МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
Національний авіаційний університет
Інститут аеронавігації
Кафедра аеронавігаційних систем
ЗАТВЕРДЖУЮ
Ректор
_________________ М. Кулик
"_____"______________2011 р.
Система менеджменту якості
НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА
навчальної дисципліни
"Супутникові навігаційні системи"
(за кредитно-модульною системою)
Галузь знань: 0701 "Транспорт і транспортна інфраструктура"
Напрям підготовки: 6.070102 "Аеронавігація"
Курс – 3 Семестр – 6
Аудиторні заняття – 54 Екзамен – 6 семестр
Самостійна робота – 108
Усього (годин/кредитів ECTS) – 162/4.5
Курсова робота – 6 семестр
Індекс Н14-6./11-4.4
СМЯ НАУ НП 22.01.
Навчальна програма дисципліни "Супутникові навігаційні системи" розроблена на основі освітньо-професійної програми та навчального плану № НБ–14–6.070102–1/11 підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "Бакалавр" за напрямом 6.070102 "Аеронавігація", "Тимчасового Положення про організацію навчального процесу за кредитно-модульною системою (в умовах педагогічного експерименту)" та "Тимчасового Положення про рейтингову систему оцінювання", затверджених наказом ректора від 15.06.2004 № 000/од, та наказу ректора від 12.04.2005 №81/од.
Навчальну програму розробили:
професор кафедри
аеронавігаційних систем ______________________________ В. Конін
доцент кафедри
аеронавігаційних систем ______________________________ О. Сушич
Навчальна програма обговорена та схвалена на засіданні випускової кафедри напряму 6.070102 "Аеронавігація" – кафедри аеронавігаційних систем, протокол №_____ від "_____"___________ 2011 р.
Завідувач кафедри ___________________________________ В. Харченко
Навчальна програма обговорена та схвалена на засіданні науково-методично-редакційної ради інституту аеронавігації, протокол №_____ від "_____"___________ 2011 р.
Голова НМРР _______________________________________ О. Ткаліч
УЗГОДЖЕНО
Директор ІАН
_______________ В. Васильєв
"____"____________ 2011 р.
Рівень документа – 3б
Плановий термін між ревізіями – 1 рік
Контрольний примірник
ЗМІСТ
стор.
1. ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
1.1. Місце навчальної дисципліни в системі професійної підготовки фахівця
1.2. Мета викладання навчальної дисципліни
1.3. Завдання вивчення навчальної дисципліни
1.4. Інтегровані вимоги до знань та умінь з навчальної дисципліни
1.5. Інтегровані вимоги до знань і умінь з навчальних модулів
1.6. Міждисциплінарні зв’язки навчальної дисципліни
2. ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
2.1. Модуль №1 "Принципи побудови та функціонування сучасних супутникових навігаційних систем".
2.2. Модуль №2 "Супутникові навігаційні системи та координатно-часові виміри".
2.3. Модуль №3 "Курсова робота"
3. СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ
3.1. Основні рекомендовані джерела
3.2. Додаткові рекомендовані джерела
4. ФОРМИ ДОКУМЕНТІВ СИСТЕМИ МЕНЕДЖМЕНТУ ЯКОСТІ11
1. ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
Дана навчальна дисципліна є теоретичною та практичною основою сукупності знань та вмінь, що формують авіаційний профіль фахівця в області транспортної інфраструктури.
Метою викладання дисципліни є вивчення теоретичних основ, технічних характеристик, методів розрахунку та принципів побудови існуючих й перспективних супутникових навігаційних систем.
Завданнями вивчення навчальної дисципліни є:
- вивчення основних принципів побудови існуючих й перспективних супутникових навігаційних систем;
- вивчення технічних вимог, пропонованих стандартами і рекомендованою практикою Міжнародної організації цивільної авіації (ICAO) до апаратури супутникової радіонавігації;
- вивчення принципів дії та побудови існуючих й перспективних супутникових систем позиціонування: GPS, ГЛОНАСС, GALILEO, а також широкозонних, регіональних та локальних диференційних підсистем;
- вивчення методів контролю цілісності, точності, доступності, експлуатаційної готовності;
- вивчення принципів побудови супутникової апаратури споживачів;
- оволодіння методами розрахунку навігаційних параметрів на основі навігаційних радіосигналів, випромінюваних глобальними супутниковими системами і їхніми функціональними доповненнями;
- набування практичних навичок при роботі на сучасному устаткуванні, що функціонує в реальному часі в інформаційному просторі створеному діючими супутниковими системами.
У результаті вивчення даної навчальної дисципліни студент повинен:
Знати:
- принципи побудови існуючих й перспективних супутникових систем навігації;
- технічні й експлуатаційні характеристики глобальних супутникових систем, застосовуваних для навігації (GPS, GALILEO, ГЛОНАСС), а також їхні функціональні доповнення (WAAS, LAAS, SBAS, GBAS, GRAS, EGNOS, MSAS та інші);
- знати вимоги нормативної документації, пропоновані до супутникових систем, викладені в стандартах і рекомендованій практиці ICAO, інтерфейсних контрольних документах, специфікаціях служб, що підтримують функціональну готовність супутникових систем;
- принципи функціонування супутникових глобальних і локальних навігаційних систем, їх функціональних доповнень, методів контролю цілісності, точності, доступності, експлуатаційної готовності;
Вміти:
- розраховувати навігаційні параметри на основі навігаційних радіосигналів глобальних супутникових систем і їх доповнень;
- аналізувати фізичні процеси в супутникових системах навігації;
- застосовувати сучасні програмні продукти при проведенні строгих і оцінних розрахунків координат, швидкості і часу;
- проводити розрахунки координат споживача за даними навігаційних супутників;
- проводити порівняльний аналіз систем за різними показниками якості;
- користуватись сучасним обладнанням апаратури споживача супутникових навігаційних систем.
Навчальний матеріал дисципліни структурований за модульним принципом і складається з двох класичних навчальних модулів. Окремим третім модулем є курсова робота, яка виконується у шостому семестрі.
1.5.1. У результаті засвоєння навчального матеріалу навчального модуля №1 "Принципи побудови та функціонування сучасних супутникових навігаційних систем" студент повинен:
Знати:
- правила та рекомендовану практику ICAO та Євроконтролю щодо обслуговування повітряного руху за умов використання супутникових навігаційних систем;
- характеристики глобальних супутникових систем, застосовуваних для навігації (GPS, GALILEO, ГЛОНАСС), а також їхні функціональні доповнення (WAAS, LAAS, SBAS, GBAS, GRAS, EGNOS, MSAS та інші);
- принципи ї архітектуру побудови, алгоритми функціонування існуючих й перспективних супутникових навігаційних систем;
- системи координат і шкали відліку часу у супутникових навігаційних системах;
- формати і зміст інформації, переданої з навігаційних супутників і функціональних доповнень супутникових навігаційних систем;
- методи й алгоритми вирішення навігаційних задач.
Вміти:
- розраховувати координати навігаційних супутників;
- визначати параметри орбіти навігаційних супутників;
- прогнозувати зони та час видимості навігаційних супутників;
- розраховувати координати використовуючи псевдодалекомірний метод;
- якісно та кількісно оцінювати вплив параметрів руху навігаційних супутників на точність позиціонування;
- аналізувати вплив похибок на точність визначення координат та вектору стану споживача.
1.5.2. У результаті засвоєння навчального матеріалу навчального модуля №2 "Супутникові навігаційні системи та координатно-часові виміри" студент повинен:
Знати:
- ідеологію побудови та принцип дії апаратури споживача;
- концепцію навігаційних вимірів при застосуванні супутникових навігаційних систем та функціональних доповнень;
- основні методи вимірювань та збору координатно-часової інформації;
- методи обробки координатно-часової інформації та оцінки точності позиціонування.
Вміти:
- проводити розрахунки координат споживача за даними навігаційних супутників;
- прогнозувати доступність навігаційних супутників;
- визначати місце розташування за допомогою супутникового навігаційного приймача;
- проводити порівняльний аналіз апаратури споживача;
- самостійно проводити збір координатно-часової інформації на різних типах супутникових приймачів;
- володіти методами обробки інформації навігаційних супутників при проведенні навігаційних визначень;
- виконувати постобробку навігаційної інформації;
- володіти засобами Internet для одержання навігаційних даних для прогнозування цілісності і доступності супутникових навігаційних систем.
1.5.3. У результаті виконання курсової роботи (модуль №3) студент повинен:
Знати:
- особливості існуючих та перспективних супутникових систем визначення координат;
- формати даних інформації;
- методи визначення координат.
Вміти:
- розробляти математичні моделі супутникових систем для визначення координат;
- оцінювати їх точні сні характеристики;
- досліджувати доступність маршруту повітряного судна;
- вимірювати координати навігаційним приймачем.
Знання та вміння, отримані студентом під час вивчення даної навчальної дисципліни, використовуються в подальшому при вивченні багатьох наступних дисциплін професійної підготовки фахівця з базовою та повною вищою освітою.
2. ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
Тема 2.1.1. Вступ. Супутникові системи навігації. Історична довідка. Мета і задачі дисципліни.
Місце дисципліни в системі підготовки фахівця для систем аеронавігаційного обслуговування. Загальна характеристика супутникових систем навігації. Стратегія ІСАО по впровадженню супутникових навігаційних систем.
Тема 2.1.2. Принцип дії і алгоритм функціонування систем супутникової навігації.
Узагальнена структура системи супутникової навігації. Наземний сегмент. Космічний сегмент. Сегмент користувачів. Вимірювальна інформація. Алгоритми функціонування. Прийом даних. Розмноження ефемерид. Псевдодальність. Корекція іоносферних і тропосферних похибок. Корекція часу. Оцінка координат. Методи підвищення точності.
Тема 2.1.3. Сучасні та перспективні супутникові системи навігації.
Архітектура побудови системи GPS. Наземна підсистема керування й контролю. Підсистема космічних апаратів. Частотний план. Метод поділу каналів. Структура даних, що передаються з навігаційних супутників. Формування псевдовипадкових кодів. Послуги, надавані споживачам.
Архітектура побудови системи ГЛОНАСС. Наземна підсистема керування й контролю. Підсистема космічних апаратів. Частотний план. Метод поділу каналів. Структура даних, переданих з навігаційних супутників. Формування псевдовипадкових кодів. Послуги, надавані споживачам.
Архітектура побудови системи GALILEO. Наземна підсистема керування й контролю. Підсистема космічних апаратів. Частотний план. Метод поділу каналів. Структура даних, переданих з навігаційних супутників. Формування псевдовипадкових кодів. Послуги, надавані споживачам.
Тема 2.1.4. Диференційний режим роботи супутникових систем навігації.
Архітектура побудови системи SBAS. Наземна підсистема керування й контролю. Підсистема космічних апаратів. Частотний план. Метод поділу каналів. Корегувальна інформація, що передається з геостаціонарних супутників. Послуги, надавані споживачам.
Архітектура побудови системи GBAS. Радіоканал передачі коригувальної інформації. Частотний план. Метод поділу каналів. Формат і зміст повідомлень. Послуги, що надаються споживачам.
Тема 2.1.5. Апаратура споживача супутникових систем навігації.
Узагальнена структура супутникового навігаційного приймача. Антена. Радіотехнічний модуль. Цифровий модуль. Схеми пошуку, виявлення, спостереження й супроводу сигналів навігаційних супутників.
Декодування даних навігаційних супутників. Вимір псевдодальності, допплерівської частоти, швидкості й часу. Дані у вихідних портах приймача.
Тема 2.2.1. Глобальна навігаційна супутникова система (GNSS).
Вимоги авіаційних користувачів до супутникових навігаційних систем. Точність, цілісність, безперервність обслуговування й експлуатаційна готовність GNSS. Можливі конфігурації GNSS при польоті по маршруту, у зоні аеродрому, посадці, вильоті.
Тема 2.2.2. Орбітальний рух супутників.
Рух тіл у полі тяжіння Землі. Три закони Кеплера. Елементи кеплерової орбіти. Необурений рух навігаційних супутників. Обурений рух під дією Місяця й Сонця.
Тема 2.2.3. Інформаційні сигнали навігаційних супутників.
Архітектура побудови системи GPS. Наземна підсистема керування й контролю. Підсистема космічних апаратів. Частотний план. Метод поділу каналів. Структура даних, що передаються з навігаційних супутників. Формування псевдовипадкових кодів. Послуги, надавані споживачам.
Тема 2.2.4. Навігаційне повідомлення.
Архітектура побудови системи GPS. Наземна підсистема керування й контролю. Підсистема космічних апаратів. Частотний план. Метод поділу каналів. Структура даних, що передаються з навігаційних супутників. Формування псевдовипадкових кодів. Послуги, надавані споживачам.
Архітектура побудови системи ГЛОНАСС. Наземна підсистема керування й контролю. Підсистема космічних апаратів. Частотний план. Метод поділу каналів. Структура даних, переданих з навігаційних супутників. Формування псевдовипадкових кодів. Послуги, надавані споживачам.
Архітектура побудови системи GALILEO. Наземна підсистема керування й контролю. Підсистема космічних апаратів. Частотний план. Метод поділу каналів. Структура даних, переданих з навігаційних супутників. Формування псевдовипадкових кодів. Послуги, надавані споживачам.
Тема 2.2.5. Алгоритмічне забезпечення рішення навігаційної задачі.
Типи й формати повідомлень, вироблюваних навігаційним приймачем для виміру координат, швидкості й часу в навігаційному приймачі. Методика оцінки точності вимірів.
Розрахунок координат псевдодалекомірним методом. Похибки навігаційних визначень. Поняття геометричного фактора. Ітеративний метод розрахунку координат споживача. Диференціальний метод визначення координат.
Алгоритм розрахунку ефемерид навігаційного супутника ГЛОНАСС на теперішній момент часу. Алгоритм розрахунку ефемерид навігаційного супутника GPS на теперішній момент часу. Алгоритми розрахунку часу в GPS.
Курсова робота (КР) з дисципліни виконується у шостому семестрі, відповідно до затверджених в установленому порядку методичних рекомендацій, з метою закріплення та поглиблення теоретичних знань та вмінь, набутих студентом у процесі засвоєння навчального матеріалу дисципліни в області супутникових навігаційних систем та практичної роботи з супутниковою апаратурою визначення координат.
Виконання КР є важливим етапом у підготовці до виконання дипломного проекту (роботи) майбутнього фахівця з транспортної інфраструктури.
Конкретна мета КР міститься в отриманні за допомогою приймача супутникової навігації даних з супутника, їх декодуванні, перетворенні та обробці, а також у розробці програми вторинної обробки навігаційної інформації для вирішення навігаційної задачі.
Для успішного виконання КР студент повинен знати особливості існуючих та перспективних супутникових систем визначення координат, формати даних інформації, що передається або приймається, методи визначення координат, сучасні супутникові навігаційні приймачі, вміти самостійно розробляти математичні моделі супутникових систем для визначення координат, оцінювати їх точнісні характеристики, досліджувати доступність маршруту повітряного судна, вимірювати координати навігаційним приймачем.
3. СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ
3.1.1. , Харченко спутниковой радионавигации. – К.: Холтех, 2010. – 520 с.
3.1.2. , Конін В. В., Харченко радіонавігація. – К.: Техніка, 2004. – 328 с.
3.1.3. Конин системы и технологи. Учебное пособие. – http://www. /file/40196/?rand=4939200, http://aireo. *****/load/, 2002. – 245 с.
3.2.1 Авиационная электросвязь. Приложение 10 к конвенции о Международной гражданской авиации. Т. 1 Радионавигационные средства. 6 издание, 2006 г.
3.2.2 Interface Control Document Global Positioning System (ICD-GPS-200С), 2000, 160 p.
3.2.3 Глобальная навигационная спутниковая система ГЛОНАСС (интерфейсный контрольный документ), пятая редакция, 2002, 57 с.
3.2.4 Galileo Open Service Signal In Space Interface Control Document (OS SIS ICD), 2006, 192 p.
(Ф 03.02 – 01)
АРКУШ ПОШИРЕННЯ ДОКУМЕНТА
№ прим. | Куди передано (підрозділ) | Дата видачі | П. І.Б. отримувача | Підпис отримувача | Примітки |
(Ф 03.02 – 02)
АРКУШ ОЗНАЙОМЛЕННЯ З ДОКУМЕНТОМ
№ пор. | Прізвище ім'я по-батькові | Підпис ознайомленої особи | Дата ознайом-лення | Примітки |
(Ф 03.02 – 04)
АРКУШ РЕЄСТРАЦІЇ РЕВІЗІЇ
№ пор. | Прізвище ім'я по-батькові | Дата ревізії | Підпис | Висновок щодо адекватності |
(Ф 03.02 – 03)
АРКУШ ОБЛІКУ ЗМІН
№ зміни | № листа (сторінки) | Підпис особи, яка внесла зміну | Дата внесення зміни | Дата введення зміни | |||
Зміненого | Заміненого | Нового | Анульо- ваного | ||||
(Ф 03.02 – 32)
УЗГОДЖЕННЯ ЗМІН
Підпис | Ініціали, прізвище | Посада | Дата | |
Розробник | ||||
Узгоджено | ||||
Узгоджено | ||||
Узгоджено |
