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 |
- 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.
Самостоятельная работа
| № п/п | Тема самостоятельной работы | Объем, ч. | Литература |
| 1. | Самостоятельная проработка курса лекций. Подготовка к зачету. | 17 | [1,2,3,4] |
| 2. | Курсовая работа «Разработка схемы, расчет и конструирование антенны и её узлов, волноводных функциональных устройств | 17 | [4,6,11] |
| | Итого: | 34 | |
Курсовая работа.
Содержание:
1. Разработка схемы, расчет и конструирование антенны и её узлов, волноводных функциональных устройств
В процессе курсовой работы студент знакомиться с методами расчёта и проектирования волноводных и антенных устройств. Разрабатывается электрическая схема устройства и на уровне техпредложений выбирается конструкция основных элементов и устройства в целом
Работа состоит из расчетной и конструкторской частей. В расчетной части находятся основные параметры, определяющие электрические характеристики проектируемого устройства. Конструированию подлежат либо волноводное, либо антенное устройство.
Объем пояснительной записки - 1 п.л. Графическая часть – 1,5 листа формата А1.
Пример задания на курсовую работу №1
«Зеркальная антенна»
Разработать на уровне технического предложения зеркальную антенну для системы спутниковой связи. Антенна должна удовлетворять следующим основным требованиям:
- рабочая частота f ср;
- диапазон рабочих частот 8%;
- коэффициент усиления не менее G;
- поляризация принимаемых сигналов - линейная и круговая;
- уровень боковых лепестков не выше -22 дБ.
Варианты технического задания
_____________________________________________________________________________
вариант 1.1 1.2 1.3 1 .4 1.5 1.6 1.7 1.8
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
fср,ГГц 4 4 4 11 10.95 10.7 11.3 11,0
G, дБ 40 37 33 40 38 38 36 33 _____________________________________________________________________________
Необходимо: разработать схему и конструкцию антенны; определить ее основные размеры; выбрать облучатель и рассчитать его размеры и основные электрические характеристики; рассчитать элементы волноводного тракта; рассчитать диаграмму направленности в двух ортогональных плоскостях и коэффициент усиления в диапозоне рабочих частот с учетом потерь в волноводных элементах и потерь мощности из-за её рассеяния.
Графическая часть проекта должна содержать чертеж общего вида (1,0л.); устройство для установки облучателя, вращающееся сочленение или поляризатор, облучатель (0,5л).
Учебно-методические материалы
Рекомендуемая литература
Основная
Проблемы антенной техники. Под ред. Л.Д. Бахраха и Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь, 1989.
- Антенны и устройства СВЧ: Проектирование фазированных антенных решеток. Учебное пособие/ Под ред. Д. И. Воскресенского. Москва: ИПЖР,-2003.
- Фролов О.П. Антенны земных станций спутниковой связи.- М.:Радио и связь, 2000.
- Фролов О.П. Антенны и фидерные тракты для радиорелейных линий связи.- М.: Радио и связь, 2001.
- Э.Шпиндлер. Практические конструкции антенн. Пер с нем. под ред. В.А. Крицина. М.: Мир,1989.
Дополнительная
- Спутниковая связь и вещание: Справочник. - 3-е изд., перераб. и доп. / В.А.Бартенев, Г.В.Болотов, В.Л.Быков и др; Под ред. Л.Я. Кантора.- М.: Радио и связь, 1997.
- М.В.Гряник, В.И.Ломан. Развертываемые зеркальные антенны зонтичного типа.- М.: Радио и связь, 1987.
- В.Н. Левченко. Спутниковое телевидение. -СПб.: БХВ - Санкт-Петербург,2000.
- Вендик О.Г., Парнес М.Д. Антенны с электрическим скантрованием (введение в теорию). Учебное пособие. –М.: Сайнс-пресс, 2002.
- Бей Н.А., Комягин Р.В., Тягунов В.А. Исследование характеристик активной фазированной антенной решетки. Методические указания к лабораторной работе. –М.:Издательство МГТУ им. Н.Э.Баумана.2008 (электр.н.).
- С.П.Друкаренко, Р.В.Комягин, В.А.Тягунов, В.П.Ямашкин. Исследование СВЧ и КВЧ устройств. Методические указания. МГТУ им. Н.Э.Баумана, каф.РЛ-1,2007г. (электр.н.).
- В.А.Ефремов. Исследование антенной системы установки для приема сигналов спутниковых ретрансляторов. Учебное пособие. –М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2003.
Наглядные материалы и пособия
Компьютерные презентации. Образцы антенн и их элементов (демонстрационный зал).
5.3 «СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»
Автор: Власов И.Б.
Цели и задачи дисц4иплины
Цель дисциплины:
- приобретение слушателем прочных знаний в области радионавигации, в том числе, области современных спутниковых систем радионавигации (СРНС).
Задачи изучения дисциплины:
- 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).
Требования к уровню усвоения дисциплины
В процессе изучения дисциплины слушатель
должен знать:
- физические основы радионавигации;
- обобщенная структурная схема 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:
- 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;
Объем дисциплины и виды учебной работы
-
Виды учебной работы
Количество часов
Аудиторные занятия, всего
В том числе:
Лекции
Лабораторные работы
81
64
17
Самостоятельная работа, всего
В том числе:
самостоятельная проработка курса
24
24
Общая трудоемкость дисциплины
105
Итоговый контроль
экзамен
Тематический план дисциплины
| № п/п | Наименование разделов дисциплины | Лекции, час | Лабораторные работы,час | Самост. работа, час |
| 1 | Введение | 2 | - | |
| 2 | Принципы радионавигации | 2 | - | |
| 3 | Позиционные РНС | 4 | - | |
| 4 | Принципы построения и функционирования спутниковых РНС | 8 | - | |
| 5 | Методы навигационно-временных измерений в СРНС | 8 | - | |
| 6. | Навигационная аппаратура потребителей | 10 | 4 | |
| 7. | Точность навигационных определений в СРНС | 5 | - | |
| 8. | Методы дифференциальных и относительных измерений в СРНС | 10 | - | |
| 9. | Определение угловой ориентации объектов по сигналам СРНС | 9 | 5 | |
| 10. | Интегрированные спутнико-инерциальные навигационные системы | 6 | 8 | |
| | Итого | 64 | 17 | 24 |
Краткое содержание дисциплины
Лекции
Содержание.
1.Введение.
Место и значение дисциплины "Средства обработки сигналов в РНС" в подготовке радиоинженера. Содержание дисциплины и ее основных разделов. Связь с ранее прочитанными курсами. Рекомендуемая литература.
2. Принципы радионавигации.
Задачи и средства радионавигации. Физические основы радионавигации. Системы координат. Обобщенная структурная схема РНС.
3. Позиционные РНС.
Классификация позиционных РНС. Точность определения местоположения на плоскости и в пространстве. Геометрический фактор. Рабочие зоны , дальность действия позиционных РНС. Факторы, влияющие на дальность действия и точность позиционных РНС.
4. Принципы построения и функционирования спутниковых РНС.
История создания, основные принципы навигационных измерения в СРНС. Структура и параметры орбитальных группировок СРНС ГЛОНАСС и GPS.. Наземные системы контроля. Аппаратура потребителя. Функциональные дополнения.
5. Методы навигационно-временных измерений в СРНС.
Структура сигналов и сообщений СРНС ГЛОНАСС и GPS (общие свойства, различия).Методы измерения навигационных параметров. Навигационные и радионавигационные параметры, навигационные функции. Дальномерный, псевдодальномерный, суммарно- и разностно-дальномерный методы. Радиально-скоростной метод. Псевдорадиально-скоростной метод. Разностный радиально-скоростной метод. Комбинированные методы.
6. Навигационная аппаратура потребителей.
Обобщенная структурная схема АП. Принципы и устройства первичной обработки навигационной информации. Поиск сигналов по задержке и частоте. Фильтрация радионавигационных параметров и дешифрация навигационной информации. Вторичная обработка навигационной информации.
7. Точность навигационных определений в СРНС.
Внешние факторы, определяющие точность измерений (погрешность первичных и вторичных эталонов времени, атмосферные погрешности, режим селективного доступа, геометрический фактор). Аппаратурные факторы (характеристики антенны, чувствительность приемника, число каналов, частота дискретизации, алгоритмические погрешности).
8.Методы дифференциальных и относительных измерений в СРНС. .
Принцип дифференциальной коррекции. Параметры корректирующей информации (ДМК, ДМНП). Прямой и инверсный ДМ. Локальные, региональные и широкозонные ДПС. Фазовые методы измерения относительных измерений. Метод вторых и третьих разностей. Режим “Real time kinematics” (RTK).
9.Определение угловой ориентации объектов по сигналам СРНС.
Параметры угловой ориентации объектов. Принцип определения угловой ориентации объектов по сигналам СРНС. Радиоинтерферометрический метод измерения угловых координат. Методы разрешения фазовой неоднозначности при интерферометрических измерениях в спутниковой навигации. Факторы, ограничивающие точность угломерной НАП СРНС. Достижимая точность угловых измерений. Особенности построения угломерной АП.
10. Спутнико-инерциальные интегрированные навигационные системы.
Методы повышения точности и надежности навигационных измерений с использованием ретрансляторов и наземных передатчиков навигационных сигналов (псевдоспутников). Вторичные эталоны времени и частоты (синхронизаторы) на базе приемников сигналов СРНС. Комплексирование АП СРНС с другими источниками навигационной информации.
Лабораторные работы
| № п/п | Тема лабораторной работы | Объем, ч. |
| 1 | Лабораторная работа «Исследование типовой АП СРНС. | 4 |
| 2 | Лабораторная работа «Исследование угломерной АП СРНС | 5 |
| 3 | Лабораторная работа «Исследование синхронизатора на базе АП СРНС | 4 |
| 4 | Лабораторная работа «Исследование ретранслятора сигналов СРНС | 4 |
| | Итого | 17 |
Самостоятельная работа
| № п/п | Тема самостоятельной работы | Объем, ч. |
| 1. | Самостоятельная проработка технической документации на спутниковую навигационную аппаратуру различных типов в процессе подготовки к лабораторным работам | 24 |
| | Итого | 24 |
Учебно-методические материалы
Рекомендуемая литература
Основная
- Бакулев П.А., Сосновский А.А. Радиолокационные и радионавигационные системы.-М.: Радио и связь, 1994.–296с.
- Сетевые спутниковые радионавигационные системы . В.С.Шебшаевич, П.П.Дмитриев, н.В.Иванцевич и др.; Под редакцией В.С.Шебшаевича. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1993.- 408 с.: илл.
- Соловьев Ю.А. Системы спутниковой навигации. – М.: Эко-Трендз, 2000.
Дополнительная
- Сосулин Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации. -М.: Радио и связь, 1992.- 304 с.
- Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС./Под ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. – М.: ИПРЖР, 1998. – 400с.: ил.
- Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник /Под ред. Я.Д. Ширмана. – М: ЗАО «МАКВИС», 1998. – 828с: ил., библ. 539 назв.
- Глобальная спутниковая навигационная система ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. - М.: Изд. КНИЦ ВКС РФ, 4-я редакция, 1998 – 53 с.
- Interface Control Document: NAVSTAR GPS Space Segment / Navigation User Interfaces (ICD-GPS-200.). - Rockwell Int. Corp., 1987
.
5.4 «СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ И ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ»
Автор: Колмыков В.В.
Цели и задачи дисциплины
Цель преподавания дисциплины
- подготовка специалиста, знающего основы теории передачи информации. В курсе наряду с физико-математической подготовкой закладывается фундамент инженерных знаний специалиста в области систем передачи информации. Основное внимание уделяется вопросам проектирования цифровых радиосистем передачи информации (РСПИ), работающих в условиях действия комплекса помех.
Задачи изучения дисциплины - формирование знаний по следующему кругу вопросов:
- способы представления и преобразования сообщений, сигналов и помех;
- - информационные характеристики сообщений, источников сообщений каналов и сетей;
- - использование радиоспектра для передачи информации, моделирование непрерывных и дискретных каналов связи;
- - протоколы доступа в каналы и сети;
- - проектирование модемов цифровых РСПИ ;
- - расчет характеристик цифровых РСПИ;
- - использование помехоустойчивого кодирования в цифровых РСПИ;
- - проектирование модемов систем передачи аналоговых сообщений;
- - уплотнение и разделение сигналов и каналов в аналоговых и цифровых РСПИ.
Объем дисциплины и виды учебной работы
-
Виды учебной работы
Количество часов
Аудиторные занятия, всего
В том числе:
Лекции
Семинары
Лабораторные работы
116
80
18
18
Самостоятельная работа, всего
-
Общая трудоемкость дисциплины
116
Итоговый контроль
экзамен
Тематический план дисциплины
| № п/п | Наименование разделов и дисциплин | Лекции, час | Семинары, час | Лабораторные работы, час |
| 1 | Введение | 2 | - | - |
| 2 | Общие сведения о РСПИ | 6 | - | - |
| 3 | Способы представления и преобразования информационных сигналов | 10 | 4 | 4 |
| 4 | Каналы связи | 4 | - | - |
| 5 | Информационные характеристики сообщений, сигналов и каналов | 10 | 4 | 4 |
| 6 | Передача дискретных сообщений | 28 | - | - |
| 7 | Помехоустойчивое кодирование в РСПИ | 10 | 10 | 10 |
| 8 | Передача непрерывных сообщений | 6 | - | - |
| 9 | Многоканальные радиосистемы передачи | 4 | - | - |
| | Итого | 80 | 18 | 18 |
Краткое содержание раздела
Лекции
Содержание
1. Введение.
Дается краткое содержание, цель и назначение курса. История и перспективы развития РСПИ. Место и значение РСПИ в системах управления.
2. Общие сведения о РСПИ.
Описывается обобщенная структурная схема РСПИ, обсуждается назначение отдельных функциональных узлов, даются основные характеристики и классификация РСПИ (кодирование, модуляция, демодуляция, декодирование, помехоустойчивость, скорость передачи, пропускная способность, эффективность).
3. Способы представления и преобразования информационных сигналов.
Приводятся основные характеристики информационных сигналов. Обсуждаются вопросы математического моделирования дискретных и аналоговых сигналов, а также преобразования непрерывных сигналов цифровую форму с учетом их характеристик и реальных способов восстановления.
4. Каналы связи.
Основные понятия и определения. Использование радиоспектра в РСПИ. Искажения сигналов при прохождении по каналу. Основные сведения о помехах в каналах связи. Электромагнитная совместимость радиосистем. Модели непрерывных и дискретных каналов связи.
5. Информационные характеристики сообщений, сигналов и каналов.
Количество информации в дискретных и аналоговых сигналах. Формулируются основные задачи теории информации. Оценивается энтропия и избыточность аналоговых и дискретных сигналов. Обсуждаются вопросы пропускной способности непрерывных и дискретных каналов. Доказывается теорема кодирования для канала с шумом. Вводятся критерии эффективности использования полосы частот и энергетики непрерывного канала связи. Определяется их взаимосвязь.
6. Передача дискретных сообщений.
На основе теории статистических решений синтезируются оптимальные модемы для рассмотренных моделей непрерывных каналов. Оценивается эффективность различных видов модуляции. Рассматриваются вопросы повышения помехозащищенности радиолиний при использовании частотной избыточности сигналов (шумоподобные сигналы и сигналы с программной перестройкой рабочей частоты). Обсуждаются возможности формирования и обработки простых сигналов(АФМ, ЧФМ, ФМ, ЧМ ) и сложных ФКМ сигналов (рекуррентные последовательности, последовательности Лежандра, Адамара, Уолша, Хара, сигналы на основе частотно-временной матрицы).
7. Помехоустойчивое кодирование в РСПИ.
Обсуждается целесообразность применения корректирующих кодов для различных моделей дискретных каналов. Рассматриваются принципы построения, блочных и непрерывных кодов. Описываются методы кодирования и декодирования для линейных блочных и непрерывных кодов.
8. Передача непрерывных сообщений.
Даются основы теории передачи непрерывных сообщений по радиоканалам. Сравнивается помехоустойчивость систем при различных видах аналоговой модуляции. Обсуждаются методы приема.
9. Многоканальные радиосистемы передачи.
Обсуждаются методы уплотнения и разделения каналов с учетом действия межканальных помех. Рассматриваются синхронные и асинхронные радиосети. Производится выбор сигналов. Приводятся примеры построения радиосетей с простыми и сложными сигналами.
Семинары
Целью семинаров является помощь слушателям в усвоении основ теории передачи сигналов по радиоканалам, а также выработка навыков по расчету основных параметров РСПИ. Решаемые задачи охватывают следующие разделы курса:
| № п/п | Тема самостоятельной работы | Объем, ч. |
| 1 | Способы представления и преобразования сообщений, сигналов, помех. Расчет погрешностей преобразования аналоговых сигналов в цифровую форму и обратно | 4 |
| 2 | Информационные характеристики сообщений, источников сообщений и каналов. Расчет пропускной способности непрерывных и дискретных каналов связи. | 4 |
| 3 | Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных непрерывных сообщений | 6 |
| 4 | Оценка эффективности применения помехоустойчивых кодов | 4 |
| | Итого | 18 |
Лабораторные занятия
Лабораторные занятия ставят своей целью ознакомление слушателей с особенностями построения и методами экспериментального исследования основных характеристик РСПИ.
| № п/п | Тема лабораторной работы | Объем, ч. |
| 1 | Аналогово-цифровое преобразование непрерывных сигналов | 4 |
| 2 | Методы модуляции при передаче дискретных сообщений | 4 |
| 3 | Исследование помехоустойчивости системы передачи дискретной информации | 6 |
| 4 | Помехоустойчивое кодирование | 4 |
| | Итого | 18 |
Учебно-методические материалы
Рекомендуемая литература
Основная
1. Радиотехнические системы передачи информации: Учеб.пособие для вузов /В.А. Борисов, В.В. Калмыков, Я.М. Ковальчук и др.; Под ред. В.В. Калмыкова. - М.: Радио и связь, 1990.- 304 с.
2. Теория электрической связи: Учебник для вузов / А.Г. Зюко, Д.Д. Кловский, В.И. Коржик, М.В. Назаров; Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 1998. - 432 с.
3. Себекин Ю.Н., Сенин А.И. Сборник задач по курсу "Радиотехнические системы передачи информации".- М.: МГТУ, 1997.
4. Задачник по курсу «Основы теории радиотехнических систем»: Учеб. пособие для вузов/ Под ред. П.А.Бакулева и В.А.Вейцеля. - М.: Радио и связь, 1996. - 184 с.
Дополнительная
1. Кларк Дж. мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи/ Пер. с англ. С.И. Гельфанда под ред. Б.С. Цыбакова, - М.: Радио и связь, 1987.
2. Банкет В.Л., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. - М.: Радио и связь,1988.
3. Калмыков В.В., Косолапов А.С., Себекин Ю.Н., Сенин А.И.. Учебное пособие по курсу "Радиосистемы передачи информации", раздел "Системы синхронизации".-М.: МВТУ, 1987.
5.5. «ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ»
Автор: Шайтура С. В.