空天防禦雷達虛擬仿真實驗是北京航空航天大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：空天防禦雷達虛擬仿真實驗
- 建設院校： 北京航空航天大學
- 課程負責人： 王俊
- 授課教師：張玉璽、魏少明、楊彬、宜娜
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
雷達是戰場中必不可少的千里眼和順風耳，其先進程度是一個國家軍事科技和國防工業水平最重要的指標之一。我國雷達技術經過50年的艱苦奮鬥，從修配、仿製到自主研製，從跟蹤追趕到比肩趕超，成功躋身世界領先水平。雷達系統是一個複雜的無線電探測和定位系統，造價昂責、場景套用複雜，無法在實驗室開展大型畜達實體實驗。“空天防禦雷達虛擬仿真實驗” 讓雷達信號可視化，讓雷達目標探測過程變得可分析、可探索，這有助於學生理解實際工程系統，提高學生解決複雜工程問題能力。
北京航空航天大學電子信息工程學院重視學生實驗實踐能力培養，依託空天電子信息國家級虛擬仿真實驗教學中心/空天電子信息國家級實驗教學示範中心，開設電子信息類專業課程實驗，電子設計基礎訓練、模擬綜合、數字綜合、綜合設計等綜合創新類實驗課程，實驗學時達到總學時25%。結合新工科建設背景、貫徹北京航空航天大學“強實踐”教育理念，依託信息化手段，建設了3門慕謀(Massive open 0n1ineCourses, MOOC) 、2門虛擬仿真、3門遠程線上等系列化教學手段，形成了層次化實驗體系。課程團隊遵循科教融合實驗設計理念、採用知識可視化和實物虛擬化的虛實結合實驗手段，設定了具有挑戰度的創新性實驗，以雷達這種複雜電子信息系統設計為主線，綜合電磁場/信號系統/機率與隨機/雷達系統等理論知識和硬體/軟體實現方法，培養學生有機融合知識的素質，解決複雜問題的綜合能力和高級思維，踐行兩性一度。
“空天防禦雷達虛擬仿真實驗”屬於面向高年級學生的《綜合創新-綜合設計》系列實驗謀程中的雷達綜合實驗項目。雷達綜合實驗面向電子信息工程專業開設，以工程項目為牽引，採用虛實結合的實驗模式。首先，開展雷達系統基礎認識實驗(6學時)，幫助學生掌握雷達系統基本組成框架。隨後，開展空天防禦雷達虛擬仿真實驗(3學時)，將雷達探測的機理和處理方法進行可視化，讓學生掌握雷達系統各部分的特點與工作流程，使學生初步掌握大型雷達系統設計方法，具備將理論套用於工程實踐的能力。最後，回歸硬體平台開展毫米波雷達線下實物實驗(55學時)。利用毫米波雷達體積小、操作簡便的特點，使得人人參與實際雷達系統的設計與實現成為可能。虛擬仿真和硬體操作兩實驗相配合可以完成仿真、實測二者之間的有機結合。通過在現實中操作毫米波雷達，學生可以加深對空天防禦雷達的實踐性認知，同時“空天防禦畜達虛擬仿真實驗”可加深學生對雷達理論知識的認識。
教學目標
“空天防禦雷達虛擬仿真實驗”屬於面向高年級學生的《綜合創新-綜合設計》系列實驗謀程中雷達方向的綜合實驗項目。該實驗是以《電磁場與電磁波》、《微波技術基礎》 、《數位訊號處理》 、《隨機過程》 、《雷達原理》 等課程內容為基礎。設立的一個創新型實驗。該實驗以學生為中心，培養具有專業知識與科學素養的高質量複合型人才。其中，在知識層面，培養學生掌握雷達天線、畜達目標散射特性、畜達測距、測速、測角、目標跟蹤基本理論和方法，建立根據寄求進行系統參數權衡設計的思想。在能力層面，培養學生具有理論結合工程實際並分析其合理性的思維方式，以及解決複雜系統工程問題的能力。在素質層面，培養學生科學思維習慣，能夠獨立思考、質疑、批判和探究，具有科學精神、工程倫理和人文素養，同時增強學生民族自信心與時代使命感。
本實驗課程主要包括雷達天線、目標特性、目標距離測量、目標速度測量、目標角度測量、目標跟蹤、綜合實驗內容，天線方向圖、電磁波傳播、空間功率密度、目標散射特性、目標回波功率、接收機熱噪聲、目標回波信噪比、脈衝壓縮、相干積累、最小可檢測信噪比、測距/測速/測角的精度、觀測統計特性、卡爾曼濾波、目標跟蹤、攔教機率等知識點。該實驗項目旨在幫助學生學習雷達天線、雷達目標散射特.性、雷達測距、測速、測角、目標跟蹤等相關知識，提升學習興趣，加深對謀程重點、難點內容的理解及掌握，建立根據需求進行系統參數權衡設計的思想。
該虛擬仿真實驗以提高學生解決實際工程問題的能力為目標，具體包括:培養學生對雷達天線、目標特性的自主認知能力;培養學生在雷達設計過程中確定雷達接收回波功率的能力;提高學生針對高性能測距、測速、測角任務的系統要求設計雷達系統參數的能力;引導學生自主探索提升信號檢測及跟蹤精度的方法，鍛鍊學生理論結合工程實際，並解決複雜系統工程問題的能力。
通過感受我國畜達技術50年的發展，從修配、仿製到自主研製，從跟蹤追趕到比肩趕超，成功躋身世界領先水平的艱苦奮鬥歷程，增強學生民族自信心與時代使命感，進一步增強了學生自主學習的動力。同時培養學生科學思維習慣，能夠獨立思考、質疑、批判和探究，具有科學精神、工程倫理和人文素養，為未來鍛造一批電子信息領域高意質人才。
