Учебная программа Дисциплины б25 «Системы позиционирования подвижных объектов» по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем» Нижний Новгород

Вид материала

Программа дисциплины

Содержание Цели и задачи дисциплины Место дисциплины в структуре программы специалиста Требования к уровню освоения содержания дисциплины Общая трудоемкость дисциплины Критерии оценок В целом хорошая подготовка с рядом заметных ошибок Подготовка совершенно недостаточная

Подобный материал:

• Учебная программа Дисциплины б16 «Аппаратные средства телекоммуникационных систем», 169.2kb.
• Учебная программа Дисциплины р6 «Операционные системы» по специальности 090302 «Информационная, 131.78kb.
• Учебная программа Дисциплины б19 «Измерения в телекоммуникационных системах» по специальности, 112.09kb.
• Учебная программа Дисциплины б6 «Физика» по специальности 090302 «Информационная безопасность, 378.25kb.
• Рабочая программа По дисциплине Основы технической эксплуатации защищенных телекоммуникационных, 114.03kb.
• Рабочая программа По дисциплине «Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных, 122.77kb.
• Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования специальность:, 571.04kb.
• Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования специальность:, 569.61kb.
• Рабочая программа по дисциплине с 1 Математический анализ, 302.06kb.
• Рабочая программа По дисциплине Введение в специальность Для специальностей, 116.79kb.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»


Радиофизический факультет

Центр «Безопасность информационных систем и средств коммуникаций»


УТВЕРЖДАЮ

Декан радиофизического факультета


____________________Якимов А.В.

«18» мая 2011 г.


Учебная программа


Дисциплины С3.Б25 «Системы позиционирования подвижных объектов»


по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»


Нижний Новгород

2011 г.

1. Цели и задачи дисциплины

Целью дисциплины является изучение фундаментальных основ систем навигации, принципов построения современных локальных и глобальных систем позиционирования, средств, методов и алгоритмов получения и обработки навигационной информации в комплексах ориентации и навигации подвижных объектов.

Задачи дисциплины – дать студентам подробные сведения о структуре и технических характеристиках комплексов ориентации и навигации, типах и особенностях функционирования навигационных датчиков, принципах инерциальной, спутниковой и радионавигации ближнего и дальнего радиуса действия.


2. Место дисциплины в структуре программы специалиста

Дисциплина «Системы позиционирования подвижных объектов» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла основной образовательной программы по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», преподается в 8 семестре.


3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

Изучение дисциплины «Системы позиционирования подвижных объектов» обеспечивает овладение следующими общекультурными компетенциями:

• способностью к логически правильному мышлению, обобщению, анализу, критическому осмыслению информации, систематизации, прогнозированию, постановке исследовательских задач и выбору путей их решения на основании принципов научного познания (ОК-9);
  
• способностью самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля для приобретения новых знаний и умений, в том числе в новых областях, непосредственно не связанных со сферой деятельности, развития социальных и профессиональных компетенций, изменения вида своей профессиональной деятельности (ОК-10).
  

Изучение дисциплины «Системы позиционирования подвижных объектов» обеспечивает овладение следующими профессиональными компетенциями:

• способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и применять соответствующий физико-математический аппарат для их формализации, анализа и выработки решения (ПК-1);
  
• способностью применять математический аппарат, в том числе с использованием вычислительной техники, для решения профессиональных задач (ПК-2);
  
• способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного общества, применять достижения современных информационных технологий для поиска и обработки больших объемов информации по профилю деятельности в глобальных компьютерных системах, сетях, в библиотечных фондах и в иных источниках информации (ПК-3);
  
• способностью к эксплуатации современного телекоммуникационного оборудования и приборов (ПК-9);
  
• способностью применять современные методы исследования с использованием компьютерной техники (ПК-12);
  
• способностью оценивать технические возможности и вырабатывать рекомендации по построению систем и сетей передачи информации общего и специального назначения (ПК-17);
  
• способностью осуществлять рациональный выбор элементной базы обеспечения информационной безопасности телекоммуникационных систем и их устройств (ПК-22);
  
• способностью определять технические характеристики телекоммуникационных систем (ПК-34);
  
• способностью использовать и реализовывать алгоритмы обработки информации и сигналов в подвижных цифровых защищенных телекоммуникационных системах связи (ПСК-8.1);
  
• способностью понимать и использовать принципы работы и методы эксплуатации систем подвижной цифровой защищенной связи (ПСК-8.2);
  
• способностью выбирать методы и разрабатывать алгоритмы принятия решений для обеспечения безопасности систем подвижной цифровой защищенной связи (ПСК-8.3);
  
• способностью модифицировать аппаратное и программное обеспечение узлов и устройств систем подвижной цифровой защищенной связи (ПСК-8.4);
  
• способностью готовить документацию на проведение научно-исследовательской работы по разработке подсистем обеспечения информационной безопасности подвижной цифровой защищенной связи (смет, заявок на материалы, оборудование, трудовых договоров) (ПСК-8.5);
  
• способностью разрабатывать документационное обеспечение функционирования подсистем подвижной цифровой защищенной связи (ПСК-8.6);
  

В результате изучения дисциплины студенты должны

знать:

• структуру и технические характеристики комплексов ориентации и навигации подвижных объектов;
  
• принципы инерциальной навигации подвижных объектов, типы и технические характеристики инерциальных датчиков;
  
• принципы построения и функционирования спутниковых навигационных систем (СНС), состав и характеристики СНС ГЛОНАСС и GPS;
  
• алгоритмы функционирования инерциально-спутниковых комплексов ориентации и навигации подвижных объектов;
  
• принципы функционирования систем радионавигации ближнего и дальнего радиуса действия;
  
• характеристики сигналов используемых в глобальных и локальных системах позиционирования, основные методы их приема и обработки, источники возникновения ошибок в определении координат и скорости подвижных объектов;
  

уметь:

• разрабатывать и реализовывать функциональные блоки передачи, приема и обработки сигналов в системах позиционирования;
  
• рассчитывать основные характеристики приемных и передающих систем позиционирования;
  
• обрабатывать и уточнять информацию навигационных систем для определения положения подвижных объектов;
  

владеть:

• терминологией в области глобальных и локальных систем позиционирования;
  
• методами расчета основных показателей качества и безопасности работы систем позиционирования.
  

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

Виды учебной работы	Всего часов	Семестры
Общая трудоемкость дисциплины	180	8
Аудиторные занятия	34	34
Лекции	34	34
Практические занятия (ПЗ)	–	–
Семинары (С)	–	–
Лабораторные работы (ЛР)	–	–
Другие виды аудиторных занятий	–	–
Самостоятельная работа	110	110
Курсовой проект (работа)	–	–
Расчетно-графическая работа	–	–
Реферат	–	–
Домашняя работа	110	110
Вид итогового контроля	экзамен (36)	экзамен (36)

5. Содержание дисциплины

5.1. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции	ПЗ (или С)	ЛР
1.	Общие сведения об инерциальной навигации	6	–	–
2.	Состав и конфигурация комплексов ориентации и навигации различных типов подвижных объектов	4	–	–
3.	Общие принципы функционирования спутниковой навигационной системы	6	–	–
4.	Система глобального позиционирования ГЛОНАСС, Россия	4	–	–
5.	Система глобального позиционирования GPS NAVSTAR, США	4	–	–
6.	Алгоритмическое обеспечение комплексов ориентации и навигации для некоторых прикладных задач	4	–	–
7.	Современные наземные радионавигационные системы ближнего и дальнего радиуса действия	6	–	–

5.2. Содержание разделов дисциплины


Раздел 1. Общие сведения об инерциальной навигации

1.1. Фигура Земли, поле силы тяжести Земли

1.2. Системы координат, связь между ними

1.3. Ускорение и его представление в различных системах координат

1.4. Гироскопические приборы – датчики ориентации инерциальных навигационных систем

1.5. Ньютонометры (акселерометры) – датчики удельной силы

1.6. MEMS датчики инерциальных навигационных систем

1.7. Управляющие элементы инерциальных систем

1.8. Алгоритмы инерциальных систем навигации

1.9. Аппаратная реализация инерциальных систем навигации в интегральных микросхемах


Раздел  2. Состав и конфигурация комплексов ориентации и навигации различных типов подвижных объектов

2.1. Обобщенное представление о структуре и функциональном составе комплексов ориентации и навигации (КОН)

2.2. Особенности целевых задач, решаемых подвижными объектами, и их влияние на состав КОН

2.3. Бортовой КОН авиационного применения

2.4. КОН воздушно-космического самолета

2.5. Гравиинерциальный навигационный комплекс малоразмерного подводного аппарата

2.6. КОН автономного подводного аппарата с использованием акустических систем

2.7. КОН одноосной колесной транспортной платформы


Раздел 3. Общие принципы функционирования спутниковой навигационной системы

3.1. Обобщенная структура спутниковой навигационной системы (СНС)

3.2. Общепринятые единицы мер времени

3.3. Системы отсчета времени, применяемые в СНС

3.4. Шкалы времени СНС и их синхронизация

3.5. Системы координат, применяемые в СНС

3.6. Движение спутника в инерциальной системе координат

3.7. Навигационные характеристики спутников

3.8. Навигационная задача и методы ее решения

3.9. Радиосигналы и навигационные сообщения в СНС

3.10. Алгоритмы первичной обработки сигналов и извлечения информации

3.11. Алгоритмы вторичной обработки

3.12. Факторы, влияющие на точность определения вектора потребителя

3.13. Дифференциальная подсистема


Раздел 4. Система глобального позиционирования ГЛОНАСС, Россия

4.1. Космический сегмент

4.2. Сегмент управления

4.3. Сегмент потребителей

4.4. Интерфейс системы ГЛОНАСС


Раздел 5. Система глобального позиционирования GPS NAVSTAR, США

5.1. Космический сегмент

5.2. Сегмент управления

5.3. Сегмент потребителей

5.4. Интерфейс системы GPS NАVSТАR

5.5. Основные системные различия GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС


Раздел 6. Алгоритмическое обеспечение комплексов ориентации и навигации для некоторых прикладных задач

6.1. Алгоритмы инерциально-спутниковых комплексов авиационного применения

6.2. Функциональные алгоритмы комплекса ориентации и навигации воздушно-космического самолета

6.3. Функциональные алгоритмы гравиинерциального навигационного комплекса малоразмерного подводного аппарата

6.4. Функциональные алгоритмы комплексной измерительной системы ориентации и навигации одноосной колесной транспортной платформы

6.5. Алгоритмы комплекса ориентации и навигации автоматического необитаемого подводного аппарата с применением акустических систем


Раздел 7. Современные наземные радионавигационные системы ближнего и дальнего радиуса действия

7.1. Общая характеристика и классификация радионавигационных систем

7.2. Назначение, технические характеристики и принцип работы радионавигационных систем ближнего радиуса действия (VOR, DVOR, DME, TACAN, VORTAC)

7.3. Назначение, технические характеристики и принцип работы радионавигационных систем дальнего радиуса действия (LORAN-C, D, OMEGA, Чайка)

7.4. Назначение, технические характеристики и принцип работы радионавигационных систем ЦИКАДА, ТРАНЗИТ


6. Лабораторный практикум


Лабораторный практикум не предусмотрен.


7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература:

1. Ориентация и навигация подвижных объектов: современные информационные технологии / Под ред. Б.С. Алёшина, К.К. Bepeмеенко, А.И. Черноморского – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 424 с.
   
2. Бромберг П.В. Теория инерциальных систем навигации. – М: Наука, 1979. 296 с.
   
3. Яценков В.Е. Основы спутниковой навигации. Системы GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС – М: Горячая линия Телеком, 2005. – 272 с.
   
4. ГЛОНАСС: принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова – 3-е изд., перераб. – М.: Радиотехника, 2005. – 688 с.
   

б) дополнительная литература:

1. Анучин О.Н., Емельянцев Г.И. Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов – СПб., 1999. – 357 с.
   
2. Александров В.В. и др. Оптимальное управление движением – М.: Физматлит, 2005. – 376 с.
   
3. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем – М.: Наука, 1992. – 280 с.
   
4. Ишлинский А.Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация – М.: Наука, 1976. – 670 с.
   

8. Вопросы для контроля

1. Форма Земли. Земной эллипсоид и референц-эллипсоид
   
2. Системы координат на поверхности Земли. Координаты подвижного объекта
   
3. Ускорение и его представление в различных системах координат
   
4. Гироскопические приборы – датчики ориентации инерциальных навигационных систем
   
5. Гиростабилизированная платформа
   
6. Ньютонометры (акселерометры) – датчики удельной силы
   
7. MEMS датчики инерциальных навигационных систем
   
8. Элементы управления инерциальных систем
   
9. Бесплатформенные инерциальные навигационные системы
   
10. Алгоритмы инерциальных систем навигации
    
11. Структура и функциональный состав комплексов ориентации и навигации (КОН)
    
12. КОН авиационного применения
    
13. КОН воздушно-космического самолета
    
14. Гравиинерциальный навигационный комплекс малоразмерного подводного аппарата с использованием бесплатформенных технологий
    
15. КОН автономного подводного аппарата с использованием акустических систем
    
16. КОН одноосной колесной транспортной платформы
    
17. Обобщенная структура СНС
    
18. Системы отсчета времени, применяемые в СНС
    
19. Системы координат, применяемые в СНС
    
20. Движение спутника в инерциальной системе координат
    
21. Навигационные характеристики спутников
    
22. Навигационная задача и методы ее решения
    
23. Радиосигналы и навигационные сообщения в СНС
    
24. Алгоритмы обработки сигналов СНС
    
25. Сегменты и интерфейс системы ГЛОНАСС
    
26. Сегменты и интерфейс системы GPS NАVSТАR
    
27. Основные системные различия GPS NAVSTAR и ГЛОНАСС
    
28. Алгоритмы инерциально-спутниковых комплексов авиационного применения
    
29. Функциональные алгоритмы КОН воздушно-космического самолета
    
30. Функциональные алгоритмы гравиинерциального навигационного комплекса малоразмерного подводного аппарата
    
31. Функциональные алгоритмы комплексной измерительной системы ориентации и навигации одноосной колесной транспортной платформы
    
32. Алгоритмы КОН автоматического необитаемого подводного аппарата с применением акустических систем
    
33. Общая характеристика и классификация радионавигационных систем
    
34. Назначение, технические характеристики и принцип работы радионавигационных систем ближнего радиуса действия (VOR, DVOR, DME, TACAN, VORTAC)
    
35. Назначение, технические характеристики и принцип работы радионавигационных систем дальнего радиуса действия (LORAN-C, D, OMEGA, Чайка)
    
36. Виды сигналов, используемых в радионавигационных системах
    

9. Критерии оценок

Превосходно	Превосходная подготовка с очень незначительными погрешностями
Отлично	Подготовка, уровень которой существенно выше среднего с некоторыми ошибками
Очень хорошо	В целом хорошая подготовка с рядом заметных ошибок
Хорошо	Хорошая подготовка, но со значительными ошибками
Удовлетворительно	Подготовка, удовлетворяющая минимальным требованиям
Неудовлетворительно	Необходима дополнительная подготовка для успешного прохождения испытания
Плохо	Подготовка совершенно недостаточная

10. Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки

Курсовые работы не предусмотрены.


Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по специальности 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем».


Автор программы ___________ Казачков А.П.


Программа рассмотрена на заседании Центра БИСК 25 марта 2011 г. протокол № 6–2010/2011


Руководитель ЦеБИСК ________________ Ротков Л.Ю.


Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года

протокол № 05/10


Председатель методической комиссии _________________ Мануилов В.Н.