中小学从事穿越机运动介绍！

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穿越机运动介绍

穿越机又称无人竞速机，是一种高速度、高机动性的多轴飞行器，通常由玩家自己采购配件组装，由电机、电调、分电板、飞控、接收机、摄像头、图传、遥控器等构成，缺乏完整的飞行控制系统与 GPS 定位系统. 它与电子竞技、机器人格斗一起，并称三大 “智能科技运动”，是近年新兴的极限科技运动. 其主要特点如下：

• 速度快：设计初衷便是竞速，多采用高速电机及轻量化机架，速度较高，目前最快的穿越机最高时速达 263km/h.
  
• 无完整飞控系统：不具有 GPS 系统，大部分具备不完整的飞控系统，飞控仅负责水平稳定，一旦操作失误或器械故障，极易发生坠毁.
  
• 需自行组装：整机出厂产品较少，多为自行组装，受玩家组装水平及零件质量影响，可靠性较差.
  
• 危险性较高：飞行速度快，对飞手操纵水平要求高，但准入门槛低，且多为个人组装，质量参差不齐、故障率高，一旦失去控制坠毁，会对周边人身财产安全造成严重威胁.
  
• 第一视角体验：允许飞手和观众通过外接小飞侠或者外接屏幕实时观看飞行过程，飞手戴上头戴式显示器后，可以以无人机的飞行视角观看飞行模式.
  

穿越机运动大赛

• 国际大赛：
  
• 无人机竞速联赛（Droneracingleague）：是无人机竞速赛事的先行者之一，始于 2016 年欧洲，专注在全球知名地标举办比赛，是当前全球最高水平、最具影响力的无人机竞速赛事之一.
  
• 美国全国无人机竞速锦标赛（National Drone Racing Championship，NDRC）：2016 年首次被美国体育广播公司 ESPN3 转播.
  
• 百万美金龙脊赛道大赛：2016 年在迪拜举行，是迄今为止最大规模的 FPV 比赛之一.
  
• DCL 国际邀请赛：2018 年被引入中国，是具有较高水平和影响力的国际赛事.
  
• 国内大赛：
  
• X-Fly 无人机联赛：2017 年开展了这项竞速运动，以打造全球最规范、最权威、也最具影响力的商业化无人机竞速赛事品牌为目标.
  
• 中国无人机公开赛 - DCL 国际邀请赛：由北京鸣鑫航空科技有限公司引进，推动了国内穿越机运动的发展.
  
• DRL 安联世界锦标赛：2020 年在上海举办，进一步提升了国内穿越机赛事的国际影响力.
  
• 全国青少年无人机大赛：由中国航空学会主办，面向全国中小学生的重要科技竞赛活动，其中也包含了与穿越机相关的竞赛项目.
  
• 2020 全国首届穿越机创作创意短视频大赛：由深圳广电集团主办，以 “美丽中国”“动感都市”“创意穿越” 等为主题，面向全国穿越机爱好者征集稿件，设置了特等奖、一等奖、二等奖、三等奖、创意奖等多个奖项.
  
• FPV 穿越机模拟飞行竞速赛：2022 年 8 月 24 日于深圳举行的国际性模拟飞行比赛，由瀚悦 (深圳) 无人机竞速俱乐部有限公司和深圳市大威翔龙体育有限公司联合主办，是中国大陆首次将无人机竞速与电竞模式结合的专业赛事.
  

参赛人数



不同赛事的参赛人数差异较大，如 2024 年全国青少年航空航天模型锦标赛有 323 支代表队，2000 多人报名参赛. 而一些小型的爱好者大赛，如 2024 年 1 月 13 日举办的首届佛山穿越机年会暨穿越机爱好者大赛，吸引了来自粤港澳大湾区 100 多名穿越机爱好者参加.
比赛奖项设置

• 现金奖励：如 2020 全国首届穿越机创作创意短视频大赛，最高给予 2 万元的现金奖励.
  
• 荣誉证书及奖杯：各类大赛通常会为获奖者颁发荣誉证书及奖杯，以表彰其在比赛中的优异表现。
  
• 奖品：如华商体育 2024 DJI 无人机穿越技巧赛设置了一等奖、二等奖、三等奖、优胜奖等，获胜者可分别获得价值 800 元奖品、500 元奖品、300 元奖品和价值 100 元奖品，还设置了平台打卡签到奖，奖品为 DJI 徽章 1 枚.
  
• 运动员等级评定：在一些官方或专业的赛事中，成绩优异的选手还可能获得相应的运动员等级评定，如杭州 13 岁女生全好所在的队伍夺得 2024 年全国青少年航空航天模型锦标赛无人机障碍飞行团体第一名，全好获评国家一级运动员.
  

比赛种类：

竞速类

• 常规赛道竞速：选手需要操控穿越机在规定的赛道内以最快的速度飞行，穿越各种障碍，如门洞、旗帜、圆环等，率先到达终点者获胜。例如 “2022 年 FPV 穿越机模拟飞行竞速国际挑战赛”，选手们在模拟的赛道场景中展开速度的较量.
  
• 空中扎气球竞赛：在特定的空域设置多个气球，选手要操控穿越机在规定时间内尽可能多地扎破气球，扎破气球数量多者获胜；若数量相同，则用时短者获胜。
  

技巧类

• 花式飞行表演赛：选手需完成一系列规定的高难度飞行动作，如 360 度翻滚、螺旋上升下降、侧飞、倒飞等，由评委根据动作的完成质量、难度系数、流畅性等进行打分，得分高者获胜 。
  
• 穿越障碍赛：赛道中设置了复杂的障碍，如狭窄的通道、高低错落的横杆、旋转的叶片等，选手要操控穿越机在不触碰障碍物的前提下顺利穿越，根据穿越的用时和失误情况来评判成绩。比如在 2024 年中国国际飞行器设计挑战赛（福建站）的 “穿越障碍与打击” 项目中，选手需操控时速高达每小时 200 公里的竞速穿越机穿越重重障碍，并击破所有目标气球.
  

应用类

• 网捕无人机竞赛：选手操纵穿越机搭载网捕枪对移动目标进行拦截，模拟对 “低慢小” 无人飞行器的拦截，考验选手的操控精准度和反应速度，以及在实际应用场景中的作战能力，此项目首次亮相于 2023 年 “湖北工匠杯” 技能大赛3.
  
• 对地侦查与打击：选手操控穿越机在飞行过程中对地面目标进行侦查，并模拟实施打击动作，要求选手具备良好的空间感、方位感和对穿越机的精确操控能力，同时也考察了其在类似军事或安防应用场景中的应对能力.
  

创意类

• 自制穿越机飞行表演赛：选手使用自己设计、制作的穿越机进行飞行展示和表演，评审会综合考量穿越机的创新性、设计合理性、飞行性能以及表演的精彩程度等因素来评定成绩，鼓励选手发挥创意和动手能力，推动穿越机技术的个性化发展。
  
• 主题任务挑战：根据特定的主题设定任务，例如在模拟的救援场景中，选手要操控穿越机完成寻找目标、运输物资、投放救援设备等一系列任务，通过任务的完成情况来评价选手的综合能力和创新思维。
  

利弊分析：

有利方面

• 培养科技兴趣：穿越机运动融合了航空航天、电子工程、软件编程、空气动力学等多学科知识，中小学生参与其中能够激发对科技知识的学习热情，培养对前沿科技的兴趣与探索精神，如丁梓恩通过参与穿越机运动，激发了对相关学科知识的学习动力.
  
• 提升多种能力：
  
• 手眼协调能力：操控穿越机时，需要飞手根据头戴式显示器中的画面，迅速通过手部动作做出精准反应，这对于中小学生手眼协调能力的锻炼效果显著。
  
• 空间感知能力：在飞行过程中，飞手要时刻判断穿越机的位置、方向以及与周围障碍物的距离，有助于提升中小学生的空间感知能力。
  
• 反应速度：穿越机速度快，飞行过程中需要快速应对各种突发状况，这能够有效提高中小学生的反应速度和应变能力.
  
• 解决问题能力：穿越机在组装、调试以及飞行训练过程中，会遇到各种问题，如机器故障、飞行姿态失控等，学生需要通过不断尝试和探索去解决这些问题，从而培养他们独立思考和解决问题的能力.
  
• 增强心理素质：参与穿越机竞赛等活动，能够让中小学生在面对挑战和竞争时，学会承受压力、克服紧张情绪，培养坚韧不拔的毅力和良好的心理素质，像丁梓恩在面对强劲对手和复杂赛道时，通过不断历练，心理素质得到了很好的提升.
  
• 团队合作意识：在一些穿越机相关的活动或竞赛中，如团队竞速赛等，学生需要与队友密切配合，共同完成任务，这有助于培养他们的团队合作意识和沟通协作能力。
  

不利方面

• 安全风险：穿越机飞行速度快，且缺乏完整的飞行控制系统和 GPS 定位系统，一旦操作失误或机器出现故障，容易发生坠毁，对周围的人或物造成伤害.
  
• 操作难度：穿越机的操控需要一定的技巧和经验，对于中小学生来说，上手难度较大，需要花费较多的时间和精力去学习和练习，如丁梓恩为了提高飞行技能，每天都要进行长时间的模拟训练和实际操作练习.
  
• 时间管理挑战：参与穿越机运动需要投入一定的时间和精力，包括学习相关知识、进行组装调试、训练飞行等，这对于学业繁忙的中小学生来说，可能会在时间管理上带来一定的挑战，需要合理安排时间，确保不影响正常的学习。
  
• 经济成本：购买穿越机配件、设备以及参加培训、竞赛等都需要一定的费用，对于一些家庭来说可能会有一定的经济压力。
  

可获得的运动员等级

• 国家一级运动员：在一些高级别的全国性或国际性青少年航空航天模型锦标赛等赛事中，取得优异成绩的中小学生可获评国家一级运动员。例如杭州 13 岁的初二女生全好，因所在队伍夺得 2024 年全国青少年航空航天模型锦标赛无人机障碍飞行团体第一名，而获评国家一级运动员.
  
• 国家二级运动员：在相关省级比赛中达到一定成绩标准的中小学生，可获得国家二级运动员等级称号 。
  

竞赛获奖证书

• 赛事名次证书：参加各类穿越机比赛，根据比赛成绩可获得相应的名次证书，如冠军、亚军、季军等。以 2018 上海国际汽车城穿越机竞速大赛为例，选手们通过多轮激烈角逐，最终井上谦、陈波、赖竞豪分别获得冠亚季军，并得到了相应的奖杯和名次证书.
  
• 其他奖项证书：除了常规的名次奖项，比赛还可能设置如最佳操作奖、创新奖、团队协作奖等特殊奖项，中小学生若在比赛中表现突出，也可获得此类证书。
  

对升学的帮助

• 助力特长生招生：在一些地区的中小学特长生招生中，科技类特长生是重要的招生类别之一。学生获得的穿越机运动相关等级和奖项，可以作为科技特长的证明，增加其在特长生选拔中的竞争力，从而有机会进入心仪的学校。
  
• 丰富综合素质评价材料： 综合素质评价在升学中的重要性日益凸显。参与穿越机运动及获得的相关成绩和证书，能够丰富学生的综合素质评价材料，展示学生在科技创新、实践能力、团队协作等方面的素养，为升学提供有力的支持。
  
• 培养学科兴趣与能力：穿越机运动涉及多学科知识，学生在参与过程中，能够培养对物理、数学、电子技术等学科的兴趣和学习能力。这种学科素养的提升，有助于学生在学业上取得更好的成绩，进而为升学打下坚实的基础。
  
• 锻炼心理素质和毅力：穿越机比赛的竞争环境和挑战，能够锻炼中小学生的心理素质和毅力。在面对升学压力时，具备良好心理素质和坚韧毅力的学生，往往能够更好地应对各种困难和挑战，发挥出自己的最佳水平。
  

杭州江南实验学校电子竞技FPV队 图片来源于网络
学习中的困难

知识理解方面

• 专业知识复杂：穿越机涉及到航空航天、电子电路、空气动力学、无线电通信等多个领域的专业知识。对于中小学生而言，理解这些复杂的知识会比较吃力。例如，理解穿越机的飞控原理，需要掌握一定的物理学和数学知识，像 PID 控制器（比例 - 积分 - 微分控制器）的原理，这涉及到对控制系统的动态响应和稳定性的数学分析。
  
• 缺乏系统学习资源：虽然现在网络上有很多关于穿越机的资料，但这些信息往往比较零散，缺乏针对中小学生的系统、深入浅出的学习资源。这使得中小学生在学习过程中很难建立起完整的知识体系。
  

操作技能方面

• 操作难度高：穿越机的操作对协调性和反应速度要求较高。中小学生需要通过双手操作遥控器来控制穿越机的飞行姿态（如翻滚、俯仰、偏航）和飞行速度，同时还要用眼睛观察第一视角（FPV）画面来判断位置和方向。比如，在进行穿越机竞速时，要在高速飞行下精准地通过狭窄的赛道和障碍物，这对于手部动作的精细程度和反应速度是一个巨大的挑战。
  
• 练习场地受限：由于穿越机速度快、危险性高，需要有专门的练习场地，如封闭的室内场地或者空旷的室外场地（远离人群、建筑物和机场等禁飞区）。然而，这样合适的场地并不容易找到，限制了中小学生的练习机会。例如，在城市环境中，大部分公园等空旷场地都有人员活动，不允许进行穿越机飞行练习。
  

安全风险方面

• 设备故障风险：穿越机是较为精密的设备，可能会出现电机故障、飞控失灵、信号传输中断等问题。对于中小学生来说，判断和处理这些故障是比较困难的。例如，电机突然停转可能导致穿越机瞬间失去动力而坠落，中小学生可能会因为惊慌而不知所措。
  
• 人身安全威胁：由于穿越机飞行速度快，一旦失控，可能会对周围的人造成伤害。中小学生在操作过程中可能难以完全掌控局面，增加了安全风险。比如，在学校操场练习时，如果穿越机偏离航线冲向人群，后果不堪设想。
  

经济成本方面

• 设备购买成本：购买穿越机及相关配件（如遥控器、电池、充电器、摄像头、图传设备等）需要一定的资金投入。对于一些家庭来说，这可能是一笔不小的开支。例如，一套入门级的穿越机设备可能需要几百元，而中高端设备则可能要数千元。
  
• 维修和更换成本：穿越机在练习和使用过程中容易损坏，维修和更换零件也需要费用。中小学生在操作过程中可能因为技术不熟练导致穿越机频繁损坏，增加了经济负担。比如，不小心摔坏了穿越机的机架或者损坏了电机，都需要购买新的配件进行更换。
  

训练方法：

模拟飞行训练

• 选择合适的模拟器软件：有许多专门用于穿越机模拟飞行的软件，如 Liftoff、DRL Simulator 等。这些软件能够模拟出各种真实的飞行场景和赛道环境。例如，Liftoff 提供了丰富的赛道类型，包括室内赛道、室外旷野赛道、山地赛道等不同场景，每个场景中的障碍物设置和光线条件等因素都能模拟真实飞行情况。
  
• 熟悉模拟器操作界面和功能：在开始模拟飞行训练前，要仔细了解模拟器的操作界面，包括遥控器的按键功能设置、视角切换方式、飞行参数显示（如速度、高度、电量等）等。学会如何在模拟器中调整穿越机的参数，如 PID 参数（比例 - 积分 - 微分控制器参数，用于控制穿越机的稳定性和响应速度），以适应不同的飞行需求。
  
• 进行基础飞行操作练习：利用模拟器进行基础的飞行操作训练，如起飞、降落、悬停、直线飞行、转弯等。在这个阶段，重点是熟悉穿越机在不同操作下的飞行姿态变化，掌握好操作的力度和幅度。例如，在练习转弯时，要体会通过遥控器摇杆控制穿越机偏航的角度和速度，避免转弯过度或不足。
  
• 进阶技巧训练：当基本操作熟练后，可以进行进阶技巧的练习，如翻滚、倒飞、螺旋飞行等花式飞行动作。在模拟器中可以反复尝试这些动作，不用担心损坏设备。同时，观察飞行姿态仪表和第一视角画面，了解每个动作在实际操作中的摇杆输入方式和时机。例如，练习 360 度翻滚时，要注意控制好穿越机的翻滚速度和角度，保证动作的流畅性。
  
• 模拟竞赛场景训练：许多模拟器软件都提供了竞赛模式，可以模拟真实的比赛场景。在模拟竞赛训练中，熟悉比赛规则和赛道特点，学会在竞争环境下保持良好的心态和操作稳定性。比如，在模拟竞速比赛中，训练如何在高速飞行下快速准确地通过狭窄的赛道和各种障碍物。
  

免费软件

• Freerider：有安卓版，提供丰富的任务和挑战，如空中侦察、货物运输等，玩家可自由定制操作界面，还可通过共享社区交流分享，其具有真实的 3D 视角和模拟真实的场景，采用屏幕虚拟手柄按键的方式操纵无人机飞行.
  
• 大疆虚拟飞行（DJI Virtual Flight）：专为大疆用户打造，采用高清画面设计，有丰富型号的大疆无人机可解锁，游戏场景逼真，玩家可选择摇杆操控、体感操控、触屏操控等方式，还可解锁不同的地图场景和挑战任务.
  
• aTelloPilot：大疆 fpv 穿越机模拟器，真实还原大疆飞行体验，有多种模式可解锁，提供第一人称游戏视角和逼真场景，玩家可选择操纵杆控制、体感控制和触摸屏控制等方式.
  

付费软件

• 凤凰模拟器（PhoenixRC 5.0）：专业的飞行模拟器软件，可模拟大疆无人机、各种穿越机以及固定翼和直升机等，适合航模新手练习模拟，具有一键安装、免设置的特点，且自带系统修复功能，价格一般在 141 元 - 162 元左右.
  

实际飞行训练

• 选择安全合适的训练场地：实际飞行训练场地要选择空旷、远离人群和建筑物、没有电磁干扰的地方，如空旷的草地、废弃的工厂厂房（确保没有安全隐患）等。同时，要确保场地符合当地的空域管理规定，不在禁飞区域内。例如，一些大型的公园或者郊外的荒地是比较理想的训练场地，但要注意避开机场净空保护区和军事管理区等敏感区域。
  
• 做好飞行前的准备工作：每次飞行前要仔细检查穿越机的各个部件，包括螺旋桨是否安装牢固、电机是否正常运转、电池电量是否充足、信号传输设备是否正常等。确保遥控器和穿越机之间的信号连接稳定，对频正确。同时，佩戴好必要的安全装备，如护目镜等。
  
• 从简单飞行任务开始：实际飞行初期，先进行简单的飞行任务，如低空短距离飞行、在小范围内悬停和缓慢移动等。在这个过程中，感受真实环境下穿越机的飞行特性，如受到气流、风向等因素的影响，学会及时调整操作来保持穿越机的稳定。例如，在微风天气下，要学会根据风向调整穿越机的飞行方向，避免被风吹偏。
  
• 逐步增加难度和距离：随着操作熟练度的提高，逐渐增加飞行任务的难度，如延长飞行距离、提高飞行速度、穿越简单的障碍物等。在增加难度的过程中，不断积累飞行经验，提高应对突发情况的能力。例如，在设置简单的障碍物穿越训练时，可以先使用一些比较大的、容易识别的障碍物，如彩色的塑料桶或者大型的泡沫板，然后逐渐缩小障碍物的尺寸和增加障碍物的数量。
  
• 飞行后的总结与反思：每次实际飞行训练后，要对飞行过程进行总结和反思。分析在飞行中出现的问题，如操作失误、穿越机性能不稳定等原因，思考如何改进。可以通过查看飞行记录（如果穿越机设备有记录功能）或者回忆飞行过程中的细节来进行总结，不断优化自己的操作技巧。