Программа по курсу: «Теоретические основы спутниковых навигационных систем» По направлению  010600: 

Вид материала

Программа

Содержание Всего часов Заведующий кафедрой РАЗВЕРНУТАЯ ПРОГРАММА ЛЕКЦИЙ (66 часов)

Подобный материал:

• Программа по курсу: «Основы космических информационных систем» По направлению  010600: , 68.65kb.
• Концепция международного сотрудничества в области глобальных навигационных спутниковых, 209.28kb.
• Методы и алгоритмы навигационных определений с использованием ретранслированных сигналов, 353.86kb.
• Программа по курсу: «Радиотехнические методы и средства управления космическими аппаратами», 81.37kb.
• Аннотация программы дисциплины «Теоретические основы систем мобильной связи», 680.62kb.
• 73. Типы и параметры орбит спутниковых систем связи (ссс). Их достоинства и недостатки, 43.21kb.
• Программа по курсу: «Современные радиотехнические и волоконно-оптические телекоммуникационные, 147.46kb.
• Инструкция по развитию съемочного обоснования и съемке ситуации и рельефа с применением, 1351.72kb.
• Правительства Российской Федерации от № типовая региональная целевая программа, 1200.61kb.
• 191124, Санкт-Петербург, пл. Растрелли,, 83.38kb.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский физико-технический институт (государственный университет)»


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

_______________Е.В.Глухова

«____» ____________2008 г.


ПРОГРАММА


По курсу: «Теоретические основы спутниковых навигационных систем»

По направлению  010600:  «Прикладные математика и физика»

Магистерская программа 010625: «Космические информационные системы. Связь, навигация и дистанционное зондирование»

Факультет: ФРТК

Кафедра: «Радиотехнические космические системы»

Курс: 4

Семестр: 7,8

Лекции: 66 часов

Практические – нет

Лабораторные занятия – нет

Экзамен – 8 семестр

Зачет с оценкой – 7 семестр


ВСЕГО ЧАСОВ: 66


Программа утверждена на заседании кафедры

«Радиотехнические космические системы»

24 июня 2008 г.


Разработал программу

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник А.Е.Перьков


Заведующий кафедрой

Доктор технических наук, профессор ________________А.А.Романов


Председатель

Ученого совета ФРТК

Доктор технических наук _______________ С.Н.Гаричев

СОДЕРЖАНИЕ


АННОТАЦИЯ


Курс «Теоретические основы спутниковой навигации» рассчитан на слушателей, имеющих базовую университетскую (политехническую) подготовку по общей физике, высшей математике, теории случайных процессов, основ радиоэлектроники (теория цепей и сигналов, электродинамика и распространения радиоволн, антенно-фидерные устройства, аналоговая и цифровая электроника, устройства радиоавтоматики).

Основное внимание уделяется изучению:

принципов построения систем и аппаратуры потребителей спутниковой навигации, функциональных дополнений систем спутниковой навигации;

современным методам навигационно-временных определений (НВО) и обработки сигналов в спутниковых радионавигационных систем;

применению технологий спутниковой навигации для решения прикладных народнохозяйственных и оборонных задач.

Закрепление знаний, полученных в ходе лекционных занятий осуществляется при выполнении НИР по согласованным с базовым предприятиям индивидуальным заданием. Отчётность по НИР в части изучения теоретических основ спутниковой навигации оформляется в виде курсовой работы.

Для достижения уровней подготовки, определённых государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и квалификационными требованиями к профессиональной подготовке выпускников бакалавриата по специальности 010625 по дисциплине «Теоретические основы спутниковой навигации», студент должен:

иметь представление:

о перспективах развития спутниковых систем радионавигации авиационно-космических радиоэлектронных систем навигации (СРНС) и навигационной аппаратуре потребителя (НАП) СРНС.

знать:

теоретические основы построения и функционирования СРНС и НАП;

современные и перспективные методы навигационно-временных определений (НВО), формирования и обработки сигналов используемых в СРНС;

теоретические основы функционирования НАП СРНС в составе комплексов радиоэлектронных систем навигации, управления и мониторинга;

возможности применения технологий спутниковой навигации для решения прикладных народнохозяйственных и оборонных задач.

уметь:

применять современные методы НВО, формирования и обработки сигналов для разработки элементов СРНС и НАП;

использовать технологии спутниковой навигации при разработке радиоэлектронных комплексов навигации, управления и мониторинга.


РАЗВЕРНУТАЯ ПРОГРАММА ЛЕКЦИЙ (66 часов)


Раздел 1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СРНС (16 ч)


Тема 1. Предмет и задачи дисциплины. (6 ч)

Общие задачи навигации и спутниковой навигации. Роль радионавигации в решении народнохозяйственных и оборонных задач. Исторический очерк развития систем навигации и навигационной аппаратуры потребителей. Навигационные системы координат. Шкалы времени. Навигационные элементы. Методы решения навигационных задач. Методы и средства измерения навигационных параметров. Классификация навигационных систем и навигационной аппаратуры потребителя. Общая структура СРНС и функциональных дополнений. Характеристики движения навигационных спутников. Общие подходы к формированию сигналов в СРНС.

Тема 2. Временное и координатное обеспечение СРНС. (4 ч)

Единицы мер времени. Системы отсчёта времени, используемые в СРНС. Синхронизация шкал времени. Понятие сигнального времени. Системы координат, используемые в СРНС.

Тема 3. Методы НВО в СРНС. (2 ч)

Дальномерный, псевдодальномерный, разностно-дальномерный метод навигационных определений. Доплеровский и псевдодоплеровский и разностнодоплеровский методы. Навигационный алгоритм на основе одномоментных измерений. Точность НВО, геометрический фактор.

Тема 4. Систематические погрешности НВО. (4 ч)

Погрешности формирования бортовой шкалы времени Тропосферные погрешности. Ионосферные погрешности. Погрешности многолучёвости. Способы компенсации систематических ошибок.


Раздел 2. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАВИГАЦИОННО-ВРЕМЕННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ В СРНС (10 ч)


Тема 5. Байесовский подход к решению задач НВО. (4 ч)

Методы фильтрации марковских процессов. Нелинейная фильтрация. Линейная фильтрация Калмана-Бьюси. Марковские модели динамики потребителя и часов навигационной аппаратуры потребителя.

Тема 6. Алгоритмы НВО, основанные на теории фильтрации марковских процессов. (6 ч)

Одноэтапный алгоритм НВО в СРНС. Потенциальная точность НВО. Двухэтапные алгоритмы НВО в СРНС. Реализация следящих схем слежения за задержкой и фазой сигнала на основе алгоритмов фильтрации марковских процессов. Объединенные алгоритмы синхронизации. Выделение дискретного параметра сигнала. Реализация алгоритмов вторичной обработки радионавигационных параметров на основе метода наименьших квадратов и фильтра Калмана-Бьюси. Сравнение дальномерного, псевдодальномерного и разностно-дальномерного методов НВО.


Раздел 3. СПУТНИКОВЫЕ РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ГЛОНАС, GPS, И GALILEO (8 ч)


Тема 7. Спутниковая навигационная система ГЛОНАСС. (4 ч)

Орбитальная группировка. Наземный сегмент. эфемеридное обеспечение. Частотно-временное обеспечение, навигационные сообщения ГЛОНАСС. Структура действующих и перспективных сигналов в СРНС. Расчет координат навигационного спутника по оперативной и неоперативной информации Перспективы развития СРНС ГЛОНАСС.

Тема 8. Спутниковая навигационная система GPS. (2 ч)

Орбитальная группировка. Наземный сегмент. эфемеридное обеспечение. Частотно-временное обеспечение, навигационные сообщения GPS. Структура действующих и перспективных сигналов GPS. Расчет координат навигационного спутника по оперативной и неоперативной информации Перспективы развития GPS.

Тема 9. Спутниковая навигационная система GALILEO. (2 ч)

Орбитальная группировка; наземный сегмент. эфемеридное и частотно-временное обеспечение, навигационные сообщения GALILEO. Структура сигналов.


Раздел 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АППАРАТУРЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ СРНС (20 ч)


Тема 10. Реализация радиоприемных устройств аппаратуры потребителя. (6 ч)

Характеристика радиолинии космический аппарат – потребитель. Антенно-фидерные устройства навигационных приёмников. Построение высокочастотной части приёмников. Аналого-цифровые преобразователи. Формирование статистик для НВО, многоканальные корреляторы НАП. Элементная база, применяемая в радиоприёмных устройствах НАП.

Тема 11. Реализация первичной обработка сигналов в приёмниках СРНС. (6ч)

Поиск и обнаружение сигналов; слежение за задержкой, фазой и частотой сигнала и выделения навигационного сообщения в аппаратуре потребителя. Элементная база цифровой обработки сигналов НАП.

Тема 12. Реализация алгоритмов вторичной обработки в аппаратуре потребителя. (4 ч)

Алгоритмы одномоментных и фильтрационных решений. Построения совмещенной аппаратуры СРНС ГЛОНАСС, GPS и Галилео.

Тема 13. Проблема помехозащищенности аппаратуры потребителя СРНС. (4 ч)

Повышение помехозащищенности НАП методами оптимальной обработки сигналов, пространственно-временной обработки и комплексирования с инерциальными навигационными системами.


Раздел 5. ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ И ДОСТОВЕРНОСТИ НВО В СРНС (8 ч)


Тема 14. Дифференциальные методы в СРНС. (4 ч)

Дифференциальный и относительный режим НВО. Формирование частотно-временных поправок в локальных и широкозонных дифференциальных системах. Широкозонные дифференциальные системы СДКМ, WAAS, EGNOS, MSAS.

Тема 15. Высокоточные навигационно-временные определении. (2 ч)

Навигационно-временные определения, основанные на фазовых измерениях. Разрешение неоднозначности фазовых измерений. Определение пространственной ориентации объектов. Алгоритмы траекторной фильтрации.

Тема 16. Повышение достоверности НВО в СРНС. (2 ч)

Требования к достоверности НВО. Методы автономного контроля целостности.


Раздел 6. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ (4 ч)


Тема 17. Специальное применение СРНС. (2 ч)

Интегрированные комплексы навигации ЛА. Системы высокоточной навигации, основанные на применении спутниковых технологий.

Тема 18. Применение технологий СРНС в народном хозяйстве. (2 ч)

Системы УВД и посадки гражданской авиации, системы мониторинга подвижных объектов. Применение спутниковой навигации в геодезии.


Литература

1. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И.Перова и В.Н.Харисова. Изд.3-е, переработанное. – М.: Радиотехника, 2005, 688 с., ил.
   
2. Урличич Ю.М., Ежов С.А., Жодзишский А. И., Круглов А.В., Махненко Ю.Ю. Современные технологии навигации геостационарных спутников. – М.: Физматлит, 2007.
   
3. Тихонов В. И., Харисов В.Н., Статистический синтез и анализ радиотехнических систем. Изд.2-е, переработанное. – М.: Радио и связь, 2005, 500с., ил.
   
4. Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем: Учебное пособие. М.: Радиотехника, 2003, 470 с.
   
5. Поваляев А.А., Спутниковые радионавигационные системы: время, показания часов, формирования измерений и определение относительных координат. – М. радиотехника 2008, 328 с.
   
6. Липкин И. А. Спутниковые радионавигационные системы. – М. Вузовская книга, 2001, 285 с.
   
7. Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. – М. Техносфера, 2007, 487 с.
   
8. Grewal M.S., Weill L.R., Andrew A. P. Global Positioning Systems, Inertial Navigation, and Integration, with MATLAB, John Wiley & Sons, 2000
   
9. Grewal M.S., Andrew A. Kalman filtering: Theore and Practice Using Matlab, second edition. – Jew York, John Wiley & Sons INC, 2001 pp 401.