 
        
        Методические указания к самостоятельным работам по дисциплинам «Системы позиционирования подвижных объектов», «Основы теории радионавигационных систем и комплексов». Москалева Е.А
.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
