Учебно-методический комплекс образовательных программ профессиональной переподготовки и повышения квалификации Издательство мгту им Н. Э. Баумана Федеральная целевая программа развития образования на 2006-2010 годы
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
| 3. Учебно-тематический план по программе повышения квалификации Антенные системы для геостационарных Спутниковые навигационные системы 4. Квалификационные требования 5. Учебные программы по дисциплинам |
- Программа курса повышения квалификации разработана для обучения и повышения квалификации, 59.21kb.
- Н. Э. Баумана (мгту им. Н. Э. Баумана) Военное обучение в мгту им. Н. Э. Баумана, 3073.69kb.
- Федеральная целевая программа «Молодежь России на 2006-2010 годы» 13 3 Федеральная, 263.34kb.
- Учебно-методический комплекс Москва, 2005 Учебный комплекс утвержден к изданию: экспертной, 879.5kb.
- Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года Федеральная целевая, 58.48kb.
- Методические рекомендации по комплектованию курсовой системы повышения квалификации, 35.86kb.
- Образовательная программа модуля «Локальные акты общеобразовательного учреждения» Целевая, 35.44kb.
- Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года Федеральная целевая, 75.8kb.
- Комитет по образованию Администрации Волгоградской области, 1851.24kb.
- Перечень курсов повышения квалификации и профессиональной переподготовки мгпи на 2011-2012, 810.77kb.
Рассматривается пример реализации МЛА с 8-кратным использованием частот, в котором с целью оптимизации параметров приёмо-передающей антенной системы предлагается применить две приёмные ГЗА с многоэлементным облучателем и две передающие ГЗА, каждая из которых имеет по два многоэлементных облучателя.
В настоящее время большой интерес проявляется к исследованиям возможностей применения широкополосных сигналов и разработке соответствующих радиотехнических систем. Одним из достаточно сложных элементов таких систем является широкополосный излучатель. При разработке широкополосных излучателей кроме требований по полосе рабочих частот и уровню согласования обычно накладываются ограничения на размеры антенны
Среди излучателей сигналов можно выделить несколько типов, приблизительно удовлетворяющих принципам построения широкополосных и имеющих малые электрические размеры антенн. К числу таких излучателей относятся фрактальные и тороидальные спиральные антенны, различные типы вибраторных излучателей, включая плоские, щелевые и конические вибраторы.
Учебным планом дисциплины предусматривается выполнение курсовой работы.
Преподавание дисциплины «Спутниковые навигационные системы» ставит целью дать слушателям необходимую информацию о принципах функционирования, структуре, возможных областях применения, и технических характеристиках современных систем радионавигации, причем основное внимание уделяется наиболее перспективным спутниковым радионавигационным системам (СРНС) второго поколения: “ГЛОНАСС” (Россия), GPS (США). Создание этих спутниковых радионавигационных систем стало одним из наиболее заметных и практически важных научно-технических достижений последнего двадцатилетия ХХ в. Введенные в эксплуатацию в начале 90-х годов, системы первоначально предназначались для решения задач точного местоопределения высокодинамичных объектов военного назначения. Однако полученный в процессе испытаний и эксплуатации СРНС опыт показал, что создаваемое этими системами глобальное навигационно-временное поле позволяет обеспечивать не только высокоточную навигацию подвижных средств, но и решать на принципиально новой основе широкий круг других прикладных задач, которые при проектировании СРНС не рассматривались. Как следствие, возникли и быстро развиваются многочисленные приложения спутниковой радионавигации в различных сферах: от геофизических исследований до автоматического управления карьерными механизмами и автотранспортом.
В настоящее время более 200 фирм во всем мире выпускают сотни тысяч экземпляров аппаратуры потребителей (АП) СРНС различных классов, в том числе недорогие малогабаритные приборы для индивидуальных пользователей. В результате АП СРНС, наряду со средствами мобильной связи и другими новейшими достижениями радиоэлектроники, стала не только средством сугубо профессиональной деятельности, но и предметом личного пользования, что многократно расширяет круг ее потребителей.
Радиопеленгаторные системы получили широкое применение для судовождения, а затем и в аэронавигации. В настоящее время в мире используются десятки тысяч судовых и аэронавигационных радиомаяков, в том числе с активным ответом, позволяющих определить не только направление на маяк, но и дальность до него.
Принципы навигационных измерений, статистические методы обработки сигналов и другие технические решения, разработанные применительно к РНС наземного базирования, явились научно-техническим фундаментом для проектирования спутниковых радионавигационных систем, в которых носителем источника навигационного сигнала является искусственный спутник Земли (далее всюду — навигационный космический аппарат, НКА). Возможность использования в качестве источника навигационного сигнала объекта, движущегося со скоростью порядка нескольких километров в секунду, базируется на том, что орбита НКА и параметры его движения могут прогнозироваться и контролироваться с весьма высокой точностью, т. е. они известны в любой момент времени.
Перспективная СРНС должна предоставлять потребителю возможность в любой момент времени определить три координаты, вектор скорости и точное время. Для реализации такой возможности необходимо проводить измерения не менее чем по четырем спутникам, что накладывает соответствующее условие на структуру орбитальной группировки НКА: в любой момент времени в любой точке земной поверхности должна быть обеспечена возможность наблюдения не менее четырех НКА, при этом общее число НКА в группировке должно быть минимальным.
Для решения поставленной задачи при проектировании СРНС второго поколения были избраны среднеорбитальные НКА с высотой орбиты порядка 20 тыс. км (дальнейшее увеличение высоты орбиты нецелесообразно, так как не приводит к расширению зоны видимости НКА). Период обращения НКА при такой высоте орбиты равен примерно 12 ч. В этом случае, для того чтобы гарантировать в любой точке Земли одновременное наблюдение не менее 4 НКА, в составе орбитальной группировки должно быть не менее 18 НКА, однако для повышения точности и надежности навигационных измерений было решено увеличить это число до 24. Кроме изменения структуры и геометрии орбитальной группировки, в СРНС второго поколения с самого начала были заложены средства, обеспечивающие прецизионную (с точностью до единиц наносекунд) взаимную синхронизацию бортовых шкал (эталонов) времени НКА. Большое внимание при изложении материала должно быть уделено также развитию средств высокоточного определения и прогнозирования параметров орбит (эфемерид) НКА. Достаточно сказать, что для достижения требуемой точности прогноза эфемерид должны учитываться такие факторы, как световое давление на НКА, влияние релятивистских эффектов на гравитационное поле Земли, неравномерность вращения Земли и ее полюсов, а также наличие реактивных сил, связанных с газоотделением материалов покрытия НКА. Решение перечисленных, а также и многих других второстепенных задач позволило создать, ввести в эксплуатацию и предоставить в пользование всему населению Земли две среднеорбитальные СРНС второго поколения: российскую, получившую название ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) и американскую, первоначально названную NAVSTAR (Navigation Satellite Time and Ranging), а в настоящее время обычно именуемую GPS (Global Positioning System).
Для однозначного решения навигационной задачи необходимо получить оценки РНП по сигналам, как минимум, четырех НКА. В первых образцах АП, использовавших одноканальные приемники, эта задача решалась методом последовательной настройки приемника на соответствующие литерные частоты ГЛОНАСС, либо методом перебора опорных последовательностей дальномерных кодов GPS. Однако оперативность и точность таких измерений не удовлетворяет современным требованиям. Поэтому в настоящее время приемники АП строятся исключительно как многоканальные, причем число параллельных каналов, реализующих процедуру согласованной фильтрации, колеблется от 6–12 в несложных GPS-приемниках, до 24 и более в совмещенных (ГЛОНАСС + GPS) образцах АП.
Современная АП оснащена высокопроизводительными процессорами, позволяющими полностью автоматизировать выполнение всех основных операций: поиска и обнаружения сигналов выбранного созвездия НКА, слежения за сигналами и измерения РНП, приема и декодирования служебной информации, учета в измеренных РНП различных поправок (релятивистской, тропосферной, временной и т. п.), решения основной навигационно-временной задачи и сопутствующих сервисных задач, контроля навигационных решений, контроля работоспособности аппаратуры, регистрации и индикации результатов решений.
В процессе обучения предусматривается сдача зачётов и экзаменов по дисциплинам. В случае успешной сдачи предусмотренных учебным планом зачетов и экзаменов слушатели получают удостоверение о повышении квалификации государственного образца.
3. Учебно-тематический план по программе повышения квалификации
Учебно-тематический план
«Системы космической связи и навигации»
| Цель | Целью повышения квалификации является обновление теоретических и практических знаний специалистов в связи с повышением требований к уровню квалификации и необходимостью освоения современных методов решения профессиональных задач |
| Категория слушателей | Специалисты, не имеющие опыта работы в области систем космической связи и навигации |
| Срок обучения: | 72 час, 2 недель, 0,5 мес |
| Форма занятий: | С отрывом от работы |
| Режим занятий: | 6 дней в неделю по 6 час в день |
| Минимальный уровень образования принимаемых на обучение: | высшее профессиональное |
| Уровень получаемого образования: | дополнительное, повышение квалификации |
| № п/п | Наименование разделов и дисциплин | Всего, час | В том числе | Формы контроля | ||
| Лекции, час | Практические , лабораторные, семинарские занятия, час | Самост. Работа, час | ||||
| 1 | Антенные системы для геостационарных и низкоорбитальных космических аппаратов | 36 | 16 | 4 | 16 | зачет |
| 1.1 | Введение | 1 | 1 | - | - | - |
| 1.2 | Антенны космических аппаратов | 11 | 7 | 4 | - | - |
| 1.3 | Наземные антенны линий связи | 5 | 5 | - | - | - |
| 1.4 | Элементная база антенных систем | 3 | 3 | - | - | - |
| 1.5 | Антенны отечественных и зарубежных систем связи и радиолокации | 1 | 1 | - | - | - |
| 1.6 | Курсовая работа | 16 | - | - | 16 | - |
| 2 | Спутниковые навигационные системы | 24 | 20 | 4 | - | зачет |
| 2.1 | Введение | 1 | 1 | - | - | - |
| 2.2 | Принципы радионавигации. | 2 | 2 | - | - | - |
| 2.3 | Позиционные РНС | 1 | 1 | - | - | - |
| 2.4 | Принципы построения и функционирования спутниковых РНС. | 3 | 3 | - | - | - |
| 2.5 | Методы навигационно-временных измерений в СРНС. | 2 | 2 | - | - | - |
| 2.6 | Навигационная аппаратура потребителей. | 2 | 2 | - | - | - |
| 2.7 | Точность навигационных определений в СРНС. | 3 | 3 | - | - | - |
| 2.8 | Методы дифференциальных и относительных измерений в СРНС | 7 | 3 | 4 | - | - |
| 2.9 | Определение угловой ориентации объектов по сигналам СРНС | 2 | 2 | - | - | - |
| 2.10 | Специальные методы измерений с использованием сигналов СРНС. | 1 | 1 | - | - | - |
| 3 | Консультация | 6 | | | | |
| 4 | Итоговая аттестация | 6 | | | | Экзамен |
| | Всего: | 72 | 36 | 8 | 16 | |
4. Квалификационные требования
После успешного завершения обучения по программе повышения квалификации «Системы космической связи и навигации» слушатель
должен знать:
- требования к антеннам систем связи, радиолокации и навигации;
- особенности конструкций антенн систем связи, радиолокации и навигации;
- методы расчета и проектирования антенн для связи, радиолокации и навигации.
- способы обеспечения электромагнитной совместимости.
- физические основы радионавигации
- обобщенную структурную схему РНС
- позиционные РНС; их рабочие зоны , дальность действия. Факторы, влияющие на дальность действия и точность
- общие принципы построения и функционирования СРНС второго поколения (космический сегмент, наземная система контроля, навигационная аппаратура потребителя (НАП)) и основные характеристики используемых в них сигналов;
- принципы обработки сигналов в навигационной аппаратуре потребителя СРНС и основные технические решения, используемые при ее построении;
- потребительские характеристики спутниковой радионавигационной аппаратуры различных классов.
должен уметь:
- разработать электрическую схему антенны;
- выбрать тип антенны для связи и навигации, соответствующий назначению и предъявляемым техническим требованиям;
- выполнять расчет электрических характеристик и проектирование антенны;
- выполнять расчет электрических характеристик и проектирование элементов антенны.
- анализировать требования, предъявляемые потребителем к спутниковой навигационной аппаратуре при решении различных практических задач;
- производить анализ технико-экономических показателей аппаратуры;
- осуществлять обоснованный выбор структурной схемы и других особенностей аппаратуры, наилучшим образом удовлетворяющей предъявленным требованиям;
должен иметь навыки:
- выбора типа антенны с учетом назначения и требуемых электрических характеристик;
- построения геометрической модели и выбора методики расчета электрических характеристик антенн;
- разработки конструкции антенны;
- измерения электрических характеристик антенн и элементов волноводных трактов.
5. Учебные программы по дисциплинам
5.1. «Антенные системы для геостационарных
и низкоорбитальных космических аппаратов»
Автор: Бей Н. А.