Спутниковые системы навигации

Цели и задачи дисциплины

Целью преподавания дисциплины является приобретение студентами знаний в области функционирования, особенностей построения и методов анализа и синтеза спутниковых навигационных систем и устройств. Задачи курса заключаются в изучении взаимосвязи принципов и особенностей построения современных систем спутниковой навигации; изучение методов обработки радионавигационной информации, изучение методов повышения точности и достоверности информации, получаемой с помощью радионавигационных систем и устройств.

Краткое содержание дисциплины

1. Введение. Обзор ГНСС и принципов их функционирования. Предмет и задачи курса. Связь с другими дисциплинами. Достоинства и недостатки ГНСС. Современные глобальные навигационные системы: GPS, ГЛОНАСС, Galileo, Бэйдоу. Физические принципы функционирования ГНСС. 2. Сигналы глобальных навигационных спутниковых систем. Краткие сведения из теории. Относительная фазовая манипуляция. Псевдослучайный код. 3. Преобразование координат. Краткие сведения из теории. Система координат ПЗ-90. Система координат WGS-84. 4. Системы координат и времени, используемые в ГНСС. Опорные системы координат, используемые в ГНСС (WGS-84, ПЗ-90, ITRF). Референцные системы координат СК-42, СК-95. Местные системы координат. Трансформация координат между опорными (общеземными), референцными и местными системами координат. Системы высот, используемые в ГНСС. 5. Подсистемы ГНСС. Архитектура спутниковой навигационной системы. Подсистема контроля и управления. Структура, выполняемые задачи. Подсистема космических аппаратов. Сигналы, передаваемые со спутников. Формирование радионавигационного поля. Подсистема потребителей. Классификация спутниковой аппаратуры. Типы приемников: кодовые приемники, одночастотные фазовые приемники, двухчастотные фазовые приемники. Архитектура спутникового приемника. Обзор аппаратуры ведущих фирм-производителей (Leica, Trimble и др.) 6. Орбитальное движение навигационных спутников. Расчёт орбитального движения спутников для системы ГЛОНАСС. Расчёт орбитального движения спутников для системы GPS. 7. Работа с кодовыми спутниковыми приемниками и абсолютными способами позиционирования. Методы решения навигационной задачи в ГНСС. Абсолютный метод ГНСС. Кодовые измерения. Принцип определения местоположения абсолютным методом. Понятие псевдодальности. Уравнение засечки по псевдодальности. Источники ошибок абсолютного метода. Систематические и случайные ошибки. Методика ослабления действия ошибок наблюдений. Геометрические факторы. Планирование ГНСС-измерений. 8. Работа со спутниковыми приемниками и относительными способами позиционирования. Относительный метод ГНСС. Фазовые измерения. Проблема определения целого числа длин волн. Понятие базовой линии. Виды решения базовой линии: float, fixed. 9. Дифференциальный метод ГНСС. Дифференциальный метод ГНСС. Способы дифференциальной коррекции. Дифференциальные подсистемы ГНСС. 10. Источники ошибок ГНСС-измерений. Классификация источников ошибок ГНСС. Влияние тропосферы и ионосферы. Влияние неточного знания положения наблюдателя и ошибок в эфемеридах. Многопутность, ошибки установки антенны. 11. Организация ГНСС-измерений и их обработки. Режимы ГНСС-измерений: статика, кинематика, стою-иду, RTK. Настройки приемника и организация измерений. Основные этапы обработки ГНСС-измерений. Контроли и допуски.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Выпускник должен обладать:

УК-1 Способен осуществлять критический анализ проблемных ситуаций на основе системного подхода, вырабатывать стратегию действий