МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)
___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 210601 Радиоэлектронные системы и комплексы
Профиль(и) подготовки: Радионавигационные системы и комплексы
Квалификация (степень) выпускника: специалитет
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"АППАРАТУРА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ СРНС"
Цикл:
|
профессиональный
|
|
Часть цикла:
|
вариативная/по выбору
|
|
№ дисциплины по учебному плану:
|
ИРЭ; С3.33
|
|
Часов (всего) по учебному плану:
|
216
|
9 семестр – 180 час.
10 семестр – 36 час.
|
Трудоемкость в зачетных единицах:
|
6
|
9 семестр – 5
10 семестр – 1
|
Лекции
|
36 час
|
9 семестр
|
Практические занятия
|
18 час.
|
10 семестр
|
Лабораторные работы
|
18 час.
|
9 семестр
|
Расчетные задания, рефераты
|
14 час. самостоятельной работы
|
9 семестр
|
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)
|
144 час
|
9 семестр – 126 час.
10 семестр – 18 час.
|
Экзамены
|
36 час. самостоятельной работы
|
9 семестр
|
Курсовые проекты (работы)
|
36 час.
|
10 семестр
|
Москва - 2010
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение основных составляющих аппаратуры потребителей систем спутниковой навигации, изучение ключевых алгоритмов первичной обработки сигналов и решения навигационной задачи.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
рассчитывать энергетику радиолинии спутниковой навигации;
разрабатывать алгоритмы обнаружения и поиска навигационного сигнала;
создавать алгоритмы слежения за фазой, частотой и задержкой навигационного сигнала;
разрабатывать алгоритмы вторичной обработки, а именно решения навигационной задачи
Задачами дисциплины являются:
познакомить обучающихся с основными принципами функционирования аппаратуры потребителей систем спутниковой радионавигации;
дать информацию о типовых характеристиках входящих в навигационную аппаратуру систем;
научить обоснованно выбирать и проводить оптимизацию параметров систем, входящих в аппаратуру потребителей;
научить анализировать характеристики аппаратуры потребителей СРНС.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы подготовки специалистов по профилю «Радионавигационные системы и комплексы» направления 210400 «Радиоэлектронные системы и комплексы».
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Статистическая радиотехника», «Цифровая обработка сигналов», «Радиоавтоматика», «Основы теории радионавигационных систем и комплексов».
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении дипломной выпускной квалификационной работы.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
общие принципы построения и функционирования аппаратуры потребителей СРНС;
состав аппаратуры потребителей СРНС, требования к отдельным блокам;
методы навигационных измерений;
влияние внешних факторов, определяющих точность измерений.
Уметь:
применять методы определения местоположения с помощью СРНС;
рассчитывать энергетику навигационной радиолинии;
рассчитывать параметры следящих систем аппаратуры потребителей СРНС;
анализировать требования, предъявляемые потребителем к навигационной аппаратуре при решении различных практических задач;
оценивать погрешности навигационных измерений;
использовать информацию о новых технических решениях и новых видах навигационной аппаратуры при последующей разработке подсистем СРНС.
Владеть:
навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);
терминологией в области СРНС (ОК-2);
информацией о новых технических решениях и новых видах навигационной аппаратуры СРНС (ПК-17 );
навыками применения полученной информации при проектировании элементов и подсистем СРНС (ПК-6).
способностью осуществлять обоснованный выбор структурных схем аппаратуры радионавигационных систем и комплексов (ПСК-4.1);
способностью проводить анализ тактико-технических показателей аппаратуры радионавигационных систем и комплексов (ПСК-4.2);
способностью проводить оптимизацию аппаратуры радионавигационных систем и комплексов (ПСК-4.3);
способностью оценивать погрешности навигационных измерений (ПСК-4.4);
способностью проводить моделирование аппаратуры радионавигационной системы (ПСК-4.5).
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часов.
№
п/п
|
Раздел дисциплины.
Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
|
Всего часов на раздел
|
Семестр
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
|
Формы текущего контроля успеваемости
(по разделам)
|
|
|
|
|
лк
|
пр
|
лаб
|
сам.
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1
|
Функциональная схема НАП: антенный модуль, радиочастотный блок НАП, вычислитель.
|
33
|
9
|
6
|
|
4
|
12
|
Расчёт: энергетика радиолинии
Контрольная работа
|
2
| Алгоритмы первичной обработки сигналов: поиск, слежение и выделение навигационного сообщения |
83
|
9
|
16
|
|
6
|
36
|
Расчёт: статистические эквиваленты коррелятора
Расчёт: оценка параметров блока быстрого поиска
Расчёт: оценка полосы системы слежения за частотой
Контрольная работа
|
3
|
Алгоритмы вторичной обработки сигналов: одношаговый и фильтрационный методы решения навигационной задачи, алгоритмы сглаживания вторичных оценок, контроль целостности
|
45
|
9
|
8
|
|
2
|
18
|
Расчёт: псевдодальномерный метод решения навигационной задачи
Контрольная работа
|
4
|
Характеристики НАП СРНС и особенности её использования в различных областях
|
35
|
9
|
6
|
|
6
|
12
|
Расчёт: сравнение помехоустойчивости когерентного и некогерентного режимов
Контрольная работа
|
|
Расчётные задания
|
12
|
9
|
|
|
|
12
|
|
|
Экзамен
|
36
|
9
|
|
|
|
36
|
|
|
Курсовой проект
|
36
|
10
|
|
18
|
|
18
|
|
|
Итого:
|
216
|
|
36
|
36
|
18
|
144
|
|
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции:
1. Обзор
Назначение АП СРНС. Обобщенная функциональная схема АП СРНС. Принципы работы АП: антенна, радиочастотный блок, первичная и вторичная обработка.
2. Радиочастотный тракт
Антенна АП, характеристики антенны: диаграмм направленности поляризация. Предварительный МШУ: назначение характеристики. Коэффициент шума. Радиочастотный блок: обобщенная структурная схема, основные характеристики. Радиочастотный блок в совмещенной АП.
3. АЦП, частотный план
Аналого-цифровой преобразователь. Синтезатор частот: принципы построения, основные характеристики. План частот АП.
4. Коррелятор
Принципы построения и структура коррелятора. Цифровой генератор гармонического сигнала. Цифровой генератор дальномерного кода.
5. Обнаружение навигационного радиосигнала
Обнаружение сигналов: алгоритмы обнаружения, статистические характеристики обнаружения.
6. Поиск навигационного радиосигнала
Поиск сигналов по задержке и частоте, характеристики поиска.
7. Быстрый поиск навигационного радиосигнала
Современные требования к времени выдачи первого навигационного решения. Оценка требуемого количества параллельных корреляторов. Способы снижения аппаратных затрат на реализацию многоканальных корреляторов.
8. Система слежения за фазой
Система слежения за фазой сигнала: структурная схема ССФ, дискриминаторы, следящий фильтр.
9. Система слежения за частотой
Система слежения за частотой сигнала: структурная схема ССЧ, дискриминаторы, следящий фильтр.
10. Система слежения за задержкой
Система слежения за задержкой сигнала: структурная схема ССЧ, дискриминаторы, следящий фильтр.
11. Декодирование навигационного сообщения
Демодуляция навигационных данных. Помехоустойчивое кодирование. Декодирование навигационных данных: алгоритм декодирования демодуляции, статистические характеристики декодирования.
12. Одношаговый метод решения навигационной задачи
Решение навигационной задачи методом наименьших квадратов. Геометрический фактор.
13. Фильтрационный алгоритм решения навигационной задачи
Алгоритм решения навигационной задачи в форме расширенного фильтра Калмана.
14. Алгоритмы сглаживания вторичных оценок
Фильтр для сглаживания вторичных оценок аппаратуры потребителей СРНС. Учёт вектора скорости потребителя.
15. Контроль целостности
Контроль целостности СРНС в АП: общие принципы, алгоритмы, статистические характеристики.
16. Помехоустойчивость НАП СРНС
Оценка помехоустойчивости НАП СРНС. Зависимость помехоустойчивости от полосы навигационного радиосигнала. Методы повышения помехоустойчивости.
17. Погрешности измерений СРНС
Погрешности первичных оценок — псевдодальности, псевдоскорости. Погрешности вторичных оценок — координат, вектора скорости, смещения шкалы времени.
18. Особенности использования СРНС в различных областях
Классы аппаратуры потребителей СРНС. Требования к аппаратуре различных классов.
4.2.2. Практические занятия
В часы практических занятий проводятся индивидуальные консультации студентов по теме курсового проекта.
4.3. Лабораторные работы
Исследование характеристик МШУ аппаратуры потребителей СРНС и условий его работы
Исследование коррелятора АП СРНС
Чувствительность навигационных модулей
Помехоустойчивость навигационных модулей
Многолучевое распространение сигналов СРНС
4.4. Расчетные задания
Энергетика радиолинии.
Статистические эквиваленты коррелятора
Оценка параметров блока быстрого поиска.
Оценка полосы системы слежения за частотой.
Псевдодальномерный метод решения навигационной задачи.
Сравнение помехоустойчивости когерентного и некогерентного режимов.
4.5. Курсовые проект
Автоматическое испытание НАП
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия занятия следует проводить с применением демонстрационного материала, для чего необходимо иметь в аудитории компьютер и проектор. Целесообразно обеспечивать студентов раздаточным материалом на 1-2 лекции вперед. Материал должен носить иллюстративный характер (схемы, графики, рисунки и т.д.) и не подменять конспекта, который слушатель должен составлять самостоятельно. На подготовку к лекции слушатель должен затрачивать примерно 15 мин. на час лекции.
Практические занятия включают проведение расчетных заданий с использованием ЭВМ.
Лабораторные работы выполняются с использованием специализированного оборудования и стендов.
Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,
Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация реферата.
Аттестация по дисциплине – зачет.
Оценка за освоение дисциплины, определяется интегрально по результатам тестов, контрольной, защиты реферата и сдачи зачета.
В приложение к диплому вносится оценка за 9 семестр.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
1) ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования./ Под ред А.И. Перова, В.Н. Харисова – М.: Радиотехника, 2010.
2) Перов А.И. Основы построения спутниковых радионавигационных систем. Учеб. пособие для вузов. – М.: Радиотехника, 2012, 240 с.
б) дополнительная литература:
1) Kaplan E. D. Understanding GPS: Principles and applications. - Boston.: Artech house, 2006.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. Операционная система GNU/Linux/KDE и пакеты LibreOffice, Okular.
2. Специализированные библиотеки программ и алгоритмов систем для научных исследований MATLAB/Octave, GNU gcc, Python/pysci, matplotlib, gnuplot, Qt, LaTeX.
б) другие:
1. Оригинальные программы для выполнения расчётных заданий путем имитационного моделирования на ЭВМ.
2. Наборы оригинальных презентаций для лекционных и лабораторных занятий.
3. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1. Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.
2. Лаборатория, укомплектованная персональными ЭВМ для проведения практических занятий и соответствующими стендами для выполнения разделов лабораторного практикума и расчетно-графических работ, предусматривающих проведение расчетов и моделирования радионавигационных систем и отдельных устройств, входящих в их состав.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210601 «Радиоэлекторнные системы и комплексы» и профилю «Радионавигационные системы и комплексы».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
к.т.н., ассистент Болденков Е. Н.
ассистент Корогодин И. В.
Зав. кафедрой «Радиотехнические системы»
д.т.н., профессор Перов А.И.
Директор ИРЭ
к.т.н., доцент Замолодчиков В.Н.
|
