。
1現(xiàn)有傳統(tǒng)航天測控數(shù)據(jù)體制分析
現(xiàn)有傳統(tǒng)的航天測控系統(tǒng)采用約定字段數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)體制，這種體制在數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用方面，都有其自身的局限性。
1.1數(shù)據(jù)處理方面
在以約定字段數(shù)據(jù)包為核心的數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者需要按照約定的格式填寫各個字段，建立完整的數(shù)據(jù)包并發(fā)送給數(shù)據(jù)的消費者。數(shù)據(jù)的消費者首先要按照約定的格式，從數(shù)據(jù)包中分解出各個數(shù)據(jù)字段，最終得到各個應(yīng)用數(shù)據(jù)，然后才能對這些數(shù)據(jù)進行處理[6]。這種數(shù)據(jù)處理方式有幾個明顯的不足：一是數(shù)據(jù)處理的代碼耦合度高，為針對不同任務(wù)而進行的軟件維護設(shè)計將要求對軟件代碼的重新修改與測試，從而影響了軟件的可重用性和模塊化；二是不同數(shù)據(jù)處理單元之間的接口復(fù)雜，標準不統(tǒng)一。假設(shè)有n個模塊要進行信息交互，則會存在Cn2個接口，這使得數(shù)據(jù)的交互和集成變得十分困難。
此外，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)體制對數(shù)據(jù)的處理不能有效區(qū)分實時與非實時數(shù)據(jù)，實際可用數(shù)據(jù)處理資源無法實現(xiàn)合理分配，傳輸帶寬的彈性較小。
1.2數(shù)據(jù)應(yīng)用方面
數(shù)據(jù)應(yīng)用以數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ)。一方面基于約定字段數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)體制限制了系統(tǒng)對底層數(shù)據(jù)的處理方式和處理能力，從而影響了數(shù)據(jù)應(yīng)用的可實現(xiàn)行和豐富性；另一方面，在傳統(tǒng)的航天測控數(shù)據(jù)體制下，不同測控網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交互僅僅只解決了基本的數(shù)據(jù)鏈路和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層的設(shè)計與處理較少。同時，數(shù)據(jù)的傳輸與網(wǎng)絡(luò)特性單一，使得系統(tǒng)對通信資源的分配和利用力不從心，系統(tǒng)可統(tǒng)一應(yīng)用的數(shù)據(jù)范圍和綜合性較受限制，不利于系統(tǒng)的適應(yīng)性和拓展性發(fā)展。
2基于XML的航天測控數(shù)據(jù)體制
2.1XML的特點
XML是由W3C（WorldWideWebConsortium）的一種標準，是標準通用標記語言（StandardGeneralizedMarkupLanguage，SGML）的一個簡化子集。它具有以下幾個傳統(tǒng)約定數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)不具有的顯著特點[7—8]：
（1）數(shù)據(jù)的自描述性，適用于特定領(lǐng)域的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。
（2）結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，為數(shù)據(jù)顯示和處理提供標準的處理方式。
（3）豐富的網(wǎng)絡(luò)傳輸特性，可作為性能良好的通信協(xié)議。
（4）成熟的XML應(yīng)用標準與處理技術(shù)，如XSL，DOM，SAX，WML，XLink和XPointer等為XML的應(yīng)用拓展提供了技術(shù)支持。
此外，航天測控網(wǎng)的IP化改造，也為XML的技術(shù)實現(xiàn)提供了硬件平臺。
2.2基于XML的航天測控數(shù)據(jù)體制
航天測控數(shù)據(jù)處理按時間的要求不同可分為實時數(shù)據(jù)處理和非實時數(shù)據(jù)處理。實時數(shù)據(jù)處理要求處理速度快，時間短，方法簡單，所使用的數(shù)據(jù)為流數(shù)據(jù)，大多不會重復(fù)使用。非實時數(shù)據(jù)處理流程多，方法精細、復(fù)雜，所使用的數(shù)據(jù)為積累數(shù)據(jù)，大多需要重復(fù)使用。
傳統(tǒng)約定字段數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)處理方式具有實時性強，效率高的特點，而基于XML的數(shù)據(jù)處理模型，標準統(tǒng)一，具有良好的傳輸與網(wǎng)絡(luò)特性?；诖耍瑢τ跍y控網(wǎng)中要求實時處理的數(shù)據(jù)（大部分為單個測控網(wǎng)內(nèi)部的設(shè)備數(shù)據(jù)），采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理機制；而對于非實時處理數(shù)據(jù)（一般包括單個測控網(wǎng)內(nèi)部與測控網(wǎng)之間的交互數(shù)據(jù)），使用XML數(shù)據(jù)格式進行統(tǒng)一標準化的封裝、處理和交互。為此，基于XML的航天測控數(shù)據(jù)體制的測控網(wǎng)信息交互框架如圖1所示。
“旅行者”號的計算機內(nèi)存僅有68Kb，裝配著8軌磁帶機，而新近發(fā)射的航天器已裝配數(shù)碼設(shè)備；“旅行者”號與地面工作人員建立聯(lián)系需要花費很長時間，如果地面發(fā)出的信號以光速出發(fā)，單程抵達“旅行者1”號需要17小時，單程抵達“旅行者2”號需要14小時；此外，“旅行者”號的發(fā)射功率較弱，是通過一個23瓦發(fā)射器與地面進行聯(lián)系，這種功率僅相當于電冰箱保鮮柜的燈泡。
“旅行者”號的主要載荷包括10個儀器，除了“旅行者1”號搭載的等離子勘測儀外，所有載荷設(shè)備均運行正常。
行星射電天文儀和“旅行者1”號紫外線光譜儀負責(zé)數(shù)據(jù)收集，飛行數(shù)據(jù)子系統(tǒng)和一個8軌磁帶機提供數(shù)據(jù)處理功能。飛行數(shù)據(jù)子系統(tǒng)配置每個儀器和控制操作儀器，同時收集工程和科學(xué)數(shù)據(jù)，形成用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式。8軌數(shù)字磁帶機用于記錄高等級PWS數(shù)據(jù)，每隔6個月對這些數(shù)據(jù)進行回放。指令計算機子系統(tǒng)提供序列和控制功能，包括固定程序操作，例如指令解碼、故障檢測、常規(guī)性校正、天線位置信息以及航天器序列信息。位置和銜接控制子系統(tǒng)控制航天器方位，維持高增益天線朝向地球，控制位置調(diào)遣和定位掃描平臺。
上行通信系統(tǒng)是通過S-波段進行傳輸，而X-波段發(fā)射器提供下行遙感勘測，并提供高等級等離子體波數(shù)據(jù)回放。探測器所有數(shù)據(jù)的傳播和接收是通過3.7米高增益天線實現(xiàn)的。
“旅行者”號的電源是由三個放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機提供的，每個探測器當前的功率等級約為315瓦。
目前，兩艘“旅行者”號飛船都依賴美國航空航天局深空網(wǎng)與地球保持聯(lián)系。美國航空航天局深空網(wǎng)是一個覆蓋全球的巨型測控站網(wǎng)絡(luò)，用以支持開展行星際探測，并可以執(zhí)行雷達或射電天文觀測項目。有時深空網(wǎng)也會被用于支持地球軌道衛(wèi)星的測控任務(wù)。
目前深空網(wǎng)共包括三座經(jīng)度間隔120°的大型測控站，分別是設(shè)在美國加利福尼亞州莫哈維沙漠的戈德斯通測控站、西班牙境內(nèi)的馬德里測控站以及設(shè)在澳大利亞堪培拉附近的澳洲測控站。這種覆蓋全球的分布位置讓深空網(wǎng)在開展探測器測控時，隨著地球的轉(zhuǎn)動仍然能夠?qū)δ繕吮３植婚g斷的監(jiān)控。優(yōu)越的地理位置和先進的技術(shù)使美國航空航天局深空網(wǎng)成為目前世界上科學(xué)領(lǐng)域規(guī)模最大、靈敏度最高的深空通信測控系統(tǒng)。
美國航空航天局對太陽系展開的探測行動基本上都是由無人自動探測器完成的，而在此過程中，深空網(wǎng)系統(tǒng)便提供了至關(guān)重要的雙向通信和測控支持，并負責(zé)將探測器獲得的寶貴圖像和其他數(shù)據(jù)資料下載下來。所有的深空網(wǎng)天線都是高靈敏度且可轉(zhuǎn)動的，可以自由調(diào)節(jié)測控角度。
航空航天技術(shù)是信息、能源、制造等綜合性尖端技術(shù)的集合，是一個國家綜合科技實力的象征和衡量標志，在國家的軍事國防中起著中流砥柱的作用。近幾年“神舟”系列載人飛船的成功飛行，以及我國首架具有自主知識產(chǎn)權(quán)的噴氣式支線飛機ARJ21總裝下線等，引發(fā)了人們對航空航天技術(shù)領(lǐng)域的極大關(guān)注，而航空航天類專業(yè)更是吸引了不少同學(xué)和家長的眼球，被同樣懷揣飛天夢想的考生所追捧。
學(xué)科優(yōu)勢助推人才起飛
航空航天類專業(yè)主要研究飛行器的結(jié)構(gòu)、性能和運動規(guī)律，培養(yǎng)如何把飛行器設(shè)計制造出來并送上太空的工程技術(shù)專業(yè)人才。從狹義上講，航空航天類專業(yè)包括飛行器設(shè)計與工程、飛行器動力工程、飛行器制造工程、飛行器環(huán)境與生命保障工程、探測制導(dǎo)與控制技術(shù)等主體學(xué)科專業(yè)。然而，無論是飛機還是航天飛行器，都是綜合科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶，涉及材料、電子通訊設(shè)備、儀器儀表、遙控遙測、導(dǎo)航、遙感等諸方面。因此從廣義上講，材料科學(xué)與工程、電子信息工程、自動化、計算機、交通運輸、質(zhì)量與可靠性工程等都是航空航天技術(shù)不可或缺的學(xué)科專業(yè)。隨著航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，近年來又催生出航天運輸與控制、遙感科學(xué)與技術(shù)等新興專業(yè)。
航空航天類專業(yè)對同學(xué)們的要求是“厚基礎(chǔ)、強能力，高素質(zhì)、重創(chuàng)新”。同學(xué)們要學(xué)習(xí)和掌握航空航天技術(shù)的基礎(chǔ)理論和知識，接受航空航天飛行器工程方面的系統(tǒng)訓(xùn)練，通過各種實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，可具備堅實的理論基礎(chǔ)，良好的實踐能力和分析、解決問題的能力，以及創(chuàng)新能力。畢業(yè)生在數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、計算機等方面的基礎(chǔ)比較扎實，在邏輯、分析、空間想象力、推理等思維上優(yōu)勢明顯，知識面寬，適應(yīng)力強，發(fā)展?jié)摿Υ?。本科畢業(yè)生考取研究生的比例很高，申請國外大學(xué)獎學(xué)金的成功率也較高。
有同學(xué)認為航空航天類專業(yè)就業(yè)覆蓋面窄，如果畢業(yè)后不能進入航空航天類企業(yè)，就很難找到專業(yè)對口的工作。其實不然，航空航天高科技輻射國民經(jīng)濟各個部門，航空航天類專業(yè)扎實的工程技術(shù)理論與實踐基礎(chǔ)平臺，促成了其拓展性寬、應(yīng)用性強、適用面廣的專業(yè)特點?？晒┊厴I(yè)生選擇的對口職業(yè)有很多，如飛行器設(shè)計、制造人員，科研機構(gòu)研究人員，國防部門研究管理人員，各級政府部門負責(zé)航空航天相關(guān)工作的研究管理人員，民航企事業(yè)單位的技術(shù)管理人員等。畢業(yè)生不僅可從事航空航天等領(lǐng)域的設(shè)計、制造、研發(fā)、管理等工作，還可在民航、船舶、能源、交通、信息、輕工等其他國民經(jīng)濟領(lǐng)域施展才華，像微軟、IBM、貝爾、方正、海爾等知名企業(yè)都曾紛紛到航空航天院校招賢納才。很多民用部門也都點名要航空航天類專業(yè)的畢業(yè)生，認為他們基礎(chǔ)扎實、學(xué)以致用。
行業(yè)繁榮點燃人才需求
航空航天科技工業(yè)是知識密集和技術(shù)密集的高技術(shù)領(lǐng)域，航空航天技術(shù)的廣泛應(yīng)用影響到政治、經(jīng)濟、軍事、科技、文化及通信、氣象、能源、探測等領(lǐng)域，成為社會進步的強大動力。從世界范圍來看，航空航天科技工業(yè)是朝陽產(chǎn)業(yè)，在提升國家整體科技水平和綜合國力方面起著龍頭的作用。
我國經(jīng)濟的快速發(fā)展為航空航天工業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。國務(wù)院公布的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，關(guān)于大型飛機、高分辨率對地觀測系統(tǒng)、載人航天工程與探月工程等航空航天領(lǐng)域范疇的工程便占到16個重大專項中的4項。未來我國航空航天發(fā)展將重點開發(fā)大型飛機設(shè)計與制造成套技術(shù)，載人航天實現(xiàn)航天員出艙進行航天器交會對接試驗活動，直至實現(xiàn)登月計劃等。2007年大飛機項目正式上馬，給我國的航空業(yè)帶來了空前繁榮，帶活了一批航空類企業(yè)，也為航空航天類專業(yè)畢業(yè)生帶來了良好的機遇。
航空航天科技工業(yè)極具發(fā)展前景，對人才的需求會持續(xù)旺盛。據(jù)統(tǒng)計，2011年最被看好的12類專業(yè)之航空航天產(chǎn)業(yè)將引發(fā)對航空航天人才的巨大需求，包括航空航天經(jīng)營管理，航空航天飛機總體設(shè)計與研發(fā)、發(fā)動機研發(fā)與制造，零部件研發(fā)與設(shè)計，航空航天新材料研發(fā)、制造及總裝技術(shù)、計量檢測技術(shù)、航空航天電子電器設(shè)備設(shè)計開發(fā)、信息及測控技術(shù)，航空航天生物技術(shù)、航空適航管理、航空維修改裝，以及航空航天產(chǎn)品光電通信技術(shù)、能源系統(tǒng)設(shè)計、力學(xué)及環(huán)境工程、計算機、仿真、可靠性技術(shù)等領(lǐng)域在內(nèi)的專業(yè)人才缺口巨大。有關(guān)人士根據(jù)教育部公布的相關(guān)信息歸納出的“最出人意料的十個高就業(yè)專業(yè)”，便將航空航天類專業(yè)列入其中。
上海作為我國新支線飛機和未來大型民用飛機設(shè)計總裝基地和重要的航天基地，舉辦了“上海航展”，展會上舉行了航空航天人才大型招聘會。據(jù)航展招聘組負責(zé)人介紹，目前航空航天項目需要大量人才，僅空客A380一個項目組的技術(shù)人員需求數(shù)量就超過六千人，而我國這方面人才缺口非常大。
近年來，以航天科技，科工集團，航空一、二集團等為代表的航空航天類企事業(yè)單位生產(chǎn)和科研任務(wù)飽滿，條件大為改善，待遇提高很快，一些單位的員工年薪可達十幾萬，稍差一些的單位其員工薪資待遇也可達到當?shù)刂猩纤?。航空航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，無異于為年輕學(xué)子的成長搭建了理想的平臺。像航天空間設(shè)計研究院、航空材料研究院等單位都炙手可熱，受到重點院校畢業(yè)生的青睞。畢業(yè)生就業(yè)地域以北京、上海、西安、成都、沈陽、哈爾濱、深圳等省會及核心城市為主。
從個人長遠發(fā)展來看，在航空航天類企事業(yè)單位工作，發(fā)展前景好，待遇高，成長快。隨著載人飛船、探月工程、大飛機等重大項目的深入實施，必將有越來越多的青年才俊在鍛煉中脫穎而出。
報考提示
我國目前開設(shè)航空航天類專業(yè)的重點院校有北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)等。近年來，清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、廈門大學(xué)等也相繼設(shè)置了此類專業(yè)。開設(shè)航空航天類專業(yè)的普通院校有南昌航空工業(yè)學(xué)院、沈陽航空工業(yè)學(xué)院、鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院、中北大學(xué)、中國民航大學(xué)等。由于各個院校的發(fā)展歷史、層次、實力不同，學(xué)科專業(yè)水平差異也較大，同學(xué)們應(yīng)注意了解自己感興趣的院校，根據(jù)自身實力，準確定位，合理選擇。
學(xué)習(xí)航空航天類專業(yè)以及將來從事航空航天技術(shù)工作，需要具備較強的學(xué)習(xí)鉆研及動手能力，要求同學(xué)們的數(shù)理化基礎(chǔ)扎實，邏輯思維能力較強，嚴謹求實，樂于鉆研。同學(xué)們應(yīng)從實際出發(fā)，量體裁衣。
一些考生和家長誤以為報考航空航天類專業(yè)，體檢的標準要按照軍檢的標準來進行，其實不然。航空航天類專業(yè)主要是培養(yǎng)航空航天領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人才，對考生的身體狀況沒有特殊要求，同學(xué)們只要符合《普通高等學(xué)校招生體檢指導(dǎo)意見》，就可放心報考。
關(guān)鍵詞:LED點陣;串行接口;單片機
中圖分類號:TM938 文獻標識碼:B
The Circuit Design of LED Lattice Screen Driven by CH451
GE Chao1, WANG Lei2
(1. College of Information Hebei Polytechnic University, Tangshan Hebei 063009,China;
2. Department of Information Engineering Tangshan College, Tangshan Hebei 063009,China)
Abstract: 64-bit LED lattice or 8-bit digital tube can be driven dynamically by CH451. The chip can easily be adopted by 1 line or cascade of 4-wire serial interface to exchange data with the SCM. It has the characteristic of fast speed, small power consumption and simple operation. The characteristic and the using method of CH451 were introduced, and the examples of hardware and software design were given.
Keywords:LED lattice; serial interface; single chip microcomputer
引 言
LED點陣顯示是集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的新型顯示方式,由于其具有壽命長、動態(tài)范圍廣、工作穩(wěn)定可靠、低功耗和響應(yīng)快速等優(yōu)點,成為眾多顯示媒體中的佼佼者,是戶外顯示的理想選擇。用CH451芯片驅(qū)動LED點陣有以下特點:速度快、功耗小、動態(tài)顯示掃描控制、直接驅(qū)動64位LED點陣,并可以軟件控制LED的亮度,以減小功耗。CH451可以通過1線或者可以級聯(lián)的4線串行接口與單片機等控制器交換數(shù)據(jù)。CH451的串行接口是由硬件實現(xiàn)的,控制器可以頻繁地通過串行接口進行高速操作,而絕對不會降低CH451的工作效率。用它設(shè)計的電路,不僅軟硬件設(shè)計簡單,而且功耗低、響應(yīng)速度快、驅(qū)動能力強、占用的I/O口線較少,是一種性價比高、應(yīng)用靈活的設(shè)計方案。
1 CH451的使用說明
CH451內(nèi)部具有8個8位的數(shù)據(jù)寄存器,用于保存8個字數(shù)據(jù),分別對應(yīng)于CH451所驅(qū)動的8組、每組8個發(fā)光二極管,并且支持數(shù)據(jù)寄存器中的字數(shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán),支持各數(shù)碼管的獨立閃爍控制,在字數(shù)據(jù)左右移動或者左右循環(huán)移動的過程中,閃爍控制的屬性不受影響。CH451具有硬件實現(xiàn)的高速4 線串行接口,包括4 根信號線:串行數(shù)據(jù)輸入線DIN、串行數(shù)據(jù)時鐘線DCLK、串行數(shù)據(jù)加載線LOAD、串行數(shù)據(jù)輸出線DOUT。DIN 用于提供串行數(shù)據(jù),高電平表示位數(shù)據(jù)1,低電平表示位數(shù)據(jù)0,串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前,高位在后;DCLK 用于提供串行時鐘,CH451 在其上升沿從DIN 輸入數(shù)據(jù),在其下降沿從DOUT輸出數(shù)據(jù)。CH451 內(nèi)部具有12 位移位寄存器,在DCLK 的上升沿,DIN 上的位數(shù)據(jù)被移入移位寄存器的最高位寄存器,以此類推,原次低位數(shù)據(jù)移入最低位寄存器,在該上升沿后的第一個下降沿,原次低位數(shù)據(jù)從DOUT 輸出。CH451 允許DCLK 引腳的串行時鐘頻率大于10MHz,從而可以實現(xiàn)高速串行輸入輸出;LOAD 用于加載串行數(shù)據(jù),CH451 在其上升沿加載移位寄存器中的12 位數(shù)據(jù),作為操作命令分析并處理。CH451可以動態(tài)驅(qū)動8×8的LED點陣,點陣的所有列通過串接的限流電阻R1 連接CH451的列驅(qū)動引腳SEG0～7,點陣的所有行分別由CH451的DIG0～7引腳進行驅(qū)動。串接限流電阻R1 的阻值越大則段驅(qū)動電流越小,數(shù)碼管的顯示亮度越低。R1 的阻值一般在60~400Ω之間,在其它條件相同的情況下,應(yīng)該優(yōu)先選擇較大的阻值。
2 軟硬件設(shè)計實例
2.1 硬件電路
P1口的P1.5、P1.6、P1.7用來控制LED點陣的顯示,分別接到LOAD、DIN和DCLK腳。4個8×8 LED陣列組成16×16的點陣屏模塊,如果要顯示一個漢字,只要將32字節(jié)的點陣數(shù)據(jù)通過8次48位的加載字數(shù)據(jù)命令送給CH451就可以了。由于是4個CH451 級聯(lián),所以每個操作命令都必須是48 位數(shù)據(jù),最后由LOAD 信號線輸出上升沿通知所有的CH451加載各自的命令數(shù)據(jù)。
2.2 顯示驅(qū)動程序
定義數(shù)組存放顯示數(shù)據(jù),CPU復(fù)位后,調(diào)用CH451_Write函數(shù)對CH451進行寫命令數(shù)據(jù)操作。
寫12bit控制字函數(shù):
void CH451_Write(unsigned short cmd)
{unsigned char i;
CH452_LOAD_CLR;//命令開始,LOAD=0
for(i=0;i!=12;i++) //送入12位數(shù)據(jù),低位在前,
{CH452_DCLK_CLR;
CH452_DIN=cmd&1;//“&”按位左移
CH452_DCLK_SET; //上升沿有效
cmd=cmd>>1;//“>>”按位右移
}
CH452_LOAD_SET; //加載數(shù)據(jù),LOAD上升沿
}
3 結(jié) 論
從以上例子可以看出,用CH451設(shè)計LED點陣驅(qū)動電路,硬件和軟件的設(shè)計都不存在復(fù)雜的技術(shù)問題,特別是軟件設(shè)計。因此,在I/O口線較為緊張的情況下,這不失為一種解決方案,且具有很好的性價比。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：測控類；課程群；綜合實驗；設(shè)計型實驗；自主實驗
作者簡介：王揚揚（1979-），女，遼寧海城人，沈陽航空航天大學(xué)自動化學(xué)院，工程師；許謹（1977-），男，陜西禮泉人，沈陽航空航天大學(xué)自動化學(xué)院，工程師。（遼寧 沈陽 110136）
基金項目：本文系沈陽航空航天大學(xué)教學(xué)改革項目（項目編號：JG120702EZ）的研究成果。
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0145-02
我國的高等教育正進一步強調(diào)加強本科工程技術(shù)型人才的培養(yǎng)，提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。沈陽航空航天大學(xué)針對新形勢要求及自身的辦學(xué)特點，加大了改革的力度。通過課程改革，設(shè)立創(chuàng)新班，實施創(chuàng)新訓(xùn)練計劃，增加課外實踐訓(xùn)練學(xué)分等多種靈活措施，因材施教，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。這些措施必須依靠實驗教學(xué)實現(xiàn)，原有的實驗教學(xué)模式已不能適應(yīng)現(xiàn)代大學(xué)的教學(xué)需求。
因此，針對自動化學(xué)院的主要專業(yè)方向測試控制，研究和開發(fā)測控類課程群的綜合實驗教學(xué)模式，通過實驗教學(xué)的改革，引導(dǎo)學(xué)生的興趣愛好，提高他們的實踐能力，實現(xiàn)校門到廠門的完美對接，增強就業(yè)競爭力并擴大就業(yè)領(lǐng)域。
一、現(xiàn)有綜合性、設(shè)計性實驗存在的問題
目前國內(nèi)各高校的實驗教學(xué)均非常注重學(xué)生設(shè)計能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，在保留一定比例的驗證性實驗的基礎(chǔ)上，普遍加大了綜合性設(shè)計實驗的比重。[1-3]
綜合性設(shè)計實驗的最大特點是，教師只給出實驗任務(wù)和目的，學(xué)生結(jié)合一門課程的若干理論知識獨立自主地設(shè)計實驗方案和實驗步驟。教師評定學(xué)生的方案，并指導(dǎo)學(xué)生完成實驗。例如測控技術(shù)課程中的溫度閉環(huán)控制實驗，要求學(xué)生利用課堂中學(xué)習(xí)的PWM驅(qū)動、ADC0809工作原理、PID控制算法、數(shù)據(jù)預(yù)處理和監(jiān)控程序設(shè)計等理論設(shè)計和搭建實驗線路，獨立設(shè)計單片機控制程序并進行實驗調(diào)試。
這類實驗雖然在一定程度上體現(xiàn)了學(xué)生的自主性，但目前在實際操作中仍存在下列問題。
1.缺少課程間的聯(lián)系，無法從系統(tǒng)的高度把握所學(xué)知識
在生產(chǎn)實踐中，一個測試系統(tǒng)包括傳感器、測量電路、計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號分析處理系統(tǒng)、顯示和記錄系統(tǒng)，并與被測對象的專業(yè)知識、生產(chǎn)工藝、機械原理、系統(tǒng)動力學(xué)等緊密結(jié)合，需要多門課程的理論支撐。但是現(xiàn)有的綜合性設(shè)計實驗隸屬于單門課程，只涉及其中的一個或兩個模塊，系統(tǒng)各模塊之間的聯(lián)系被割裂，學(xué)生不能全面了解設(shè)計的根本目的。
2.實驗設(shè)備落后，制約實驗效果
因為實驗依托傳統(tǒng)的實驗箱，所以試件選擇、方案設(shè)計受到實驗箱本身的固化模塊和設(shè)計指標的限制，方案設(shè)計的選擇余地不大。此外，實驗設(shè)備的更新較慢，不能適應(yīng)新技術(shù)和新方法的應(yīng)用。
3.實驗對象抽象，實驗結(jié)果不直觀
以溫度閉環(huán)控制實驗為例，實驗元器件被封裝在實驗箱中，學(xué)生只能通過引出的部分排線引腳搭接模擬電路，通過改變控制程序中的PID參數(shù)，由上位機的溫度變化曲線反映溫度控制效果。雖然在實驗電路和實驗程序的設(shè)計上，實現(xiàn)了學(xué)生的自主設(shè)計，但是與實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)的聯(lián)系不緊密，學(xué)生對完整測控系統(tǒng)的實際運行情況沒有直觀感受，難以激發(fā)興趣。
4.自主學(xué)習(xí)的空間受到限制
由于實驗學(xué)時有限，使自主學(xué)習(xí)的空間受到限制，教師的講解和指導(dǎo)仍在綜合設(shè)計實驗中占很大比重，限制了學(xué)生的發(fā)散性思維。如果實驗過程中出現(xiàn)問題，學(xué)生的依賴性較強，缺少分析解決問題的動力，不利于培養(yǎng)獨立工作的能力。
5.實驗考核體系單一
傳統(tǒng)的實驗報告多是填空式的形式，學(xué)生機械地抄寫實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗方案和步驟、實驗結(jié)果等，與工程實際的技術(shù)文件有很大區(qū)別。不能深入總結(jié)實驗過程，分析實驗結(jié)果并形成工程技術(shù)文件。
針對上述問題，對測控類課程群的實驗課程進行改革研究，探討更貼近生產(chǎn)實踐的綜合實驗教學(xué)模式。
二、基于課程群的綜合實驗教學(xué)模式
1.基于課程群的綜合實驗課程的目的和配置方式
研究測控類課程群的綜合實驗教學(xué)模式，打破單門課程的界線，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用多門課程（電子電路，工業(yè)企業(yè)自動化，微機原理及其應(yīng)用，傳感器與測試技術(shù)，工程力學(xué)，工程制圖等）的背景知識，獨立設(shè)計小型工程系統(tǒng)的能力。
以課程群為基礎(chǔ)設(shè)計實驗課程，根據(jù)理論課課程群的培養(yǎng)方案，整合實驗課程。對只涉及單門課程基本理論的基礎(chǔ)類實驗，列為課內(nèi)實驗，實驗成績作為平時表現(xiàn)計入最后的課程總成績。課內(nèi)實驗以驗證實驗為主，主要引導(dǎo)學(xué)生入門，訓(xùn)練使用實驗器材的基本技能并且培養(yǎng)嚴謹?shù)膶嶒炞黠L(fēng)。
對綜合多門課程知識的實驗，建立實驗課課程群培養(yǎng)模式，以創(chuàng)新訓(xùn)練課或課外實踐訓(xùn)練課的形式單獨設(shè)置學(xué)分。根據(jù)一個實際生產(chǎn)測控系統(tǒng)的生產(chǎn)流程分解成若干模塊，采取模塊化逐段教學(xué)方式，開設(shè)時間和開設(shè)內(nèi)容不必受單門理論課程的限制，可跨課程、跨學(xué)年開設(shè)，[4]實驗學(xué)分以學(xué)分制方式統(tǒng)計，完成一個模塊，教師給出一個成績，最終在規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定的學(xué)分要求。
2.實驗課課程群的具體實施方法
（1）實驗內(nèi)容設(shè)計。設(shè)計若干系統(tǒng)項目，例如流程工業(yè)的軋機控制，汽車生產(chǎn)裝配線控制，橋梁、機車等設(shè)備的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析和振動測試，智能小車的控制等等。學(xué)生可根據(jù)興趣自由選擇一個題目。另外，增開工程制圖、電子制作技能和虛擬軟件等實踐課，使學(xué)生熟練掌握虛擬器件的設(shè)計和電氣原理圖、電氣接線圖和電氣安裝圖等完整工程圖樣的繪制；學(xué)會電子元件選擇和檢測，電路版的設(shè)計與制作，進行組立調(diào)試及試運轉(zhuǎn)實驗。要求學(xué)生根據(jù)所選題目，按照工程實際項目的要求，進行仿真設(shè)計驗證，實際制作相應(yīng)的電源、放大電路、檢測、控制、接口、通訊和傳動等一系列模塊，有步驟地完成系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、施工、調(diào)試與測試，技術(shù)文件的編制。通過各種實驗?zāi)K的開發(fā)，既鍛煉了學(xué)生的動手能力，又增加了實驗設(shè)備的數(shù)量和使用范圍，學(xué)生可靈活組合各模塊，用于不同的實驗項目。這種直觀具體的學(xué)習(xí)成果會極大地激發(fā)學(xué)生的興趣。
（2）教學(xué)模式。實驗教學(xué)模式以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主，教師可以做啟發(fā)式的答疑解惑。例如原有的PID控制實驗，學(xué)生只是簡單調(diào)整控制參數(shù)，通過觀察控制曲線的變化驗證經(jīng)典的PID控制口訣，而自主式實驗教學(xué)要求學(xué)生將PID控制應(yīng)用到一個真實的對象上，學(xué)生可以用PID控制小車按某一規(guī)定路線行走，也可以用PID控制一個密閉容器內(nèi)的溫度變化。通過直觀的實驗結(jié)果加深理論理解，了解控制環(huán)節(jié)對系統(tǒng)整體性能的影響，學(xué)會從系統(tǒng)角度設(shè)計實驗方案。此外，還要學(xué)會自主分析實驗過程中出現(xiàn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生利用專業(yè)知識分析問題，根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能，分模塊逐段檢測，并能使用專用工具和各種檢測設(shè)備（數(shù)顯萬用表、示波器等）確定問題的位置和原因。通過實驗失敗和成功的切身體驗，掌握科學(xué)研究、生產(chǎn)實踐的一般規(guī)律和方法，真正做到授之以“漁”。
（3）改革實驗考查方法。以工程技術(shù)文件撰寫和答辯的方式評定學(xué)生的實驗成績，同時培養(yǎng)學(xué)生的表達能力和編制工程技術(shù)文件的能力。
（4）實驗改革的模式。根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)計劃的不同，在沈陽航空航天大學(xué)自動化學(xué)院，選擇部分學(xué)生分兩種模式進行實驗改革的嘗試。
第一種模式的研究對象為大二大三課外興趣活動學(xué)習(xí)小組的學(xué)生。這些學(xué)生已經(jīng)過主干專業(yè)課和多項基礎(chǔ)實驗的學(xué)習(xí)，按傳統(tǒng)的培養(yǎng)計劃完成了大部分學(xué)分要求，并且通過興趣小組的培訓(xùn)掌握了基本實踐技能，因此對他們直接進行工程系統(tǒng)綜合實踐的訓(xùn)練。依托大綱中的實踐環(huán)節(jié)“綜合能力培養(yǎng)和創(chuàng)新思維訓(xùn)練”，教師或者學(xué)生自主設(shè)計一些與工程應(yīng)用結(jié)合較緊密的題目，如“智能機器人避障”，“車輛載荷測試”等，幾個學(xué)生為一組完成任務(wù)，具體過程分為以下幾個階段：第一階段，系統(tǒng)需求分析；第二階段，總體方案設(shè)計；第三階段，系統(tǒng)安裝施工；第四階段，調(diào)試與測試；最后，答辯和技術(shù)文件的編制。經(jīng)過近一年的教學(xué)改革實踐，在2012年的飛思卡爾杯智能車大賽上，三組學(xué)生分別取得了二、三等獎在2013年的沈陽市第四屆“福田杯”智能機器人大賽中取得了第一名的好成績。
第二種模式以2012年9月1日入學(xué)的自動化學(xué)院創(chuàng)新班為實施改革的對象。第一階段，緊密結(jié)合新的培養(yǎng)計劃，進行專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)理論課的基礎(chǔ)類實驗訓(xùn)練，認知電子元器件的使用檢測；第二階段，訓(xùn)練工程制圖和電子制作技能，通過簡單電路的設(shè)計制作，加深基礎(chǔ)理論的理解，提高動手能力；第三階段，加入高年級學(xué)生的興趣小組，參加大學(xué)生競賽、[5]課外實踐訓(xùn)練等活動，了解開發(fā)工程系統(tǒng)的工作流程；最終，自己獨立承擔一個小型工程項目的設(shè)計開發(fā)。這些學(xué)生由于接受培訓(xùn)的時間較短，目前還不能最終檢驗基于課程群的綜合實驗教學(xué)的改革成果，但通過新教學(xué)模式的學(xué)習(xí)，學(xué)生們已進入高年級學(xué)生負責(zé)的興趣小組，開始參與學(xué)校的智能拉力車比賽，其接受新知識的能力和速度都較往屆學(xué)生有大幅度提高，工程意識和動手能力都顯著增強。
三、結(jié)論
這種課程群綜合實驗的教學(xué)模式把工程技術(shù)的總體思想滲透給學(xué)生，使他們在實驗中形成團隊意識、創(chuàng)新意識、科研意識和工程意識，了解現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)流程，接受工業(yè)生產(chǎn)的基本訓(xùn)練，增加工程實踐能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生的知識和技能適應(yīng)于生產(chǎn)和科學(xué)研究的很多領(lǐng)域，例如航空、石化、鋼鐵、汽車和輕工業(yè)生產(chǎn)的流程控制；橋梁、建筑、航空和機車等設(shè)備的應(yīng)力或結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析；設(shè)備的安全檢測和故障診斷，空氣壓縮機和汽輪機等大型回轉(zhuǎn)機械的振動監(jiān)測等等。學(xué)生動手開發(fā)的設(shè)備也為實驗室設(shè)備的更新改造作出貢獻。
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泛華恒興與泛華測控
談到泛華恒興，圈內(nèi)人第一個想到的是成立已經(jīng)15年的北京中科泛華測控技術(shù)有限公司（簡稱泛華測控），兩家公司之間其實保持著密切又獨立的關(guān)系。與專注產(chǎn)品銷售和業(yè)務(wù)的泛華測控不同，作為一家獨立的企業(yè)，泛華恒興致力于為各行業(yè)用戶，尤其是“航空、航天和軍工領(lǐng)域”高科技企業(yè)提供自己設(shè)計研發(fā)的專業(yè)測試測量解決方案和成套檢測設(shè)備。高向東對兩家企業(yè)的關(guān)系描述比較直接，泛華恒興的主要任務(wù)就是設(shè)計和生產(chǎn)產(chǎn)品，而泛華測控則負責(zé)原來的產(chǎn)品業(yè)務(wù)，兩家企業(yè)的定位和分工有著明顯的不同。
作為一個技術(shù)和經(jīng)驗的傳承者，泛華恒興的業(yè)務(wù)立足于測試測量領(lǐng)域，其產(chǎn)品涵蓋機、電、軟件和系統(tǒng)級自主產(chǎn)品及環(huán)境試驗設(shè)備；涉及的行業(yè)包括：ATE產(chǎn)品、旋轉(zhuǎn)機械（發(fā)動機故障檢測）、遙測遙控和數(shù)傳、工程教育產(chǎn)品、系統(tǒng)及工具級軟件、硬件產(chǎn)品及技術(shù)。泛華恒興提供的專業(yè)和完善的測控產(chǎn)品開發(fā)、銷售、集成、校準和培訓(xùn)等服務(wù)，有助于用戶實現(xiàn)更精準、更高要求的測試測量任務(wù)。
技術(shù)先導(dǎo)，質(zhì)量為本，服務(wù)取勝
測試測控市場的準入門檻很高，這也是中國企業(yè)很難進入該行業(yè)并生存下來的原因之一。“沒有核心技術(shù)的支撐，在這個市場根本沒有一點競爭力”，作為自動化專業(yè)畢業(yè)的高向東對技術(shù)實力有著清醒的認識，泛華恒興在成立之初，就建立了陣容強大的技術(shù)研發(fā)團隊，致力于“柔性測試”技術(shù)的研發(fā)，以虛擬儀器技術(shù)為核心，以PXI平臺為基礎(chǔ)，針對市場的現(xiàn)狀，特別是行業(yè)市場的特點和國防航空航天應(yīng)用的特殊需求，泛華恒興融合了測試測量、機電一體化、網(wǎng)絡(luò)通信及平臺軟件等多種技術(shù)，實現(xiàn)測試系統(tǒng)的精確性、可靠性、適應(yīng)性、靈活性和拓展性，推動現(xiàn)代測試技術(shù)在實際應(yīng)用中的快速發(fā)展。高向東認為，基于軟件和虛擬儀器技術(shù)的測試方案與PXI高速總線平臺技術(shù)，在未來很長一段時間內(nèi)，將成為自動測試和測控市場的主流，而這也是泛華恒興最大的技術(shù)優(yōu)勢所在，因此，“在未來一段時間內(nèi)，集中優(yōu)勢力量在快速成長的廣闊市場，才能擁有更大的成功機會。”
泛華恒興對技術(shù)的重視，更體現(xiàn)在公司對人才的渴求上，泛華恒興為了提升自己的技術(shù)實力，組建了上百人的技術(shù)研發(fā)團隊，更是廣泛利用在行業(yè)內(nèi)的各種資源，誠意邀請各個領(lǐng)域的出色人才加盟泛華恒興，“只有擁有了自己的研發(fā)團隊，才能在自己產(chǎn)品開發(fā)上掌控話語權(quán)，更好地滿足客戶提出的要求”，高向東很推崇喬布斯的饑餓營銷策略，也坦言測試行業(yè)需要這樣的危機感給企業(yè)發(fā)展提供動力，“特別是對泛華恒興這樣的新興企業(yè)，我們要對先進技術(shù)永遠保持一種饑餓感”。
當然，對于測試和測控系統(tǒng)來說，僅僅在技術(shù)上有優(yōu)勢是遠遠不夠的，系統(tǒng)的穩(wěn)定性在測試過程中與技術(shù)領(lǐng)先性同樣重要?！皩τ谖覀冏约旱漠a(chǎn)品，質(zhì)量才是第一位的，質(zhì)量是客戶最看重也是一個企業(yè)長期生存的根本。特別是我們的許多用戶屬于國防軍工這樣的領(lǐng)域，有時候質(zhì)量不僅僅影響產(chǎn)品和測試結(jié)果，在戰(zhàn)場和某些場合下，意味著任務(wù)的成敗以及是否犧牲。，泛華人心中其實還有一個更美好的夢想，那就是用泛華恒興的產(chǎn)品幫助國家的航空航天和國防電子產(chǎn)業(yè)更快追趕上國際先進水平，而為了實現(xiàn)這一夢想，可靠的質(zhì)量和技術(shù)積累一個都不能少。
服務(wù)，是外資企業(yè)進入中國后，讓中國人感觸最深的觀念變化。服務(wù)意識，是泛華測控從成立開始就一直在學(xué)習(xí)外資企業(yè)，并且因此培育了一批忠實的老用戶。作為曾經(jīng)在外資企業(yè)工作多年的職業(yè)經(jīng)理人，高向東認為他在外資企業(yè)最大的收獲就是如何為客戶提供貼心的服務(wù)。測試測控是個毛利率較高的行業(yè)之一，其中很大一部分用于服務(wù)成本的支出?！白鲞@個領(lǐng)域，泛華恒興致力于為客戶提供更貼心的服務(wù)”，面對國內(nèi)企業(yè)的競爭，高向東特別強調(diào)了服務(wù)這個競爭優(yōu)勢。 當然，對于服務(wù)的理解并不僅僅是一個營銷策略的問題，“服務(wù)是一個公司整體實力的集中體現(xiàn)”，高向東認為服務(wù)的提升，涉及企業(yè)技術(shù)、管理和產(chǎn)品質(zhì)量等多個方面的問題，而貼心的服務(wù)是收集客戶信息，滿足客戶需求，為客戶開發(fā)定制化的產(chǎn)品，并提供涉及項目實施、維護和售后咨詢等全方位的一個體系，缺少其中任何一環(huán)，都不能讓客戶真正滿意或者成為回頭客。
技術(shù)先導(dǎo)，質(zhì)量為本，服務(wù)取勝，這是在高向東眼中相輔相成的三個重要理念，也是泛華恒興未來實現(xiàn)夢想的重要依托，“缺少任何一環(huán)，不可能在激烈的市場競爭中取得成功?！?/p>
個人與企業(yè)一起騰飛
人才是創(chuàng)造技術(shù)優(yōu)勢的根本，也是企業(yè)成功的核心，在高向東的眼中，泛華恒興對高技術(shù)專業(yè)人才的渴求是永不滿足的。筆者采訪的當天，正值泛華恒興的新員工入職，在入職儀式上，高向東向新員工們表達了自己對他們成長的期待，“個人的成長與企業(yè)的成長是同步的，我們期待的是個人與企業(yè)一起騰飛！”
泛華恒興現(xiàn)在各個業(yè)務(wù)部門的帶頭人和骨干多是從原來各個行業(yè)的高級人才，也有部分是之前泛華測控多年培養(yǎng)出來的，而人才的作用是高向東最愿意和大家分享的?！叭绻覀儧]有請來兩位專門管理生產(chǎn)線的專業(yè)人才，可能到現(xiàn)在為止，我依然會強調(diào)將生產(chǎn)外包，而不是自己組建生產(chǎn)線”高向東對人才的理解就是這么直接，“對于泛華恒興而言，在開始之初，沒有人管理過生產(chǎn)線，不知道怎樣把設(shè)計轉(zhuǎn)化成真正的生產(chǎn)過程，可以說投入生產(chǎn)線的錢并不是問題，如何實現(xiàn)設(shè)計到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化和控制生產(chǎn)產(chǎn)品的合格率只有專業(yè)的人才才能實現(xiàn)，這一點我們這些做測試設(shè)計的人是很難在短期內(nèi)掌握的。”
高向東對人才的渴求體現(xiàn)在他無時無刻不在關(guān)注對泛華恒興有價值人才的挖掘上，經(jīng)常思考對專業(yè)性很強的人才，如何發(fā)揮他們的特長，讓他們的研究能夠轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用價值強的產(chǎn)品，最終增強泛華恒興的產(chǎn)品競爭力。當然更重要的是，他要為吸引和留住人才尋找一條合適的解決之道。
關(guān)鍵詞 課程教學(xué)改革；航空航天類專業(yè)；自動控制原理
中圖分類號 G642.0
文獻標識碼 A
文章編號 1005-4634（2012）05-0048-05
0 引言
《自動控制原理》是航空航天類本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。以筆者所在的北京理工大學(xué)為例，航空宇航科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科下屬的飛行器設(shè)計與工程、航天運輸與控制、飛行器動力工程、武器系統(tǒng)與發(fā)射工程、探測制導(dǎo)與控制技術(shù)等專業(yè)的本科生，均在大三第一學(xué)期必修《自動控制原理》經(jīng)典控制理論部分，包括54個理論課時和10個實驗課時，其任務(wù)是通過對自動控制理論知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對控制系統(tǒng)的分析設(shè)計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。同時，《自動控制原理》還是學(xué)習(xí)測試技術(shù)、飛行器制導(dǎo)與控制技術(shù)、飛行器總體設(shè)計、航天器測控原理等諸多專業(yè)課程的先修課，在航空航天類專業(yè)的本科生培養(yǎng)計劃中占據(jù)著非常重要的地位。
《自動控制原理》的授課模式一般有兩種：一是將經(jīng)典控制理論部分和現(xiàn)代控制理論部分分開講述，先講授經(jīng)典控制后講授現(xiàn)代控制，目前國內(nèi)大部分高等院校均是采用的這種授課模式；二是將經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制融合講授，這種授課模式有助于培養(yǎng)學(xué)生從系統(tǒng)角度、全局高度來思考問題的能力，更利于掌握控制理論的實質(zhì)。由于授課模式的沿襲性及單學(xué)期課時數(shù)的限制，北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)的《自動控制原理》采用了前一種授課模式。授課教師采用A、B角的方式，教師隊伍中有授課近20年的教師，還有剛剛博士畢業(yè)踏上工作崗位的年輕教師，更難能可貴的是，所有授課教師均有出國留學(xué)或訪問的經(jīng)歷，兼通中西教學(xué)模式之長，融蓬勃朝氣與豐富經(jīng)驗于一體。
本文主要是以《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高[2012]4號）中“堅持內(nèi)涵式發(fā)展”、“促進高校辦出特色”、“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”、“提升國際交流與合作水平”等內(nèi)容為指導(dǎo)，結(jié)合北京理工大學(xué)的學(xué)校定位和辦學(xué)特色，以筆者在《自動控制原理》經(jīng)典控制理論部分本科教學(xué)過程中的思考和認識為基礎(chǔ)，對北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)在《自動控制原理》本科教學(xué)改革中的若干有效措施進行總結(jié)和探討。
1 授課內(nèi)容及學(xué)習(xí)過程中存在的問題
1.1《自動控制原理》的授課內(nèi)容
筆者主要講授《自動控制原理》中的經(jīng)典控制理論部分，授課內(nèi)容分為八章，分別是：自動控制系統(tǒng)導(dǎo)論、自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、自動控制系統(tǒng)的時域分析、根軌跡法、頻率法分析、控制系統(tǒng)校正、非線性系統(tǒng)和線性離散系統(tǒng)。其中，前六章和第八章是重點講授內(nèi)容，第七章是一般講授內(nèi)容。就總的講授內(nèi)容來說，有理論性強、新概念多、系統(tǒng)性強、與工程尤其是航空航天工程聯(lián)系緊密的特點，如已列裝或在研的大部分導(dǎo)彈飛行器，其自動駕駛儀的設(shè)計仍主要是在經(jīng)典控制理論的框架下完成的。學(xué)習(xí)過程是先了解控制系統(tǒng)的組成尤其是強調(diào)“反饋”的概念，再根據(jù)實際的控制系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型，然后通過時域法、根軌跡法、頻率法等分析系統(tǒng)性能的優(yōu)劣對比，最后對系統(tǒng)整體性能進行校正和設(shè)計，可以說，整個過程是一個完整的體系，更是一個循序漸進的過程。
1.2《自動控制原理》學(xué)習(xí)過程中的幾點問題
無論哪門課程，講授目的均是希望學(xué)習(xí)者能夠掌握相關(guān)知識的基本原理、分析方法并最終做到靈活運用?？荚嚦煽兪窃u價學(xué)習(xí)者是否達到上述標準的一個參考，但考試成績并不能表明一個學(xué)生是否真正達到了上述標準。為了準確評估《自動控制原理》的講授效果，真正了解該門課程學(xué)習(xí)中可能存在的問題，不但要時刻注意本專業(yè)學(xué)生在修習(xí)過程中的反饋意見，而且要廣泛調(diào)研和閱讀其它學(xué)校和專業(yè)的教師在該門課程上的經(jīng)驗總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合筆者的親身體驗和思考，認為航空航天類專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)《自動控制原理》過程中可能面對的主要問題包括：（1）部分學(xué)生由于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實，對課程中涉及到的數(shù)學(xué)知識產(chǎn)生畏難情緒，進而無法很好地掌握控制系統(tǒng)的分析方法；（2）不能將所學(xué)的控制理論知識與自己專業(yè)的實際案例充分地聯(lián)系起來，這主要是在學(xué)習(xí)過程中接觸專業(yè)案例少造成的；（3）閱讀英文文獻的能力不足，而且這種不足突出表現(xiàn)在缺乏對專業(yè)詞匯的正確理解上，這說明《自動控制原理》需要適度地推進雙語教學(xué)改革；（4）無法將基本理論和計算機輔助設(shè)計軟件MATLAB結(jié)合起來進行更有效地控制系統(tǒng)設(shè)計，即割裂了基本理論和計算機輔助軟件相輔相成、互相印證、互相促進的關(guān)系；（5）從系統(tǒng)角度理解控制系統(tǒng)核心思想的能力不足，即無法做到融會貫通，更談不上靈活運用，這需要授課過程中注意前后串聯(lián)，幫助學(xué)生建立起系統(tǒng)概念。針對上述問題，結(jié)合北京理工大學(xué)辦學(xué)定位和航空航天類專業(yè)《自動控制原理》的授課特色，授課教師均提出了有針對性的改革措施。多年來的教學(xué)實踐證明，這些措施很好地解決了北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)本科生在《自動控制原理》課程中的學(xué)習(xí)問題，增強了學(xué)生對該門課程的學(xué)習(xí)興趣和“自主學(xué)習(xí)”能力。
2 教學(xué)改革的若干舉措
2.1從數(shù)學(xué)基礎(chǔ)抓起
“工欲善其事，必先利其器?！薄蹲詣涌刂圃怼氛n程涉及大量的數(shù)學(xué)知識，如拉氏變換及其逆變換、微分方程、差分方程、復(fù)變函數(shù)理論、Z變換等。毫不夸張地說，扎實的數(shù)學(xué)功底是學(xué)好該課程的基礎(chǔ)。如果學(xué)生缺乏必要的數(shù)學(xué)知識，教師又不能適時補上這個不足的話，很容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的畏難情緒，不可避免地會影響教學(xué)效果。
北京理工大學(xué)授課教師的做法是在《自動控制原理》開課伊始，就給學(xué)生列出所有需要用到的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識。一方面引導(dǎo)學(xué)生重新復(fù)習(xí)這些已經(jīng)學(xué)過的數(shù)學(xué)知識；另一方面，授課教師還會抽出專門的課時來對這些數(shù)學(xué)知識進行復(fù)習(xí)和重點講授。為了不斷加深學(xué)生對這些數(shù)學(xué)知識的理解，在用到相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具時，授課教師都會結(jié)合具體的實例進行更詳細地講述。為了盡可能減少學(xué)生在學(xué)習(xí)中的畏難情緒，北京理工大學(xué)授課教師在考試中堅持“注重概念，弱化計算”的理念，只要學(xué)生思路正確，僅僅是計算錯誤的情況下，盡量少扣或不扣分。
2.2雙語教學(xué)，與國際接軌
開展雙語教學(xué)有助于我國高等教育與國際接軌，是當前教育改革的熱點和重點，同時也得到了教育部等相關(guān)部門的大力支持。在雙語教學(xué)的改革中，有一點需要明確的是，專業(yè)課雙語教學(xué)的目的并不是為了增加學(xué)生的詞匯量，也不是為了提高學(xué)生外語的寫作水平，更不是為了教學(xué)生外語語法，而是為了增強學(xué)生閱讀專業(yè)外文文獻的能力和對專業(yè)知識的理解能力。近年來，英語已經(jīng)逐漸發(fā)展成為全世界通用的語言，最新的科研成果更主要是以英文形式發(fā)表。所以，我國高等教育中大部分的雙語教學(xué)均是采用中文和英文的雙語授課模式。
由于《自動控制原理》涉及到的諸多基本理論和分析方法大都是從國外引進和翻譯過來的，加上國外學(xué)術(shù)界習(xí)慣用人名來命名定理的做法，給國內(nèi)學(xué)生記憶和理解這些理論和方法增加了額外的困難。如用于判定線性系統(tǒng)穩(wěn)定與否的勞斯判據(jù)就是以英國數(shù)學(xué)家Edward John Routh的名字命名的，類似這樣的例子還有很多，這對于習(xí)慣望文生義的國內(nèi)學(xué)生來說，想僅僅從字面意思來理解勞斯判據(jù)本身幾乎是不可能的。有鑒于此，基于航空航天類專業(yè)《自動控制原理》雙語教學(xué)改革的目的主要是為了增加學(xué)生對專業(yè)詞匯認知這一基本的出發(fā)點，決定了航空航天類專業(yè)《自動控制原理》雙語教學(xué)的授課方針應(yīng)以中文為主、英語為輔。具體做法是，每當?shù)谝淮纬霈F(xiàn)新的名詞、原理和方法時，授課教師先用中文進行詳細講解，然后告訴大家這些名詞、原理和方法在英文中的表示方法和來源，并在以后遇到這些名詞、原理和方法時，更多地采用英文表述。如傳遞函數(shù)（Transfer Function）、勞斯判據(jù)（Routh Criterion）、階躍響應(yīng)（Step Response）、脈沖響應(yīng)（Impulse Response）、根軌跡（RootLocus）等，都可以采用這種處理方式。此外，還需要注意引導(dǎo)學(xué)生適量閱讀英文參考書和專業(yè)文獻，由于Katsuhiko Ogata所著《Modern Control Engineer-ing》一書在世界范圍內(nèi)的廣泛被接受性，北京理工大學(xué)同樣推薦學(xué)生將這本書作為英文參考書。
2.3融科研于教學(xué)
隨著我國高等教育改革的不斷實施和深入，昔日的“填鴨式”教學(xué)已逐步被更能激發(fā)學(xué)生“自主學(xué)習(xí)”能力的“啟發(fā)式”、“案例式”教學(xué)所取代。在《自動控制原理》的教學(xué)中，如果只是講授一般的數(shù)學(xué)公式和物理定理，而與實際工程割裂開來的話，很可能出現(xiàn)的后果就是學(xué)生學(xué)習(xí)后不知道用在什么地方，更不知道如何用，更糟糕的情況是學(xué)生在考試后就把所學(xué)的東西全忘掉了。為了避免這一狀況的發(fā)生，有必要將專業(yè)案例、授課教師的科研項目融入日常的教學(xué)工作中去，讓科研帶動教學(xué)、教學(xué)促進科研。
如在第一章講授自動控制系統(tǒng)定義和基本組成的時候，通用的教材是舉一些工業(yè)上常見的例子，像室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)和水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)來引入自動控制的專業(yè)術(shù)語和反饋的概念。這種講授方法是很好的，有利于學(xué)生建立對控制系統(tǒng)組成的直觀概念，并認識到自動控制的核心思想所在。對于航空航天類專業(yè)的學(xué)生來說，在講述通用案例的同時，還可以結(jié)合航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用案例，如引入圖1所示的導(dǎo)彈攻擊飛機的案例。在這個案例中，導(dǎo)彈根據(jù)自己探測到的目標機動特性，依據(jù)一定的制導(dǎo)律生成最佳攻擊曲線，當彈上的測試設(shè)備探測到實際飛行路線和預(yù)定飛行路線出現(xiàn)偏差的時候，彈載計算機會依據(jù)一定的法則生成控制指令，氣動舵機來執(zhí)行這一控制指令，從而達到控制導(dǎo)彈回到預(yù)定飛行路線的目的。按照這一描述可以畫出它的系統(tǒng)方塊圖，如圖2所示，和基本的負反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)（如圖3所示）對應(yīng)起來，預(yù)定飛行路線對應(yīng)給定輸入、彈載計算機對應(yīng)控制器、氣動舵機對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)、導(dǎo)彈就是被控對象、實際飛行路線即是實際輸出、彈載測試設(shè)備即對應(yīng)測量輸出的傳感器。這樣講授下來，由于比較貼近專業(yè)方向，同學(xué)們就很容易理解控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并對輸入、輸出、被控對象、執(zhí)行機構(gòu)、控制器的作用及反饋的概念有了更為直觀和深刻的認識。
在講述控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的時候，大量引入航空航天的專業(yè)案例，尤其是一些因為控制系統(tǒng)設(shè)計失誤或控制系統(tǒng)未能正常工作產(chǎn)生重大損失的失敗案例，對引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣頗有幫助。從教學(xué)的效果看，這些案例的引入，不僅加深了學(xué)生對《自動控制原理》重要性的認識，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)的熱情，同時，還培養(yǎng)了他們對所學(xué)專業(yè)的興趣。在此基礎(chǔ)上，可以注意吸收一些對自動控制理論或應(yīng)用感興趣的學(xué)生提前進入實驗室，并挑選與任課教師負責(zé)項目相關(guān)或者處于航空航天控制前沿的研究方向，如臨近空間飛行器的制導(dǎo)與控制技術(shù)，讓他們自由發(fā)揮，思考和創(chuàng)新，切實培養(yǎng)他們的動手能力。
此外，授課教師要非常注重“基于書本、超越書本”。比如香農(nóng)（Shannon）采樣定理認為：對于一個連續(xù)信號來說，當采樣角頻率是該連續(xù)信號所含最高次諧波頻率兩倍以上的話，即能做到一個周期內(nèi)采樣兩次以上的話，那么經(jīng)采樣后所得到的脈沖序列，就包含了原連續(xù)信號的全部信息，可通過理想濾波器把原信號毫無失真地恢復(fù)出來。這一表述在數(shù)學(xué)理論上是沒有任何問題的，但在實際工程項目中往往是行不通的，比如一個正弦曲線的測試，一個周期里只采樣兩三個點的情況下，幾乎沒有可能復(fù)現(xiàn)原信號。類似于這樣的問題，授課教師需要在授課過程中向?qū)W生特別強調(diào)。
2.4計算機輔助教學(xué)
由于《自動控制原理》在授課過程中涉及到的數(shù)學(xué)公式、圖形（結(jié)構(gòu)圖、框圖、根軌跡圖、伯德圖等）比較多，非常不方便在課堂上進行直接板書，一旦板書不清楚會直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。而這些公式和圖形是非常適合以幻燈片（PPT）的形式來進行表述的，學(xué)生也更樂意看到這種方式。北京理工大學(xué)授課教師同樣采用了以PPT為主的授課模式，配以適當?shù)膭赢?，給學(xué)生一個更為直觀的展示。如在講授動態(tài)性能指標的時候，延遲時間、上升時間、峰值時間、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等名詞的定義并不是那么容易理解，但通過動畫的形式就可以很清楚、明了地向同學(xué)們展示這些概念的不同，學(xué)生反映良好。再比如在講授不同阻尼比情況下二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)特性的時候，只靠文字表述“隨著阻尼比的增大，系統(tǒng)的響應(yīng)越快，但超調(diào)量越大”的話，大部分學(xué)生是比較茫然的。如果換成通過PPT展示給同學(xué)們?nèi)鐖D4所示的響應(yīng)曲線時，就會一目了然，同時，還有助于同學(xué)們掌握零阻尼、欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼等情況下單位階躍響應(yīng)特性的不同。
MATLAB是學(xué)習(xí)《自動控制原理》的學(xué)生必須掌握的一個計算機輔助分析工具。實際上，一個令人引以為傲的事實是，北京理工大學(xué)航空航天類專業(yè)本科生的MATLAB基礎(chǔ)知識都是在《自動控制原理》的課堂上學(xué)到的。由于年輕學(xué)生對新鮮事物天生的好奇感，當他們看到教材上一幅幅精美的圖片是通過MATLAB展示在自己面前的時候，不但會加深他們對所學(xué)知識的理解，更會激發(fā)他們學(xué)習(xí)這門課的熱情。比如講二階欠阻尼系統(tǒng)階躍響應(yīng)的時候，可以首先引導(dǎo)學(xué)生思考一個問題：“既然阻尼比越小，系統(tǒng)響應(yīng)越快，超調(diào)量越大，那怎么來選擇合適的阻尼比呢？”然后再用教學(xué)計算機上裝載的MATLAB畫出圖5，這是阻尼比位于[0.10.9]之間，以上升時間為橫坐標、超調(diào)量為縱坐標的Pareto圖，同時在圖中標示阻尼比分別為0.4、0.707和0.8所對應(yīng)的點。以這個直觀的示意圖做基礎(chǔ)，同學(xué)們就很容易理解為什么工程上一般要求阻尼比在[0.4 0.8]范圍內(nèi)了，再告訴同學(xué)們阻尼比為0.707時控制系統(tǒng)效果最佳，他們也就明白了因果來源。如果更進一步畫出阻尼比分別為0.6、0.707和0.8時候的單位階躍響應(yīng)曲線來，如圖6所示，同學(xué)們就會有一個更加明確和直觀的印象。此外，授課教師還可以通過課下作業(yè)的形式，引導(dǎo)學(xué)生利用課堂所學(xué)知識編程實現(xiàn)更復(fù)雜的響應(yīng)曲線，使學(xué)生可以親身感受到響應(yīng)曲線隨不同參數(shù)變化的規(guī)律，不但可以加深學(xué)生所學(xué)的理論知識，還有助于學(xué)生掌握輔助軟件的用法。
用MATLAB輔助教學(xué)可能會帶來的一個副作用就是，同學(xué)們可能覺得只要掌握MATLAB就可以了，而忽略了自動控制本身的基本原理和定性的分析方法。這是授課教師在教學(xué)過程中需要重點留意并刻意避免的問題之一，北京理工大學(xué)授課教師在每次用MATLAB輔助教學(xué)時，都會強調(diào)基本原理的重要性，同時會刻意用所學(xué)的定性分析方法來評估MATLAB結(jié)果的正確與否，并一再強調(diào)，MATLAB只是一個輔助大家進行控制系統(tǒng)分析的工具，不能取代大家所學(xué)的基本原理和分析方法本身，考試中也不會考這方面的內(nèi)容。
2.5注重前后串聯(lián)，建立系統(tǒng)概念
《自動控制原理》本身的講授內(nèi)容多、跨度時間長，而且學(xué)生同時還在修習(xí)其它課程，所以用在《自動控制原理》這一門課上的時間是極其有限的。而且一般教材也更傾向于將每個章節(jié)的內(nèi)容獨立出來，如僅僅在第二章講述控制系統(tǒng)模型的建立方法，在以后的學(xué)習(xí)中就直接拿現(xiàn)成的傳遞函數(shù)來用；再如第三章講述時域分析法之后，在后續(xù)章節(jié)的講述中幾乎不會再涉及。很可能造成的一個后果就是學(xué)習(xí)過程中常常不清楚各個知識點之間的相互聯(lián)系，也無法真正的做到融會貫通，在遇到實際的工程問題時就會顯得束手無策、不知如何下手。這需要授課教師幫助同學(xué)們理清線索，弄清楚各個章節(jié)之間的因果關(guān)系。
北京理工大學(xué)授課教師在每個章節(jié)開始和結(jié)束的時候都會向?qū)W生展示圖7，告訴大家正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容在圖中什么位置，在整個自動控制原理的框架中起到什么作用，它以哪幾個章節(jié)為基礎(chǔ)、又可以為哪幾個章節(jié)提供幫助。在課程結(jié)束的時候，還會精心選取幾個航空航天專業(yè)的典型案例，讓同學(xué)們以小組為單位形成一個大作業(yè)，這個大作業(yè)涉及到《自動控制原理》所講授的全部核心內(nèi)容，從系統(tǒng)建模到系統(tǒng)性能分析，并發(fā)揮他們自己的獨立思維進行系統(tǒng)的二次設(shè)計，從學(xué)生的反響及實際的教學(xué)效果看，這種做法十分可取。
海陸空系――各領(lǐng)域大顯神通
在交通運輸類專業(yè)里，有一些專業(yè)因開設(shè)院校的不同，培養(yǎng)的人才將適用于不同的交通領(lǐng)域，有的是民航運輸，有的是鐵道公路，還有的是海洋船舶……雖然這些招生專業(yè)名稱相同，但培養(yǎng)目標、主要課程和就業(yè)領(lǐng)域卻有著極大的差異。
【交通運輸】
交通運輸是一個培養(yǎng)具有統(tǒng)籌、管理等方面知識，能在各級交通運輸管理部門、交通運輸單位等從事交通運輸組織、指揮、決策，交通運輸企業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)營管理的高級技術(shù)人才。換句話說，交通運輸?shù)膶I(yè)人才，就是要有合理組織運輸生產(chǎn)以獲得最佳社會與經(jīng)濟效益的基本能力。
交通運輸專業(yè)具有極強的交叉性，首先體現(xiàn)在學(xué)科性質(zhì)上――既有一般工科特性，又有管理學(xué)科特性，還有系統(tǒng)工程學(xué)科特性。比如開設(shè)的專業(yè)課程既有電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)、城市軌道交通設(shè)備、交通工程學(xué)基礎(chǔ)，又有運輸市場營銷學(xué)、管理學(xué)原理等。其次體現(xiàn)在人才培養(yǎng)上――該專業(yè)培養(yǎng)的人才是一種復(fù)合型人才，不僅掌握工程技術(shù)方面的基本知識、具體的專業(yè)知識和操作技能，能勝任交通運輸部門的技術(shù)工作，而且具有系統(tǒng)工程師的素質(zhì)，能在大型的規(guī)劃設(shè)計中擔當“總體”的角色。
由于交通的涵蓋面極廣，在不同的院校，交通運輸專業(yè)的內(nèi)涵有所差異。比如西南交通大學(xué)的交通運輸專業(yè)由早期的鐵道管理系發(fā)展而來，是交通運輸工程一級學(xué)科下設(shè)的一個重要專業(yè)。該專業(yè)以鐵路運輸管理為主，同時覆蓋了道路(含城市交通)、航空、水運等現(xiàn)代運輸方式，具有大交通特色。從西南交通大學(xué)該專業(yè)畢業(yè)后，主要面向鐵路運輸和城市軌道交通就業(yè)。鐵路運輸方向的畢業(yè)生主要面向鐵路局或公司、設(shè)計研究院、大型工礦企業(yè)、教育院校等交通運輸企事業(yè)單位就業(yè)；城市軌道交通方向的畢業(yè)生主要面向交通管理部門、科研院所、城市軌道交通設(shè)計單位、地鐵公司、教育院校等企事業(yè)單位就業(yè)。
但南京航空航天大學(xué)的交通運輸專業(yè)卻因為學(xué)校的學(xué)科特色，更傾向于天空，如學(xué)校在“交通運輸”專業(yè)下，分別設(shè)有空中交通管理與簽派、民航運輸管理、民航機務(wù)工程、民航電子電氣工程、適航技術(shù)與管理、機場運行控制與管理六個本科專業(yè)方向，每個專業(yè)方向都與航空有關(guān)。那不用多說，從南京航空航天大學(xué)交通運輸專業(yè)畢業(yè)的學(xué)子，就業(yè)領(lǐng)域與西南交通大學(xué)則大相徑庭。
由于不同院校專業(yè)方向的不同，也導(dǎo)致了在不同院校學(xué)習(xí)的課程也有所不同。除了運籌學(xué)、管理學(xué)、交通運輸組織學(xué)等主干課程相似外，西南交通大學(xué)該專業(yè)的課程主要圍繞行車組織、貨物運輸組織、旅客運輸組織、鐵路車站及樞紐等展開，而南京航空航天大學(xué)該專業(yè)的課程則根據(jù)不同的專業(yè)方向有所不同。因此建議對該專業(yè)感興趣的考生，在了解該專業(yè)的基礎(chǔ)上，還要到開設(shè)該專業(yè)的院校去查詢該專業(yè)具體的培養(yǎng)目標和就業(yè)方向。
陸地系――飛奔在陽光大道
陸地交通是人類最早發(fā)現(xiàn)的運輸方式，也是目前最常用的交通運輸方式，那么與陸地交通運輸相關(guān)的專業(yè)都有著什么特點呢?
【物流工程】
現(xiàn)在電子商務(wù)已經(jīng)融入人們的生活，成為不可或缺的一部分。當你的鼠標在淘寶、京東等電子商務(wù)網(wǎng)站輕輕一點，你所購買的物品不久后將由快遞人員送到家門口。與對物品的流通進行設(shè)計與規(guī)劃相關(guān)的專業(yè)就是物流工程專業(yè)。
物流工程是交通運輸工程、機械工程、土木工程、信息科學(xué)與技術(shù)、管理科學(xué)與工程、經(jīng)濟學(xué)、法學(xué)等的交叉學(xué)科。學(xué)習(xí)內(nèi)容偏工程，主要有物流系統(tǒng)仿真、預(yù)測原理、電子通訊技術(shù)等技術(shù)性課程，以及物流設(shè)施設(shè)備、貨物運輸組織、物流中心規(guī)劃與設(shè)計等的需要較高專業(yè)技術(shù)的規(guī)劃設(shè)計課程，涉及物流規(guī)劃的編程設(shè)計與運算。該專業(yè)需要學(xué)習(xí)者擁有良好的計算機能力以及制圖等工程類基礎(chǔ)知識，側(cè)重于技術(shù)人員的培養(yǎng)，突出的是技術(shù)設(shè)計能力。
這個專業(yè)基礎(chǔ)課主要包括現(xiàn)代物流學(xué)、系統(tǒng)工程、運籌學(xué)、數(shù)據(jù)庫等常見的物流作業(yè)需要使用的技術(shù)和方法，以及采購與供應(yīng)管理、供應(yīng)鏈管理、物流成本控制、生產(chǎn)運作管理、項目管理等側(cè)重于企業(yè)內(nèi)部物流流程方面的知識介紹以及方法，其中涉及專用的物流模型和軟件(如FLExsIM)，還有一些是如國際物流和物流系統(tǒng)規(guī)劃等的從大環(huán)境出發(fā)為企業(yè)進行設(shè)計和規(guī)劃的課程。
物流人才在全國來說非常缺稀，因此物流專業(yè)的就業(yè)面很廣，生產(chǎn)、運輸、倉儲都有涉及。本科畢業(yè)生的就業(yè)單位主要有鐵路局和大型重工企業(yè)，以及各汽車企業(yè)，后者往往是大多數(shù)畢業(yè)生偏愛的。還有許多近些年發(fā)展快速的專業(yè)物流企業(yè)、第三萬物流企業(yè)等對于專業(yè)的物流人員的需求量也非常大，而這種企業(yè)的待遇相對更好，對畢業(yè)生的綜合素質(zhì)要求也會更高。
【交通設(shè)備信息工程】
交通設(shè)備信息工程專業(yè)開設(shè)和我國高速鐵路的蓬勃發(fā)展息息相關(guān)，而鐵路正是陸路交通運載量最大的一種運輸方式。本專業(yè)要求較系統(tǒng)地掌握專業(yè)領(lǐng)域?qū)拸V的技術(shù)理論和基礎(chǔ)知識，主要包括機械學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、信號分析、測量與控制、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等基礎(chǔ)知識，在此基礎(chǔ)上掌握光、機、電、計算機相結(jié)合的當代信息技術(shù)和實驗研究能力，具有本專業(yè)所涉及到的信息系統(tǒng)與技術(shù)應(yīng)用、設(shè)計和開發(fā)能力，同時要求較強的外語應(yīng)用能力。本專業(yè)最主要的特色是交通設(shè)備的測試、控制、信息系統(tǒng)的設(shè)計、制造和應(yīng)用并重；軟件技術(shù)和硬件技術(shù)并重，掌握與本專業(yè)緊密相關(guān)的電、算、機、光等技術(shù)。
其專業(yè)設(shè)置的主要目的是為高速鐵路建設(shè)提供多學(xué)科交叉的高級技術(shù)人才，專業(yè)方向包括車輛工程、載運工具運用工程和精密儀器及機械等。主干學(xué)科由交通工程、控制科學(xué)與工程和儀器科學(xué)與技術(shù)組成，模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、機械設(shè)計基礎(chǔ)、車輛構(gòu)造及原理、計算機軟件技術(shù)、信號分析與處理、控制工程、交通設(shè)備控制技術(shù)、電子測量技術(shù)與儀器、振動與噪聲測控技術(shù)和交通設(shè)備動力分析等是必學(xué)的課程。
由于專業(yè)中設(shè)計多個方向的課程，載運的學(xué)生在本科畢業(yè)后有很多的選擇，比如選擇繼續(xù)讀研同學(xué)既可以選擇學(xué)習(xí)本專業(yè)的三個方向，也可以選擇機械設(shè)計及其自動化方向、電氣系統(tǒng)及其自動化方向、電力電子與電力傳動方向、計算機技術(shù)方向等。在就業(yè)中能適應(yīng)多個崗位的要求，在許多行業(yè)都有本專業(yè)的學(xué)生，而并不是局限在鐵路行業(yè)，比如交通運輸領(lǐng)域(包括汽車、鐵路、航空)的中外各生產(chǎn)和管理部門、電子電器研究和開發(fā)部門、測控和儀器儀表研制單位、計算機和網(wǎng)絡(luò)通訊公司等，也可進入高校從事管理、科研和教學(xué)工作，因此本科畢業(yè)生就業(yè)率一直比較穩(wěn)定。而對于希望出國繼續(xù)深造的學(xué)生來說，專業(yè)的選擇將有更大的空間，可以選擇EE(Electronic
Engineering)、ME(Mechanical Engineering)、CS(Computer Science)，甚至有學(xué)生申請成功MFE(Master of Financial Engineering)。
海洋系――欲乘風(fēng)破浪
水是地球最重要的資源之一，地球表面積的70％左右都是被水域覆蓋的，所以，要實現(xiàn)異地物與物的空間轉(zhuǎn)移，不征服海洋可不行。
【航海技術(shù)】
說起航海技術(shù)專業(yè)，可能很多考生的第一印象就是“開輪船的”，這一習(xí)慣思維是由于該專業(yè)在我國就是從海洋船舶駕駛轉(zhuǎn)設(shè)而來的，比如大連海事大學(xué)的航海技術(shù)專業(yè)的前身就是海洋船舶駕駛專業(yè)。但隨著該專業(yè)的日趨發(fā)展成熟，該專業(yè)的要求也不僅僅限于海洋船舶的駕駛，還包括對船舶運輸?shù)墓芾?、對航海等法?guī)的了解等。
當然，該專業(yè)的基礎(chǔ)還是技術(shù)，這些技術(shù)包括能操作海洋船舶駕駛，能設(shè)計航線，能識別和運用各種航圖、導(dǎo)航儀器儀表和GMDSS通信設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，還要懂得船舶運輸管理，組織船舶航行。同時，由于該專業(yè)畢業(yè)后，所工作的環(huán)境是公海和內(nèi)海，因此還要了解航海和海商法等法規(guī)，以免錯誤操作而引起爭端。
由于技術(shù)是基礎(chǔ)，所以航海技術(shù)的專業(yè)課程首先就由船舶操縱、電工技術(shù)、航海力學(xué)、航海儀器、GMDSS設(shè)備及通信業(yè)務(wù)、船舶無線電技術(shù)基礎(chǔ)等構(gòu)成。為了對船舶的熟悉，還要學(xué)習(xí)船舶原理、船舶結(jié)構(gòu)與設(shè)備等課程。另外，航海英語會話和閱讀是奠定海外溝通的基礎(chǔ)，航海氣象學(xué)與海洋學(xué)是安全順利航海的前提，船舶安全與管理船舶貨運、遠洋運輸業(yè)務(wù)與海商法、航運經(jīng)濟與航運市場管理等是合法航行和經(jīng)濟價值最，大化航行的參考依據(jù)，這些課程也是必學(xué)的。
目前國內(nèi)開設(shè)航海技術(shù)的院校并不多，一般可將其歸為兩類，第一類是依靠學(xué)校相關(guān)優(yōu)勢學(xué)科而開設(shè)的，如重慶交通大學(xué)、武漢理工大學(xué)等；另一類是結(jié)合學(xué)科及地域優(yōu)勢而開設(shè)的，如大連海事大學(xué)、上海海事大學(xué)、集美大學(xué)、煙臺大學(xué)等所在地都是我國著名的港口。
考慮到航海技術(shù)就業(yè)領(lǐng)域的特殊性，目前招生批次大多位于提前批次，由于工作環(huán)境的特殊性，在體檢方面有比較嚴格的要求。大連海事大學(xué)要求報考航海技術(shù)專業(yè)的考生身高1.65米以上、五官端正、無平足、無口吃、無色盲(弱)、雙眼裸眼視力均在4.7及以上，且矯正視力均能達到4.9及以上的身體健康、學(xué)習(xí)英語的男生。其他院校的標準也并不多，以學(xué)?！墩猩鲁獭饭嫉男畔闇?。
【輪機工程】
如果說航海技術(shù)專業(yè)還能從名稱上大概判斷出專業(yè)是學(xué)什么的，那么輪機工程就往往會讓初次接觸的學(xué)生不知所以然，聽起來仿佛很熟悉，但要說明白輪機工程是學(xué)什么的卻只能搖搖頭。
從學(xué)校的專業(yè)介紹中，輪機工程是培養(yǎng)具備機械原理和輪機系統(tǒng)等方面的知識，符合國際海員培訓(xùn)、發(fā)證和值班標準公約(sTCW78／95)和我國海船船員適任標準的要求，基本具備A類船舶二管輪任職資格，并能在海洋運輸各事業(yè)單位從事輪機操縱、維修和船舶監(jiān)修、監(jiān)造工作的高級技術(shù)人才。更簡單地講，輪機工程培養(yǎng)的學(xué)生就是管理船舶所有機電設(shè)備和動力裝置的技術(shù)人員。
該專業(yè)在大多開設(shè)院校中都設(shè)有不同的專業(yè)方向，如大連海事大學(xué)輪機工程分為輪機管理和船機修造兩個方向，前者主要專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課有：工程流體力學(xué)、電路與電子技術(shù)、工程熱力學(xué)及傳熱學(xué)、輪機工程材料、機械設(shè)計基礎(chǔ)、輪機監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用、船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng)、船舶柴油機、船舶輔機、輪機自動化、輪機維護與修理、船舶動力裝置技術(shù)管理等。后者課程的課程包括理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計、輪機工程材料、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、電路與電子技術(shù)、微機原理與應(yīng)用、船舶柴油機、船舶輔機、輪機自動化、船機制造工藝、船機檢修工藝、船舶檢驗、船舶動力裝置設(shè)計、摩擦學(xué)、故障診斷技術(shù)等。重慶交通大學(xué)則設(shè)有輪機管理與船舶動力裝置設(shè)計與制造兩個方向，但兩者的培養(yǎng)目標、主要課程和就業(yè)領(lǐng)域沒有較大的差別。
輪機工程與航海技術(shù)是兩個緊密聯(lián)系的專業(yè)，因此一般開設(shè)了航海技術(shù)專業(yè)的院校，也開設(shè)有輪機工程專業(yè)。由于輪機工程專業(yè)畢業(yè)后所就業(yè)的領(lǐng)域與航海技術(shù)一樣，因此在體檢要求方面也與航海技術(shù)相似。
從該專業(yè)畢業(yè)后，找工作基本上是不用愁的，但工作強度比較大，一般靠離碼頭需要加班(及時對輪船的情況進行檢查、維護和修整)，環(huán)球航行需要倒時差，如果遇到舊船，工作強度會更大。再者，機艙高溫、高噪音。雖然有集控室，但平時保養(yǎng)仍需親臨一線。另外，航海還有其特殊性，譬如說，長期遠洋不能經(jīng)常和家人團聚。所以在選擇時，考生要綜合考慮自己的興趣、特長和未來的就業(yè)領(lǐng)域再謹慎填報。
天空系――借我一雙翱翔的翅膀
曾幾何時，飛上藍天是人們遙不可及的夢想，但隨著科技的發(fā)展和航空運輸?shù)陌l(fā)展，坐飛機已經(jīng)不再是一件奢侈的事。而載領(lǐng)人們翱翔藍天的飛機操作員，就是飛行技術(shù)專業(yè)所培養(yǎng)的人才。
【飛行技術(shù)】
飛機技術(shù)簡單地說就是培養(yǎng)飛行員的專業(yè)，也就是說培養(yǎng)會開飛機的人的專業(yè)。也許有許多人認為該專業(yè)只注意培養(yǎng)飛行技術(shù)，但事實上還會培養(yǎng)對飛機性能的了解。
飛行技術(shù)專業(yè)的學(xué)習(xí)由三大模塊組成，其一是理論學(xué)習(xí)，主要包括陸空對話、民用機飛行原理、航空氣象學(xué)、空中領(lǐng)航學(xué)、機組資源管理、航圖、航行情報學(xué)、空中交通管制學(xué)等對飛機的了解，對飛行氣象的了解和一些基礎(chǔ)知識。在完成一到兩年的理論學(xué)習(xí)后，就要上飛機進行飛行訓(xùn)練。飛行訓(xùn)練結(jié)束后，還要進行畢業(yè)設(shè)計才算整個學(xué)業(yè)的完成。一般來說，理論學(xué)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計是在招生院校進行，飛行訓(xùn)練是由與招生院校聯(lián)合培養(yǎng)的航空公司指定訓(xùn)練地點。
目前，想報考飛行技術(shù)專業(yè)，首先要在招生院校報名，再經(jīng)過院校的體檢、面試和背景調(diào)查，通過后才能填報志愿。同樣，飛行技術(shù)專業(yè)畢業(yè)后的工作環(huán)境比較特殊，因此對考生的體檢要求特別嚴格，如北京航空航天大學(xué)就要求身高170～187厘米，任何一眼裸眼遠視力(C字表)不低于O.5，且沒有做過視力矯正手術(shù)的才具有報考資格。
