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课程代号D - 48现代导航、制导与测控技术考核辅导大纲王在成编兵器工程师进修大学2011年7月《现代导航、制导与测控技术》考核辅导大纲一、课程性质当前，人类社会正在向信息时代过渡，信息化战争已成为反映该时代特征的全新基本战争形态。
信息化战争最典型特点之一就是实现陆、海、空、天、信息一体化联合/协同作战，大量使用高技术兵器，实施基于效果的精确打击。
防空、防天导弹武器及制导系统已成为国家和地区极为重要的防御力量。
对此，现代导航、制导与测控技术（系统）起着十分重要的支撑作用，并在很大程度上决定着联合/协同作战效能和高技术兵器及反导系统的战技性能。
航天工程，是当今社会发展最快的尖端科技领域之一，从第一颗人造卫星飞向太空至今，虽然只过去了五十多年，却给人类带来了翻天覆地的变化。
它不仅对现代科技、社会经济发展起到了巨大的推动作用，而且在军事上获得了广泛的应用，也必将对未来世界产生更加广阔而深远的影响。
现代导航、制导与测控技术从来就是航天工程发展的核心技术之一，它涉及航天工程方案认证、设计制造和使用运行等方面。
综上所述，现代导航、制导与测控技术（系统）在现代科学技术、国民经济和国防建设发展中的重要地位和战略意义是显而易见。
因此，为了进一步发挥现代导航、制导与测控技术的巨大作用，认真总结和深入研究推动该技术发展的关键技术是十分必要的。
二、课程基本内容与要求本课程选用由科学出版社出版，刘兴堂等编著的《现代导航、制导与测控技术》一书作为教材，下面分别说明各章重点要求掌握和需要了解的内容，并对相关重点和难点进行必要分析和解释。
第1章绪论重点掌握：导航：是引导航行的简称，是指将航行载体（如航空、航天飞行器，陆地、海上和水下航行体）从一个位置（当时位置）引导到另一个位置（目的地）的过程。
还可以理解为：导航是正确地引导航行载体沿着预定的航线，以要求的精度，在指定的时间内到达目的地的技术。
制导：即控制引导，使航行载体按照一定的运动轨迹或根据所给予的指令运动，以达到预定的目的地或攻击预定的目标。
测控系统课程设计报告一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握测控系统的基本原理、方法和应用，具备分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）理解测控系统的组成、工作原理和分类；（2）掌握测控系统中信号的采样与量化、误差分析、数据处理等基本方法；（3）熟悉常见测控设备及其应用场景；（4）了解测控技术的发展趋势和前沿领域。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识分析实际测控问题；（2）具备使用测控设备进行数据采集、处理和分析的能力；（3）能够设计简单的测控系统，并进行调试和优化。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对测控技术的兴趣和责任感；（3）引导学生关注测控技术在国家战略和民生中的应用，提高国家意识和社会责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.测控系统的组成与分类：介绍测控系统的的基本组成部分，如传感器、信号处理电路、执行器等，以及不同类型的测控系统及其应用场景。
2.信号的采样与量化：讲解信号采样、量化原理，分析采样频率、量化位数对信号质量的影响。
3.误差分析与数据处理：介绍测控系统中的主要误差来源，分析误差的性质和影响，探讨数据处理方法，如插值、滤波等。
4.常见测控设备及其应用：介绍常见的测控设备，如传感器、执行器、控制器等，分析其在实际应用中的工作原理和性能。
5.测控系统的设计与实践：讲解测控系统的设计方法，包括硬件选型、软件开发等，结合实际案例进行分析。
6.测控技术的发展趋势：介绍测控技术的发展动态和前沿领域，如物联网、大数据、智能制造等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程采用多种教学方法相结合，包括：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握测控系统的基本原理和方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解测控系统在工程中的应用和设计方法。
3.实验法：学生进行实验，培养学生的动手能力和实践技能。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，提高学生的思维能力和创新能力。
测控技术的发展及其工程应用测控技术，即测试与控制，是一门新型的技术科学，也是一门边缘科学。
早在一千多年以前，我国就先后发明了铜壶滴漏计时器、指南针以及天文仪器等多种自动测控装置，这些发明促进了当时社会经济的发展。
二次大战期间，由于建造飞机自动驾驶仪、雷达跟踪系统、火炮瞄准系统等军事装备的需要，推动了控制理论的飞跃发展。
二次世界大战后，控制理论扩展到民用，在化工、炼油、冶金等工业部门得到了进一步的应用，控制理论也日渐成熟。
20 世纪50 年代末和60 年代，控制工程又出现了一个迅猛发展时期，这时由于导弹制导、数控技术、空间技术发展需要和电子计算机技术的成熟，控制理论发展到了一个新的阶段，产生了现代控制理论。
本文重点关注测试技术中传感器的发展及应用。
测试技术是实验科学的一部分，主要研究各种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
测试技术是进行各种科学实验研究和生产过程参数测量必不可少的手段，起着人的感官的作用。
一般说来，测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。
传感器将被测物理量（如噪声，温度）检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。
因此测试技术的发展很大一部分是依赖传感器的发展。
传感器技术是在20 世纪的中期才刚刚问世的。
在那时，与计算机技术和数字控制技术相比，传感技术的发展都落后于它们，不少先进的成果仍停留在实验研究阶段，并没有投入到实际生产与广泛应用中，转化率比较低。
在国外，传感器技术主要是在各国不断发展与提高的工业化浪潮下诞生的，并在早期多用于国家级项目的科研研发以及各国军事技术、航空航天领域的试验研究。
然而，随着各国机械工业、电子、计算机、自动化等相关信息化产业的迅猛发展，以日本和欧美等西方国家为代表的传感器研发及其相关技术产业的发展已在国际市场中逐步占有了重要的份额。
测控技术与仪器一、专业简介1.专业初识测控技术与仪器专业是研究信息获取、信息处理、信息传输和利用的专业，是现代检测技术、电子技术、自动化技术、光学、精密机械和计算机技术等多学科相互渗透而形成的一门高技术密集型综合学科。
它以测量工程、智能信息处理技术、计算机技术和自动控制工程为基础。
2.学业导航本专业学生主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论，测量与控制理论和有关测控仪器的设计方法，受到现代测控技术和仪器应用的训练，具有本专业测控技术及仪器系统的应用及设计开发能力。
主干学科：光学工程、仪器科学与技术。
主要课程：精密机械与仪器设计、精密机械制造工程、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、微型计算机原理与应用、控制工程基础、信号分析与处理、精密测控与系统、工程光学等。
3.发展前景测控技术及仪器专业中的传感器技术将是21世纪各国在高新技术发展方面争夺的一个重要领域。
二、人才塑造1.考生潜质对电视遥控器和数字收音机等电子技术感兴趣。
了解遥控板的原理，对模拟电子技术感兴趣，对手表等精密仪器感兴趣。
对计算机的工作原理感兴趣等等。
2.学成之后本专业培养具备精密仪器设计制造以及测量与控制方面基础知识与应用能力，能在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的专门人才。
3.职场纵横本专业毕业生可从事计算机应用、电子信息、智能仪器、虚拟仪器、测量与控制等多领域的产品设计制造、科技开发、应用研究、企业管理等多方面的工作，也可从事计量、测试、控制工程、智能仪器仪表、计算机软件和硬件等高新技术领域的设计、制造、开发和应用等工作。
环境试车台测控系统设计摘要：利用现有的测控技术，结合航空发动机试验自身的特点，建立一套现代化的航空发动机环境试车台测控系统，用于模拟各种大气条件下航空发动机地面无冲量起动试验的状态监视及设备控制。
实践证明该套系统具有较高的稳定性和可靠性，具有良好的工程应用价值。
关键词：测控系统；环境试车台；航空发动机中图分类号：n945.23 文献标识码：a 文章编号：1001-828x （2013）07-0-01一、系统原理航空发动机环境试车台测控系统主要包括电气控制系统和数据采集系统两部分，为保证试验安全，同时增加视频监控系统。
电气控制系统通过对环境试车台架设备的控制，实现对试验舱内温度、湿度及进气流量的调节。
数据采集系统主要对试车台架设备的温度、压力、流量、湿度等参数及发动机稳态和瞬态参数进行实时采集、记录、分析，同时对试验舱温度、气压等关键环境条件参数进行监测。
系统通过高清、高速摄像机对试验舱内进行动态监视，图像保存到硬盘录像机内，可以实现试验舱内视频、音频回放。
二、测控系统构成环境试车台测控系统包括台架数据采集系统、台架发动机电气系统和台架设备电气系统，设计方案以测控一体化、分布式结构为主要原则。
三、试车台测控系统设计测控系统采用分布式设计，大规模使用网络化设备，温度、压力测量模块就近放置到测点附近，就可以降低压力测量容腔效应，提高压力测量的实时性。
应用平台式操纵台布局，减少数显仪表应用，大量采用虚拟仪表技术，方便后续维护。
鉴于试验舱内温度范围-50～70℃，湿度范围0～100%，温湿度变化范围大，测控系统硬件设备可靠性要求高，需要选用能够在高低温和湿度大环境中稳定工作的设备。
发动机台架电气系统采用基于plc系统的分布式控制方式，采用wincc控制软件编写上位机控制软件，极大地简化了控制系统结构。
软件增加误操作判断，降低人为因素对发动机试验安全的影响。
设备电气系统功能强大，在制冷涡轮调节方面应用前沿控制方式，实现试验设备能力范围内空气流量、温度任意调节。
测控电路内容：第⼀章绪论第⼀章测控电路设计实⽤技术基础测量与控制是认识客观世界和顺应客观规律的必不可少的重要⼿段。
现代⽣产为了保证产品质量和提⾼⽣产效益，必须对⽣产过程进⾏严格控制，⽽要实现这种控制，就必须对⽣产过程的各种参数和状态进⾏实时有效的测量。
因此，测量是控制的基础，控制离不开测量。
实际上，在科学技术⾼度发达的今天，测量与控制已经渗透到⼯业、农业、国防、科学研究和现代社会⽣活等各个领域。
由于⽬前电参量在信息转换、处理、传输、存储等⽅⾯具有较成熟的技术和⼿段，多数物理量的测量和控制以电参量的形式进⾏，故测量和控制电路在测控系统中具有不可替代的作⽤1.1测控电路的作⽤与基本组成现代测控系统常见的基本构成如图1-1所⽰。
测控系统的最前级为传感器，其作⽤是将各类被测量转换成与之具有⼀定函数关系的电量（通常为电压）；但是，传感器的输出信号⼀般都很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要⽤测量电路即信号调理及数字化等电路将它放⼤，剔除噪声，选取有⽤信号，按照测量与控制功能的要求，进⾏所需演算、处理与变换，形成为计算机能够识别及处理的信号；计算机系统的作⽤是对数字化了的被测信号进⾏计算、定标、误差校正或⾃校准等处理，⼀⽅⾯，经处理的测量结果由显⽰输出系统显⽰，由记录系统打印、绘图或由报警系统给出报警信息；另⼀⽅⾯，经算法运算过的控制信号经控制电路驱动执⾏机构，对测控对象进⾏控制。
通常我们将测量电路和控制电路统称为测控电路，它已融⼊测控系统的各个环节，并在其中发挥重要的作⽤，可以说离开测控电路，测控系统是⽆法实现的。
测量电路担负着信号⼆次变换的重任，其实质是电位或波形变换，其主要功能是放⼤有⽤信号，抑制传感器输出信号中的噪声，并将放⼤后的信号进⾏数字化；控制电路担负着实现控制功能的输出驱动信号的重任。
由于被测和被控物理量及其相应传感器和驱动器的多样性，与此相应的测量与控制电路必然具有多样性，因此测控电路在设计上灵活性很强。
测控系统培训课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解测控系统的基本原理，掌握测控系统各组成部分的功能及相互关系。
2. 掌握测控系统常用的传感器及其工作原理，了解其在实际应用中的选型方法。
3. 学会分析测控系统的性能指标，了解影响系统性能的因素。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的测控系统，并进行仿真实验。
2. 掌握测控系统调试与故障排除的基本方法，具备实际操作能力。
3. 能够使用相关软件对测控系统进行数据采集、处理和分析，提高实际应用能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对测控技术浓厚的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的团队合作意识，培养其在实际工程项目中与他人协同工作的能力。
3. 引导学生关注测控技术在国家经济建设和国防事业中的应用，培养其社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的物理、数学和电子基础知识，对测控技术有一定了解，但实际操作能力较弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和创新能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，培养其解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使其成为具有社会责任感和使命感的优秀人才。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 测控系统概述：介绍测控系统的基本概念、发展历程、应用领域，使学生了解测控技术的重要性。
教材章节：第一章 测控系统概述内容：测控系统基本概念、发展历程、应用领域。
2. 测控系统硬件组成：讲解传感器、执行器、信号调理电路等硬件组成部分，使学生掌握各部分功能及选型方法。
教材章节：第二章 测控系统硬件组成内容：传感器、执行器、信号调理电路、数据采集卡。
3. 测控系统软件设计：介绍测控系统软件设计方法，包括数据采集、处理、分析等，提高学生的实际应用能力。
基于fpga 的直流电机综合测控系统电路设计1. 引言1.1 概述随着科技的不断进步和电机技术的广泛应用，直流电机在工业生产和自动控制领域发挥着重要作用。
直流电机的测控系统是实现对电机运行状态、控制以及数据采集等功能的关键部分。
本文将介绍基于FPGA（现场可编程门阵列）的直流电机综合测控系统电路设计。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、直流电机测控系统概述、FPGA基础知识和相关技术介绍、直流电机综合测控系统的电路设计要点以及实验结果与分析。
其中，引言部分对论文主题进行了简要介绍，同时提出文章目的和结构。
1.3 目的本篇长文旨在通过对FPGA在直流电机测控系统中应用的研究，设计出高效且稳定可靠的直流电机测控系统。
通过深入分析和实验验证，揭示FPGA在这一领域中所具有的优势，并展示其在驱动电路设计、信号采集与处理以及系统通信接口方面所能提供的解决方案。
通过实验结果与分析，评估系统的性能，进一步证明该设计方案的可行性和有效性。
以上是“1. 引言”部分内容。
2. 直流电机测控系统概述2.1 直流电机工作原理直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电动机。
其工作原理基于洛伦兹定律和摩擦力等物理原理。
直流电机由定子和转子组成，其中定子通常由线圈构成而转子则是一个旋转部件。
当通过定子中通入直流电流时，形成了磁场，这个磁场与转子上带有导线的部分相互作用，产生了力矩，使得转子开始旋转。
2.2 测控系统的重要性测控（Measurement and Control）系统在工程领域中具有广泛应用。
对于直流电机而言，测控系统可以实现对驱动、监控、调节等方面的功能，以确保电机能够稳定运行并满足特定需求。
测量和控制技术在直流电机领域中非常关键，因为它们可以帮助精确获取并处理与运行参数相关的信息，并根据需要进行相应的调整。
2.3 FPGA在测控系统中的应用优势FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，被广泛应用于测控系统中。
测控技术与仪器专业简介1. 专业背景测控技术与仪器专业是一门应用学科，主要涉及到测量、控制和测试技术的理论与应用。
该专业培养具备测控技术与仪器的研究、设计、开发、应用和管理能力的高级应用型人才。
在今天快速发展的科技领域中，测控技术与仪器专业的需求非常广泛，涵盖着电子、通信、机械、材料等多个领域。
2. 培养目标测控技术与仪器专业的培养目标是培养具备扎实的工程基础理论和广泛的专业知识，具备在测量控制、测试技术和仪器设备开发与应用等领域中进行工程实践和研究的能力的应用型高级专门人才。
毕业生应具备以下能力：•具备扎实的电子信息、自动控制、测控技术和仪器设备相关的基础知识；•掌握现代仪器与仪表、传感器与测量技术、自动控制理论与应用等专业知识；•具备测控技术与仪器设计、开发和应用的能力；•具备系统集成与仪器设备维护管理的能力。
3. 专业课程测控技术与仪器专业的课程设置涵盖了工程基础理论和实践技能的培养。
以下是一些常见的专业课程：•电子技术基础•自动控制原理•传感器与测量技术•仪器及设备自动控制与管理•信号与系统•数据采集与处理技术•仪器设备的设计与制造•仪器设备测试与校准•仪器用软件设计与开发4. 就业前景测控技术与仪器专业毕业生具备广泛的就业前景，可以在各个领域中找到就业机会。
以下是一些常见的就业领域：•电子仪器仪表制造企业•通信设备制造企业•汽车制造企业•医疗器械制造企业•石油、化工等大型企业•能源与环境监测机构•科研院所及高校5. 发展趋势随着科技的不断进步和需求的增长，测控技术与仪器专业也在不断发展和更新。
以下是一些当前的发展趋势：•物联网技术的发展：测控技术与仪器专业将与物联网技术相结合，为智能化设备和系统提供测量、控制和测试技术支持。
•大数据与人工智能的应用：通过大数据和人工智能技术，提高测控系统的自动化程度和智能化水平，实现更高效的测量与控制。
•环保节能领域的需求：随着环保意识的增强，测控技术与仪器专业将在环境监测、能源管理等领域发挥更重要的作用。
测控系统课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习测控系统的基本概念、原理和方法，使学生掌握测控系统的基本组成、工作原理和设计方法，具备分析和解决测控系统实际问题的能力。
具体教学目标如下：1.掌握测控系统的定义、分类和基本组成；2.理解测控系统的工作原理和设计方法；3.熟悉常用的测控系统传感器、执行器和控制器。
4.能够分析测控系统的性能指标和稳定性；5.能够运用测控系统的设计方法，完成简单的测控系统设计；6.具备使用测控系统相关软件和实验设备的能力。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队合作精神；2.使学生认识到测控系统在工程实际中的重要性；3.激发学生对测控系统学习的兴趣和热情。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括测控系统的基本概念、原理和方法。
具体教学内容如下：1.测控系统的基本概念：介绍测控系统的定义、分类和基本组成，使学生了解测控系统的基本框架。
2.测控系统的工作原理：讲解测控系统的工作原理，包括信号检测、信号处理、控制算法等，使学生掌握测控系统的工作流程。
3.测控系统的设计方法：介绍测控系统的设计方法，包括系统建模、系统分析、系统设计等，培养学生具备测控系统设计的能力。
4.常用测控系统传感器、执行器和控制器：介绍常用的测控系统传感器、执行器和控制器，使学生了解其在测控系统中的应用。
5.测控系统的性能指标和稳定性分析：讲解测控系统的性能指标和稳定性分析方法，培养学生分析测控系统性能的能力。
6.测控系统相关软件和实验设备的使用：介绍测控系统相关软件和实验设备的使用方法，提高学生的实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果，将采用多种教学方法相结合的方式进行授课，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过讲解测控系统的基本概念、原理和方法，使学生掌握测控系统的基本知识。
2.讨论法：学生进行课堂讨论，分享学习心得，提高学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解测控系统的应用和设计方法。
测控技术与仪器测控技术与仪器是研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术；是电子、光学、精密机械、计算机、电力及自动控制技术等多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科。
中文名测控技术与仪器类型研究信息的获取和处理主要是采集对象发出的各种信号包括物理信号和化学信号目录1主要环节▪采集▪整理▪处理▪显示控制2就业方向▪方向一▪方向二3技术发展4目前发展5未来趋势6培养方案▪业务培养目标▪学科考研1主要环节采集在信号采集环节，主要是采集对象发出的各种信号，再将这种信号转换成电信号，以便于后续的处理。
对象发出的信号大多数是通过传感器来采集的，包括物理信号（如温度、流量、压力等）和化学信号（如湿度、气味等）两大类，当然还包括不能归为这两类的一些信号，如可靠性、价格等。
而开关量信号（带有数字信号的特征）则主要是靠带有单片机电路的仪器，如无纸记录仪，进行采集。
此外，图像信号自然是由摄像装置来进行采集。
整理在信号的整理阶段，主要是对采集到的电信号进行平整、滤波、模数转换等，转换成便于处理的数字信号。
上述三种信号类型在整理阶段的内容有所不同，比如对传感器传来的信号主要是进行信号放大、平整、滤波和模数转换的过程；而对于开关量信号通过无纸记录仪的采集之后一般都能够转换成所需要的数字信号以待输出到下一个处理环节；对于图像信号，经采集之后主要是用于显示，若还需对图像进行处理，再显示，或者发出控制信号，那么也必须将图像信号转换成数字信号，进行处理，这就是一个复杂的问题。
处理在信号的处理阶段，主要是对数字信号进行处理以便显示，或者发出控制信号。
我们通过显示出来的信号来判断自动化系统上对象的运转是否正常，如果信号显示不正常，就需要对信号进行计算与处理，得到控制信号发送给对象，使对象调整运转的状态以复归正常。
显示控制在显示与控制环节，显示主要是指将数字信号通过便于我们观察的形式显示出来以便我们进行判断，控制主要是指将控制信号传送给并作用于对象的过程。
