实验简介：
导航系统是飞机上的重要组成部分，导航系统健康管理与故障重构技术对保障飞机安全可靠飞行有至关重要的作用。大型客机综合导航系统实验因具有系统复杂、高危险性、实验成本高、故障不可逆、高空飞行环境不可达等特点，难以用真实的系统开展。因此本项目借助虚拟仿真手段构建大型客机综合导航系统设计虚拟仿真实验系统，开展虚拟仿真教学实验，可以解决实物实验存在的问题，直接为《定位与导航系统》、《传感器与检测技术》、《卫星导航原理》等课程的教学服务。实验提高学生对飞机导航系统的认知和实践水平，培养学生对飞机多源传感器融合导航与健康管理的设计能力。
实验背景：
研制中国的大型飞机是国家的意志。2008年我国组建中国商用飞机有限责任公司，开始“举全国之力，聚全国之智”，开展飞机设计、制造、实验、总装、试飞等各个方面的工作。本团队主要成员自2008年起一直参与大型客机的导航系统方面的论证、实验等工作，深切体会到企业、社会、国家对航空导航定位方面人才的迫切需求。
高性能的导航信息综合管理能力是民用飞机安全飞行的首要前提。新一代航空系统架构的变化具有“丰富化、灵活化”的特点和发展趋势，其“大数据信息”更加丰富，并体现出多源、异构、异类、异质的特点。民用飞机不再依赖单一导航设备，广泛使用数据链通信、卫星导航和各种机载导航设备，以提高飞行态势感知能力。现有的民用飞机主要以多套冗余配置的机载卫星导航接收机、惯性基准系统、大气数据系统、多模无线电接收机作为主要导航信息源，导航过程中需要对多套冗余异构导航信息源进行综合管理，以满足不同飞行空域运行要求。
可见综合导航系统设计是大型飞机设计的重要环节，也是“欧洲一体化空中交通管理计划”架构下新一代大型飞机的核心技术之一。大型客机综合导航系统设计教学实验是培养航空、民航特色高校自动化专业从事飞机导航系统设计人才的重要环节，是帮助学生理解和掌握飞机导航系统设计、分析和管理的核心实践性教学环节。
设计原则：
本实验教学系统依托南京航空航天大学“控制科学与工程”国家双一流学科、“导航、制导与控制”国家重点（培育）学科、“先进飞行器导航、控制与健康管理”工信部重点实验室将“虚拟现实+互联网”技术融入大型飞机导航系统实验教学，以“系统培养航空导航特色专业学生创新实践能力”为目标，突出航空大飞机工程特色，面向行业和社会资源共享，自主开发大型客机综合导航系统设计虚拟仿真实验软件，具有自主知识产权，具有示范性和推广应用性。
实验目标：
本实验结合航空特色高校自动化专业培养方案的要求，根据本专业特色专业主干课程《定位与导航系统》的关键知识点，梳理出从“典型认知”—“综合训练”—“系统探索”三个层次的实验。
本教学虚拟仿真实验的实验目的如下：
（1） 通过飞机导航系统的认知学习模块，帮助学生了解和掌握大型客机导航系统的基本组成和原理。帮助学生掌握系统的组成及系统中重要组成部件的结构、工作原理和运行特性，采用虚拟现实的学习方式，帮助学生深入了解各个核心部件如惯性导航系统、卫星导航系统、无线电导航系统、大气导航系统部件细节组成、结构形式和工作原理，为系统综合实验奠定基础；
（2） 通过飞机导航系统的综合训练， 显著提高学生对飞机导航系统系统优化设计能力。学生根据自己的理解设计飞机导航系结构和参数，根据联邦滤波、集中滤波器结构，设计各类导航传感器的融合架构与参数，并在大型飞机不同飞行阶段下对导航性能进行评估，学生根据评估结果开展系统性能参数优化设计。
（3） 通过飞机导航系统的探索实验，培养学生自主创新设计的能力。
在综合实验的基础上，结合课程教学和相关的导航系统的创新能力培养的教学要求，在虚拟仿真系统中提供给学生开放性设计和测试环境，结合探索实验的要求，由学生可自主开展子系统的设计和功能模型的搭建，结合导航参数的优化设计，开展探索性和创新性的实验。
（4） 有效解决实物教学成本高、危险性大等难题。
虚拟仿真实验系统避免在设置故障时损坏昂贵的导航设备，以及在操作大型测试设备时的危险性。容易构建系统，系统具有可逆性，有利于学生探索故障发生后的故障定位、隔离和故障重构策略。虚拟仿真教学实验系统成本低，因而具有示范性和可推广性。
实验要求：
实验面向自动化专业本科生，导航专业研究生。
