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.
Федеральное агентство по образованию
___________________
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана» - базовая организация
г
осударств — участников СНГпо профессиональной
переподготовке и повышению
квалификации кадров
по новым направлениям
развития техники и технологий
Космические и геоинформационные технологии и системы
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
Задача I «Совершенствование содержания и технологии образования»
__________
Мероприятие 6 «Внедрение новых образовательных технологий и принципов организации учебного процесса, обеспечивающих эффективную реализацию новый моделей и содержания образования, в том числе с использованием информационных и коммуникационных технологий»
Аннотация
Это издание входит в серию «Профессиональная переподготовка и повышение квалификации специалистов по новым направлениям развития техники и технологии в МГТУ им. Н.Э. Баумана». Серия публикаций подготовлена в рамках реализации мероприятия 6 «Внедрение новых образовательных технологий и принципов организации учебного процесса, обеспечивающих эффективную реализацию новых моделей и содержания образования, в том числе с использованием информационных и коммуникационных технологий» задачи 1 «Совершенствование содержания и технологий образования» Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010 годы, утвержденной Постановлением Правительства РФ от 23.12.2005 № 803.
Настоящее издание посвящено учебному направлению «Космические и геоинформационные технологии и системы», и в него вошли 2 учебно-методических комплекта (по программе профессиональной переподготовки и по программе повышения квалификации), включающие учебные планы, методические указания к учебным планам, учебно-тематические планы, квалификационные характеристики, а также учебные программы по всем дисциплинам, перечисленным в учебных планах.
Для преподавателей и специалистов, занимающихся вопросами профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов в образовательном пространстве государств-участников СНГ.
Содержание
| Содержание | 4 | ||
| Предисловие | 6 | ||
| А. Учебно-методический комплект по программе профессиональной переподготовки по направлению «Космические и геоинформационные технологии и системы» | 8 | ||
| | Учебный план по программе профессиональной переподготовки | 8 | |
| | Методические указания и рекомендации к учебному плану | 10 | |
| | Учебно-тематический план по программе профессиональной переподготовки | 18 | |
| | Квалификационные требования | 21 | |
| | Учебные программы по дисциплинам | 23 | |
| | 5.1. | ЭЛЕКТРОДИНАМИКА, РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН, ОСНОВЫ АНТЕННОЙ ТЕХНИКИ | 23 |
| | 5.2. | АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ И НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ | 27 |
| | 5.3. | СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ | 33 |
| | 5.4. | СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ И ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ | 37 |
| | 5.5. | ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ | 41 |
| Б. Учебно-методический комплект по программе повышения квалификации по направлению «Системы космической связи и навигации» | 48 | ||
| | Учебный план по программе повышения квалификации | 48 | |
| | Методические указания и рекомендации к учебному плану | 49 | |
| | Учебно-тематический план по программе повышения квалификации | 53 | |
| | Квалификационные требования | 55 | |
| | Учебные программы по дисциплинам | 56 | |
| | 5.1. | АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ И НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ | 56 |
| | 5.2. | СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ | 61 |
Космические и геоинформационные технологии и системы
Учебно-методический комплекс
образовательных программ
профессиональной переподготовки
и повышения квалификации
Под редакцией В.И. Валикова
Москва
Издательство МГТУ им.Н.Э.Баумана
2008
Предисловие
Настоящее издание входит в серию «Профессиональная переподготовка и повышение квалификации специалистов по новым направлениям развития техники и технологии в МГТУ им. Н.Э. Баумана», которая подготовлена в рамках реализации Федеральной целевой программы развития образования на 2006–2010 годы, утвержденной постановлением Правительства РФ от 23 декабря 2005 № 803.
Одной из основных стратегических задач Федеральной целевой программы является совершенствование содержания и технологий образования за счет внедрения моделей непрерывного профессионального образования, обеспечивающего каждому человеку возможность формирования для дальнейшего профессионального, карьерного и личностного роста, а также новых образовательных технологий и принципов организации учебного процесса, обеспечивающих эффективную реализацию новых моделей непрерывного образования, в том числе с использованием современных информационных и коммуникационных технологий.
В МГТУ им. Н.Э. Баумана, наряду с подготовкой высококвалифицированных инженерных и научно-педагогических кадров, существует стройная система профессиональной переподготовки и повышения квалификации инженерно-технических кадров. Исторически сложилось так, что разрабатывая новую технику и технологии, профессора Университета всегда были консультантами промышленных предприятий по их освоению и повышению квалификации кадров.
В 1988 г. на базе уже существовавших отдельных факультетов повышения квалификации был организован Межотраслевой институт повышения квалификации кадров по новым направлениям развития техники и технологии (МИПК), где за истекшие 20 лет прошли профессиональную переподготовку и повышение квалификации более 50 тыс. человек. В основном это работники машино- и приборостроительных предприятий, государственные служащие, преподаватели начального, среднего и высшего профессионального образования.
Благодаря эффективной организационной структуре системы обучения, при каждом научно-учебном комплексе МГТУ им. Н.Э. Баумана имеется факультет повышения квалификации МИПК, поэтому новейшие достижения в области науки, техники и образования сразу же внедряются в процесс профессиональной переподготовке и повышении квалификации.
В учебном процессе в МИПК ежегодно принимают участие более 600 преподавателей и научных работников Университета, обеспечивающих все виды дополнительного профессионального образования, от повышения квалификации (72 ч.) до профессиональной переподготовки с присвоением новой квалификации (более 1000 ч.).
Очередным шагом в развитии общего образовательного пространства является решение Совета глав правительств государств–участников СНГ о придании Государственному образовательному учреждению высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» статуса базовой организации государств–участников Содружества Независимых Государств, осуществляющий профессиональную переподготовку и повышение квалификации кадров по новым направлениям развития техники и технологий. Это свидетельствует о признании важности переподготовки национальных кадров государств- участников СНГ на базе российских вузов для обеспечения высококвалифицированными кадрами хозяйствующих субъектов этих государств.
В современных условиях, характеризующихся ростом темпов экономического развития государств и международного экономического сотрудничества в рамках СНГ и интенсификацией международного перемещения рабочей силы, процесс профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов по новым направлениям развития техники и технологий все в большей степени приобретает международный характер.
Специалисты, прошедшие профессиональную переподготовку и повышение квалификации в высших технических школах России, вносят существенный вклад в социально-экономическое развитие своих государств, расширение и укрепление межгосударственных связей и дружбы между народами.
Серия «Профессиональная переподготовка и повышение квалификации специалистов по новым направлениям развития техники и технологии в МГТУ имени Н.Э. Баумана», которая выходит в свет в 2008 г., включает публикации по следующей тематике:
- Ракетная и космическая техника и технологии
- Космические и геоинформационные технологии и системы
- Биотехнические и медицинские аппараты и системы
- Информационные системы и технологии
- Менеджмент организации
А. Учебно-методический комплект по образовательной программе профессиональной переподготовки
«Космические и геоинформационные технологии и системы»
Учебно-методический комплект разработан с учетом ГОС ВПО 071900 «Информационные системы и технологии», ГОС ВПО 201600 «Радиоэлектронные системы», а также в соответствии с требованиями к содержанию дополнительных профессиональных образовательных программ и включает следующие документы: учебный план, методические указания и рекомендации к учебному плану; квалификационные требования; учебно-тематический план; учебные программы по дисциплинам.
Учебный план по программе профессиональной переподготовки
Учебный план
«Космические и геоинформационные технологии и системы»
| Цель | Целью профессиональной переподготовки специалистов является получение ими дополнительных знаний, умений и навыков в области космических и геоинформационных технологий и систем, необходимых для выполнения нового вида профессиональной деятельности |
| Категория слушателей | Специалисты, не имеющие опыта работы в области космических и геоинформационных технологий и систем |
| Срок обучения: | 674 час, 19 недель, 4,3 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, профессиональная переподготовка |
| № п/п | Наименование разделов и дисциплин | Всего часов | в том числе | Форма контроля | ||
| лекции | практические занятия | Самостоятельная работа | ||||
| 1 | Электродинамика, распространение радиоволн, основы антенной техники | 176 | 89 | 43 | 44 | Экзамен |
| 2 | Антенные системы для геостационарных и низкоорбитальных космических аппаратов | 113 | 36 | 43 | 34 | Экзамен |
| 3 | Спутниковые навигационные системы | 105 | 64 | 17 | 24 | Экзамен |
| 4 | Системы подвижной и фиксированной спутниковой связи | 116 | 80 | 36 | - | Экзамен |
| 5 | Геоинформационные системы | 128 | 48 | 46 | 34 | Экзамен |
| | Итого: | 638 | 317 | 185 | 136 | |
| 6 | Подготовка выпускной работы | 24 | | | 24 | |
| 7 | Консультации | 6 | | | | |
| 8 | Итоговая аттестация (защита выпускной работы) | 6 | - | - | | ГАК |
| | Всего: | 674 | 317 | 185 | 160 | |
- Методические указания и рекомендации к учебному плану профессиональной переподготовки
Образовательная программа профессиональной переподготовки «Системы космической связи и навигации и основы геоинформационных систем» ориентирована на специалистов и руководящих работников предприятий, а также преподавателей и сотрудников образовательных и научных учреждений, связанных с разработкой и эксплуатацией сложных современных радиотехнических и геоинформационных систем. Минимальный уровень образования принимаемых на обучение: высшее техническое.
Двадцатое столетие было веком зарождения и бурного развития радиотехнических систем (РТС), без которых невозможно представить повседневную деятельность и развитие человеческого общества. Радиотехнические системы широко используют практически во всех сферах государственного управления, в промышленности, на транспорте и в связи, в сельском хозяйстве, в сфере образования, науки, культуры и других областях.
Изучение современных информационных технологий в РТС является важным этапом постоянного повышения квалификации радиоинженера. Однако в последнее время такая подготовка встречает определенные трудности, основными из которых являются следующие.
Количество радиотехнических систем, различных по виду и назначению, непрерывно растет. Например, для передачи информации применяют системы тропосферной, радиорелейной, спутниковой и сотовой связи, системы радиовещания и телевидения, радиотелеметрические системы, системы передачи команд и др. Для извлечения информации используют такие системы, как радиолокационные и навигационные, дистанционного зондирования окружающей среды, разведки ископаемых и состояния поверхности Земли, радиотехнической разведки, геоинформационные системы и др. Непосредственное изучение по отдельности каждой системы не всегда оправдано.
Информационные технологии, применяемые в РТС, интенсивно развиваются, особенно в течение последних 10—15 лет. Широкое применение цифровых методов формирования и обработки сигналов, использование интегральной и функциональной электроники, гибридных интегральных схем, твердотельных СВЧ-устройств позволяют существенно расширить возможности РТС, увеличить объем перерабатываемой и используемой информации и многообразие решаемых задач. В последнее время разработаны и используются адаптивные РТС, которые могут приспосабливаться к внешней помеховой и целевой обстановке, к условиям распространения радиоволн
и т. д. Все это не нашло должного отражения в учебниках и учебных пособиях.
В основу предлагаемой образовательной программы профессиональной переподготовки положены материалы лекций, которые авторы читают в течение многих лет в МГТУ им. Н.Э. Баумана; ранее опубликованные учебные пособия и оригинальные работы авторов; результаты научно-исследовательских работ в области РТС различного назначения, выполненных с участием авторов; материалы научно-технических семинаров секции «Информационные технологии в радиолокации» Научного совета «Новые информационные технологии» Отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации РАН, проводимых в МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством академика РАН, ректора МГТУ им. Н.Э. Баумана И.Б. Федорова; работы отечественных и зарубежных специалистов, приведенные в списке литературы.
По мере развития человеческого общества возникают все бóльшие требования к быстрому обмену информацией, ее извлечению, обработке и накоплению. Радиосвязь снабжает информацией все области хозяйственной деятельности человека и личные потребности людей. Радиовещание и телевидение обеспечивают доставку последних известий, культурный досуг, образование и многое другое вне зависимости от расстояний. Радиолокация и радионавигация используются почти во всех видах транспорта. Без РТС не было бы современных авиации и морского флота.
Радиотехнические системы применяются в различных научных исследованиях, медицине, метрологии, геологии, физике. В настоящее время ни одна экспериментальная наука не обходится без сложных и уникальных радиоэлектронных установок при проведении физических и медико-биологических исследований. Широкое распространение получили РТС в исследовании космического пространства.
Образовательная программа включает 5 взаимосвязанных дисциплин.
Дисциплина «Электродинамика, распространение радиоволн, основы антенной техники» ставит своей целью освоение слушателями основ теории электромагнитного поля и ее радиотехнических приложений, включая закономерности распространения радиоволн в реальных средах, формирование у слушателей навыков анализа базовых электродинамических задач. При обучении системно излагаются основные характеристики электромагнитного поля, особенности взаимодействия электромагнитного поля с разными средами, нелинейные процессы в пассивных средах. Подробно разбираются асимптотические и приближенные методы решения задач электродинамики. В процессе изучения дисциплины слушатели получают знания, необходимые для успешного освоения других дисциплин курса.
Дисциплина «Антенные системы для геостационарных и низкоорбитальных космических аппаратов» ставит своей целью изучение антенн современных радиотехнических систем различного назначения, в частности: антенн космических аппаратов, земных станций спутниковой связи (включая антенны для индивидуального приёма сигналов спутникового телевидения), навигационных систем. Анализируются основные проблемы современной антенной техники и пути их решения. В курсе проводится обзор современного состояния теории и техники антенных систем радиотехнических комплексов различных видов и различного назначения. Приводятся электрические характеристики современных антенных систем. Анализируются проблемы и перспективы развития теории и техники антенн.
В настоящее время бортовые антенны современных космических ретрансляторов можно разделить на три основные группы: антенны с широкими зональными лучами; антенны со сканирующими и фиксированными относительно узкими лучами и многолучевые антенны (МЛА). Последние находят все более широкое применение на геостационарных спутниках-ретрансляторах.
Характерной особенностью бортовой МЛА является то, что лучи развязаны друг от друга по частоте, поляризации, пространству и работают каждый со своим частотным стволом (стволами) ретрансляционной аппаратуры. В ряде случаев используется различное сочетание указанных способов развязки лучей. В результате достигается возможность многократного использования выделенного диапазона частот.
Подавляющее большинство известных в настоящее время или проектируемых спутниковых радиосистем работает в режиме многостанционного доступа с временным разделением каналов. Наиболее эффективно режим многостанционного доступа реализуется в том случае, когда антенная система ретранслятора может одновременно формировать глобальный и зональные лучи специальной формы, повторяющие контур обслуживаемой области на поверхности Земли, систему фиксированных лучей, направленных на основные центры абонентской связи и несколько независимо сканирующих лучей. Общее число лучей в зависимости от назначения радиосистемы может меняться от 10 до 1000. Особенностью сканирующих антенных систем спутниковых ретрансляторов являются малые углы отклонения лучей, не превышающие ±(3...10)°.
При использовании в ретрансляторах на ИСЗ многолучевых антенн возникает проблема распределения потока информации в режиме с временным многостанционным доступом и коммутацией лучей в условиях возможного перекрытия зон обслуживания. Развязка по поляризации более 30дБ позволяет реализовать принцип повторного использования частот в луче в целях наиболее эффективного использования ресурса геостационарной орбиты и частотного спектра, повышения пропускной способности каналов связи.
В настоящее время наиболее перспективными схемами построения антенн космических ретрансляторов считаются гибридные зеркальные антенны (ГЗА) с облучателями в виде активной решетки (АР). Гибридные зеркальные антенны – результат компромисса между зеркальными антеннами и фазированными антенными решетками (ФАР) по электрическим характеристикам и стоимости. Наиболее широко такие антенны используются в космической технике.
Основные проблемы, решаемые при разработке гибридных зеркальных антенн для космических аппаратов: формирование контурных лучей, обеспечение низкого уровня боковых лепестков, обеспечение достаточно широкого сектора сканирования, низкого уровня кроссполяризационного излучения. Как правило, решения находятся численными методами, основанными на применении методов геометрической теории дифракции и итерационных алгоритмов.
Одним из наиболее распространенных типов антенн с контурной диаграммой направленности (КДН) является многолучевая антенна, обычно зеркальная. Парциальные лучи такой антенны при сложении с соответствующими амплитудами и фазами образуют контурный луч.