Методическое пособие 50
.pdfФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»
Кафедра систем информационной безопасности
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к самостоятельным работам по дисциплинам «Системы позиционирования подвижных объектов», «Основы теории радионавигационных
систем и комплексов» для студентов специальностей
090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»,
210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы» очной формы обучения
Воронеж 2015
Составитель канд. техн. наук Е. А. Москалева
УДК 004.05
Методические указания к самостоятельным работам по дисциплинам «Системы позиционирования подвижных объектов», «Основы теории радионавигационных систем и комплексов» для студентов специальностей 090302 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем», 210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы» очной формы обучения / ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Е. А. Москалева. Воронеж, 2015. 16 с.
Методические указания к самостоятельным работам содержат указания и рекомендации, направленные на углубленное изучение систем позиционирования подвижных объектов, а также радионавигационных систем и комплексов.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MW-2013 и содержатся в файле Москалева_СР_ГЛОНАСС.pdf.
Табл. 1. Библиогр.: 5 назв.
Рецензент д-р техн. наук, проф. А. Г. Остапенко
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. А. Г. Остапенко
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015
ВВЕДЕНИЕ
Глобальные системы спутникового позиционирования все чаще применяются для определения местоположения в системах мониторинга транспорта, использующих специальное терминальное оборудование. Развитие и распространение современных систем спутникового мониторинга тесно связано с повышением точности и достоверности принимаемых навигационных данных. Точность позиционирования зависит от ряда факторов, в том числе ошибки оборудования навигационных спутников, ошибки GPS/ГЛОНАСС приемника и ошибки распространения спутникового сигнала. В общем случае, точность позиционирования для бытового GPS/ГЛОНАСС приемника составляет порядка 15 метров. Источниками ошибок могут быть следующие причины:
недостаточное количество видимых спутников,
неточность эфемерид и ошибки спутниковых
часов,
помехи отраженного сигнала на антенну спутникового приемника,
помехи, связанные с изменение условий приема сигналов со спутников (проезд по туннелю, плотно застроенной территории, лесистой местности),
задержка по времени в аппаратуре приемника,
проблемы, связанные с питанием навигационного устройства (например, обесточивание терминала или сильные помехи от электросети на аппаратуру терминала),
ионосферная задержка,
тропосферная задержка.
Целью дисциплин 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 дисциплин – 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
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Целью самостоятельной работы студентов (СРС) является овладение фундаментальными знаниями, профессиональными умениями и навыками деятельности по профилю, опытом творческой, исследовательской деятельности. Самостоятельная работа студентов способствует развитию самостоятельности, ответственности и организованности, творческого подхода к решению проблем учебного и профессионального уровня.
Задачами СРС являются:
систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и практических умений студентов;
углубление и расширение теоретических знаний;
формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;
развитие познавательных способностей и активности студентов: творческой инициативы, самостоятельности, ответственности и организованности;
формирование самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации;
развитие исследовательских умений;
использование материала, собранного и полученного в ходе самостоятельных занятий на семинарах, на практических занятиях, для эффективной подготовки к экзамену.
3
2. ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Выделяется два вида самостоятельной работы – аудиторная, под руководством преподавателя, и внеаудиторная. Тесная взаимосвязь этих видов работ предусматривает дифференциацию и эффективность результатов ее выполнения и зависит от организации, содержания, логики учебного процесса (межпредметных связей, перспективных знаний и др.):
аудиторная самостоятельная работа по дисциплине выполняется на учебных занятиях под непосредственным руководством преподавателя и по его заданию.
внеаудиторная самостоятельная работа выполняется студентом по заданию преподавателя, но без его непосредственного участия.
Основными видами самостоятельной работы студентов без участия преподавателей являются:
формирование и усвоение содержания конспекта лекций на базе рекомендованной учебной литературы, включая информационные образовательные ресурсы (электронные учебники, электронные библиотеки и др.);
подготовка к семинарам и практическим работам, их оформление;
работа с учебно-методической литературой;
оформление конспектов лекций;
подготовка к курсовому проектированию;
подготовка к экзамену.
4
3. ТЕМАТИКА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Распределение видов самостоятельной работы и формы отчетности
Наименование |
Содержание СРС |
Виды |
|
разделов и тем |
контроля |
||
|
|||
Раздел 1 |
Аппаратная реализация |
Проверка |
|
инерциальных систем |
|||
Общие сведения об |
домашнего |
||
навигации в |
|||
инерциальной |
задания, |
||
интегральных |
|||
навигации |
конспекта |
||
микросхемах |
|||
|
|
||
Раздел 2 |
|
|
|
Состав и |
|
|
|
конфигурация |
Комплексы ориентации |
Проверка |
|
комплексов |
и навигации одноосной |
||
домашнего |
|||
ориентации и |
колесной транспортной |
||
задания, |
|||
навигации |
платформы |
||
реферат |
|||
различных типов |
|
||
|
|
||
подвижных |
|
|
|
объектов |
|
|
|
Раздел 3 |
|
Проверка |
|
Общие принципы |
|
||
Алгоритмы вторичной |
домашнего |
||
функционирования |
|||
обработки сигналов и |
задания, |
||
спутниковой |
|||
извлечения информации |
конспекта |
||
навигационной |
|||
|
|
||
системы |
|
|
|
|
|
Проверка |
|
|
|
домашнего |
|
Раздел 4 |
Факторы, влияющие на |
задания, |
|
допуск к |
|||
Глобальные сети |
глобальную сеть. |
||
выполнению |
|||
|
|
||
|
|
лабораторной |
|
|
|
работы |
5
Раздел 5 |
|
Проверка |
|
Система |
Дифференциальная |
домашнего |
|
глобального |
подсистема |
задания, |
|
позиционирования |
|
конспекта |
|
ГЛОНАСС, Россия |
|
|
|
Раздел 6 |
|
Проверка |
|
Система |
|
||
Основные системные |
домашнего |
||
глобального |
|||
различия GPS |
задания, |
||
позиционирования |
|||
NAVSTAR и ГЛОНАСС |
реферат |
||
GPS NAVSTAR, |
|||
|
|
||
США |
|
|
|
Раздел 7 |
Алгоритмы комплекса |
|
|
Алгоритмическое |
|
||
ориентации и навигации |
Проверка |
||
обеспечение |
|||
автоматического |
домашнего |
||
комплексов |
|||
необитаемого |
задания, |
||
ориентации и |
|||
подводного аппарата с |
конспекта |
||
навигации для |
|||
применением |
|
||
некоторых |
|
||
акустических систем |
|
||
прикладных задач |
|
||
|
|
||
Раздел 8 |
Назначение, технические |
|
|
Современные |
Проверка |
||
характеристики и |
|||
наземные |
домашнего |
||
принцип работы |
|||
радионавигационны |
задания, |
||
радионавигационных |
|||
е системы ближнего |
реферат |
||
систем ЦИКАДА, |
|||
и дальнего радиуса |
|
||
ТРАНЗИТ |
|
||
действия |
|
||
|
|
6
3.1.Методические указания к темам
иконтрольные вопросы
Методические указания к разделу 1 Различают общую и частную задачи навигации. Общей
задачей навигации является обеспечение перемещения летательного аппарата в заданную точку по заданной траектории за определенное время и с необходимой точностью. Решение этой задачи осуществляется с помощью пилотажнонавигационных комплексов. Частной задачей навигации является вычисление текущих координат местоположения летательного аппарата. Эта задача решается навигационными устройствами и системами, то есть координаты проекции его центра масс на поверхность Земли.
Вопросы для самопроверки к разделу 1
1.Алгоритмы инерциальных систем навигации.
2.Общая задача навигации.
3.Частная задача навигации.
4.Системы координат, связь между ними.
5.Управляющие элементы инерциальных систем.
6.Аппаратная реализация инерциальных систем навигации в интегральных микросхемах.
7.Ускорение и его представление в различных системах координат.
8.Общие сведения об инерциальной навигации.
Методические указания к разделу 2 Традиционное решение задач ориентации и навигации
воздушных объектов основано на комплексировании инерциальных средств и радионавигационных спутниковых измерений. Для ряда задач использование спутниковых данных нельзя считать полностью автономным, а работа инерциальных средств без коррекции не удовлетворяет требованиям по точности. Для построения полностью автономных
7
высокоточных навигационных систем авиационного применения совместно с традиционными средствами используют астрокорректоры, предназначенные для измерения направлений на естественные астроориентиры (звезды или Солнце). Современные аналоги астроинерциальных систем представляют собой узкопольные оптические (инфракрасные) инструменты, оснащенные механическим приводом, обеспечивающим наведение и удержание наиболее ярких звезд в поле зрения астрокорректора.
Вопросы для самопроверки к разделу 2
1.КОН автономного подводного аппарата с использованием акустических систем.
2.КОН одноосной колесной транспортной
платформы.
3.Алгоритм обработки КОН.
4.Современные проблемы ориентации и навигации космических аппаратов.
5.Бортовой КОН авиационного применения.
6.КОН воздушно-космического самолета.
7.Обобщенное представление о КОН.
8.Состав и конфигурация КОН.
Методические указания к разделу 3 Принцип работы спутниковых систем навигации
основан на измерении расстояния от антенны на объекте (координаты которого необходимо получить) до спутников, положение которых известно с большой точностью. Таблица положений всех спутников называется альманахом, которым должен располагать любой спутниковый приёмник до начала измерений. Обычно приёмник сохраняет альманах в памяти со времени последнего выключения и если он не устарел — мгновенно использует его. Каждый спутник передаёт в своём сигнале весь альманах. Таким образом, зная расстояния до нескольких спутников системы, с помощью обычных
8