Основы построения спутниковых радионавигационных систем (дисциплина) — различия между версиями
Korogodin (обсуждение | вклад) (→Занятие 13 (29.11)) |
Korogodin (обсуждение | вклад) (→Календарный план) |
||
| (не показаны 5 промежуточных версий 1 участника) | |||
| Строка 37: | Строка 37: | ||
| 10 || 08.11 || [[Математическое описание сигналов СРНС (ОП СРНС, лекция)|Математическое описание сигналов различных СРНС]] (Включая энергетику, разброс Доплера и т.д.) || Расчет внутрисистемных помех. Расчет потенциальной точности оценок задержки. И т.д. || Формирование сигнала ГЛОНАСС СТ в Matlab и его сравнение с сигналом имитатора | | 10 || 08.11 || [[Математическое описание сигналов СРНС (ОП СРНС, лекция)|Математическое описание сигналов различных СРНС]] (Включая энергетику, разброс Доплера и т.д.) || Расчет внутрисистемных помех. Расчет потенциальной точности оценок задержки. И т.д. || Формирование сигнала ГЛОНАСС СТ в Matlab и его сравнение с сигналом имитатора | ||
|- align="center" | |- align="center" | ||
| − | | 11 || 15.11 || || || Формирование дальномерного кода | + | | 11 || 15.11 || || || [[Формирование дальномерного кода сигнала GPS C/A (лабораторная работа)|Формирование дальномерного кода сигнала GPS C/A]] |
|- align="center" | |- align="center" | ||
| 12 || 22.11 || || || [[Формирование_и_исследование_существующих_и_перспективных_навигационных_радиосигналов_(лабораторная_работа)|Формирование навигационного сигнала]] | | 12 || 22.11 || || || [[Формирование_и_исследование_существующих_и_перспективных_навигационных_радиосигналов_(лабораторная_работа)|Формирование навигационного сигнала]] | ||
| Строка 101: | Строка 101: | ||
=== Занятие 11 (15.11) === | === Занятие 11 (15.11) === | ||
| − | На основании ИКД GPS и краткого рассказа студенты формировали дальномерные коды. Каждый для своего спутника. Использовали Matlab (много времени ушло на вводный курс в него). Код - 10-15 строчек, но ушла вся пара. Результаты сохранили для следующей лабораторной работы. | + | На основании ИКД GPS и краткого рассказа студенты формировали дальномерные коды. Каждый для своего спутника. Использовали Matlab (много времени ушло на вводный курс в него). Код - 10-15 строчек, но ушла вся пара. Результаты сохранили для следующей лабораторной работы. |
| + | |||
| + | Контрольные вопросы: | ||
| + | # Запишите обобщенную математическую модель спутникового радионавигационного сигнала. Какой диапазон значений принимают параметры модели для сигналов ГЛОНАСС СТ L1, GPS C/A L1. | ||
| + | # Какими характеристиками обладают дальномерные коды? Чем отличаются дальномерные коды приведенных сигналов? Какие характеристики системы определяют свойства дальномерных кодов? | ||
| + | # Для чего в навигационных системах используется модуляция сигналов дальномерным кодом? | ||
| + | # Как формируются дальномерные коды перечисленных сигналов? | ||
=== Занятие 12 (22.11) === | === Занятие 12 (22.11) === | ||
| − | Сформированные последовательности дальномерного кода применили в деле. С их помощью на векторном генераторе формировали навигационный сигнал (без учета навигационного сообщения) и обрабатывали его приемником. Всё на основании лабника, за исключением последнего пункта с осциллографом. Большой упор на освоение инструментов - векторного генератора и спектроанализатора. Объяснение принципа их работы. | + | Сформированные последовательности дальномерного кода применили в деле. С их помощью на векторном генераторе формировали навигационный сигнал (без учета навигационного сообщения) и обрабатывали его приемником. Всё на основании лабника, за исключением последнего пункта с осциллографом. Большой упор на освоение инструментов - векторного генератора и спектроанализатора. Объяснение принципа их работы. |
| + | |||
| + | Формирование навигационного сигнала: | ||
| + | 1) Спектральная плотность мощности сигналов GPS L1 C/A | ||
| + | 2) Спектральная плотность мощности сигналов ГЛОНАСС L1 СТ | ||
| + | 3) Устройство векторного генератора и принцип формирования навигационного сигнала с его помощью (суметь сформировать сигнал с заданной модуляцией в лаборатории) | ||
| + | 4) Принцип работы анализатора спектра (суметь получить спектральную плотность мощности сигнала) | ||
=== Занятие 13 (29.11) === | === Занятие 13 (29.11) === | ||
| Строка 119: | Строка 131: | ||
Далее на доске ещё раз напомнил обобщенную модель навигационных сигналов. Составил сводную табличку по сигналам стандартной точности L1: коды, частоты, спектры. | Далее на доске ещё раз напомнил обобщенную модель навигационных сигналов. Составил сводную табличку по сигналам стандартной точности L1: коды, частоты, спектры. | ||
| − | Пошли наблюдать спектры совокупности сигналов ГЛОНАСС и GPS. | + | Пошли наблюдать спектры совокупности сигналов ГЛОНАСС и GPS. |
| − | + | ||
=== Занятие 14 (06.12.13) === | === Занятие 14 (06.12.13) === | ||
| Строка 128: | Строка 139: | ||
Далее выдал запись битового потока (7500 бит) с приемника. Поставил задачу установить subframe'овую синхронизацию, проверить четность, выделить GPS Time. Они освоились в разделах ИКД, взяли задачу на дом. | Далее выдал запись битового потока (7500 бит) с приемника. Поставил задачу установить subframe'овую синхронизацию, проверить четность, выделить GPS Time. Они освоились в разделах ИКД, взяли задачу на дом. | ||
| + | Контрольные вопросы: | ||
| + | 1) Структура навигационного сообщения сигнала GPS C/A (структура суперкадра, кадра, подкадра и т.д. на основе ИКД, их длительности и содержание) | ||
| + | 2) Содержание слова TLM | ||
| + | 3) Содержание слова HOW | ||
[[Категория:ОП СРНС (дисциплина)]] | [[Категория:ОП СРНС (дисциплина)]] | ||
Текущая версия на 13:35, 27 декабря 2013
Задача данного курса - сформировать общее представление о спутниковых радионавигационных системах (СРНС). Предполагается подача материала в последовательности: от потребности к формулировке задачи, от задачи к применяемым решениям.
В вводной лекции кратко излагается история развития СРНС: первый спутник, системы первого поколения (Транзит, Циклон, Цикада), нынешние системы второго поколения (NAVSTAR GPS, ГЛОНАСС и т.д.). Обсуждаются требования к системам второго поколения. Приводится представление СРНС как совокупности трех систем: системы космических аппаратов, системы контроля и управления, навигационной аппаратуры потребителей. Кратко описываются особенности этих систем в СРНС NAVSTAR GPS и ГЛОНАСС. Описываются общие принципы построения навигационной аппаратуры потребителей (НАП). Приводятся примеры различных сфер применения СРНС.
Во второй лекции приводится классификация и описание методов навигационных определений, приводятся примеры.
Третья лекция посвящена способам описания положения и ориентации объекта в пространстве. Вводятся различные пространственные системы координат, используемые в СРНС: локальная, связанная с объектом, ECI, ECEF, геодезические и т.д. Обсуждаются проблемы, связанные с определением систем координат. Студенты знакомятся с понятиями датума и картографческой проекции.
На четвертой лекции осуществляется переход от пространственных систем координат к временным - шкалам времени. Приводится классификация различных шкал: абсолютное время, астрономическое, атомное, динамическое. Рассматриваются основные шкалы времени в СРНС GPS и ГЛОНАСС: системная, бортовая, шкала приемника. Поднимаются вопросы использования СРНС как источника точного времени.
[править] Календарный план
| № | Дата | Лекции | Расчетные задания | Лабораторные работы |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 06.09 | История развития СРНС. Структура современных СРНС. | ||
| 2 | 13.09 | Методы навигационных определений. (с завершением предыдущей) | ||
| 3 | 20.09 | Пространственные системы координат | ||
| 4 | 27.09 | (продолжение) | ||
| 5 | 04.10 | Шкалы времени | Продемонстрировать расхождение шкал времени двух приборов | |
| 6 | 11.10 | Псевдодальность, псевдоскорость, псевдофаза | ||
| 7 | 18.10 | Решение навигационной задачи | Псевдодальномерный метод позиционирования | |
| 8 | 25.10 | Требования, предъявляемые к навигационным сигналам | ||
| 9 | 01.11 | Собрание по теме бакалаврских работ | ||
| 10 | 08.11 | Математическое описание сигналов различных СРНС (Включая энергетику, разброс Доплера и т.д.) | Расчет внутрисистемных помех. Расчет потенциальной точности оценок задержки. И т.д. | Формирование сигнала ГЛОНАСС СТ в Matlab и его сравнение с сигналом имитатора |
| 11 | 15.11 | Формирование дальномерного кода сигнала GPS C/A | ||
| 12 | 22.11 | Формирование навигационного сигнала | ||
| 13 | 29.11 | Навигационное сообщение (на примере сообщения GPS C/A) | ||
| 14 | 06.12 | |||
| 15 | 13.12 | |||
| 16 | 20.12 | |||
| 17 | 27.12 | Основы построения аппаратуры потребителей СРНС Подсистема контроля и управления СРНС Подсистема космических аппаратов Орбитальное движение космических аппаратов |
Расчет орбиты НКА по выделенным эфемеридам |
[править] Идеи
- Добавить лекцию/практику/лабу по стандартам протоколов приемников - NMEA, RINEX, пример бинарного протокола.
[править] 2013 год
[править] Занятие 1 (06.09)
Проводилось в соответствии с задумкой. Пожелания на будущее - дополнить материал. Обзор приложений сделать не успел за лекцию, перенес на второе занятие.
[править] Занятие 2 (13.09)
Первая треть пары - окончание предыдущей лекции. Далее по теме.
[править] Занятие 3 (20.09)
Комментарии тут: Пространственные системы координат (ОП СРНС, лекция)#Замечания на будущий год
[править] Занятие 4 (27.09)
Комментарии всё там же.
[править] Занятие 5 (04.10)
Комментарии: Шкалы времени (ОП_СРНС, лекция)#Практика первого года
[править] Занятие 6 (11.10)
Комментарии: Псевдодальность, псевдоскорость, псевдофаза (ОП СРНС, лекция)#Опыт первого года
[править] Занятие 7 (18.10)
Комментарии: Псевдодальномерный метод позиционирования (лабораторная работа)#Опыт первого занятия
[править] Занятие 8 (25.10)
Комментарии: Требования, предъявляемые к навигационным сигналам (ОП СРНС, лекция)#Опыт
[править] Занятие 9 (01.11)
Собрание по темам бакалаврских работ.
[править] Занятие 10 (08.11)
Продолжил тему восьмого занятия с учетом сформированных замечаний.
[править] Занятие 11 (15.11)
На основании ИКД GPS и краткого рассказа студенты формировали дальномерные коды. Каждый для своего спутника. Использовали Matlab (много времени ушло на вводный курс в него). Код - 10-15 строчек, но ушла вся пара. Результаты сохранили для следующей лабораторной работы.
Контрольные вопросы:
- Запишите обобщенную математическую модель спутникового радионавигационного сигнала. Какой диапазон значений принимают параметры модели для сигналов ГЛОНАСС СТ L1, GPS C/A L1.
- Какими характеристиками обладают дальномерные коды? Чем отличаются дальномерные коды приведенных сигналов? Какие характеристики системы определяют свойства дальномерных кодов?
- Для чего в навигационных системах используется модуляция сигналов дальномерным кодом?
- Как формируются дальномерные коды перечисленных сигналов?
[править] Занятие 12 (22.11)
Сформированные последовательности дальномерного кода применили в деле. С их помощью на векторном генераторе формировали навигационный сигнал (без учета навигационного сообщения) и обрабатывали его приемником. Всё на основании лабника, за исключением последнего пункта с осциллографом. Большой упор на освоение инструментов - векторного генератора и спектроанализатора. Объяснение принципа их работы.
Формирование навигационного сигнала: 1) Спектральная плотность мощности сигналов GPS L1 C/A 2) Спектральная плотность мощности сигналов ГЛОНАСС L1 СТ 3) Устройство векторного генератора и принцип формирования навигационного сигнала с его помощью (суметь сформировать сигнал с заданной модуляцией в лаборатории) 4) Принцип работы анализатора спектра (суметь получить спектральную плотность мощности сигнала)
[править] Занятие 13 (29.11)
Можно было бы проверить отчеты по лабораторке, но до этого руки не дошли. Ребята час разбирались с осциллографом. Я рассказывал как он устроен, о синхронизации.
По навигационной теме:
- Нарисовали то, что ожидаем увидеть
- Сверили I с осциллограммой
- Посмотрели как модулируется несущая
Далее на доске ещё раз напомнил обобщенную модель навигационных сигналов. Составил сводную табличку по сигналам стандартной точности L1: коды, частоты, спектры.
Пошли наблюдать спектры совокупности сигналов ГЛОНАСС и GPS.
[править] Занятие 14 (06.12.13)
Разбирали структуру навигационного сообщения GPS C/A. SuperFrame->Frame->Subframe->Word->bit. TLM и HOW. Посмотрели модулирующий сигнал на осциллографе. Посчитали битовую скорость. Сравнили с чиповой скоростью. Впечатлились.
Далее выдал запись битового потока (7500 бит) с приемника. Поставил задачу установить subframe'овую синхронизацию, проверить четность, выделить GPS Time. Они освоились в разделах ИКД, взяли задачу на дом.
Контрольные вопросы: 1) Структура навигационного сообщения сигнала GPS C/A (структура суперкадра, кадра, подкадра и т.д. на основе ИКД, их длительности и содержание) 2) Содержание слова TLM 3) Содержание слова HOW
