Rádiová navigace

Podmínkou zápisu na předmět B2M37RNV je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal příslušný počet předmětů ze skupiny BEZBM

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra radioelektroniky

Anotace:

Předmět seznamuje studenty s terestriální a družicovou rádiovou navigací a radarovými systémy. Student získá přehled o rádiových navigačních systémech, seznámí se se strukturou navigačních a radarových signálů a metodami jejich zpracování. Seznámí se se souřadnicovými systémy, základy nebeské mechaniky, metodami odhadu polohy. Získá znalosti z oblasti praktické aplikace a integrace navigačních systémů.

Požadavky:

Základy matematické analýzy, algebry, statistiky, mechaniky, teorie relativity a zpracování signálu.

Osnova přednášek:

1. Základní principy fungování radionavigačních a radiolokačních systémů, měření vzdálenosti, úhlu, času příchodu signálu. Triangulace, multilaterace, dálkoměrná metoda, radiokomunikační a radarová rovnice.

2. Popis polohy bodu v prostoru, souřadnicové systémy (ECEF, Geodetické, kartézské, lokální, ECI), vzájemné přepočty.

3. Výpočet polohy navigační družice, rovnice dráhy družice a její řešení, keplerovské parametry dráhy družice.

4. Výpočet polohy uživatele, časová základna, relativistické jevy, jednorázové metody výpočtu polohy, chyby polohy, Kalmanova filtrace.

5. Družicové navigační signály, požadavky na signál, modulace BPSK, BOC, dálkoměrné posloupnosti, spektrum a korelační funkce.

6. Šíření navigačních signálů, ionosférická refrakce a její modelování, dvou frekvenční měření, zpoždění v troposféře, mnohocestné šíření a jeho modelování.

7. Zpracování navigačních signálů I. část: Odhad parametrů, sledování signálu, korelátor, diskriminátory fáze, frekvence a zpoždění, filtr smyčky. Chyby měření způsobené šumem, mnohocestným šířením, demodulace navigační zprávy.

8. Zpracování navigačních signálů II. část: Počáteční synchronizace, sériové metody, Tongův algoritmus, M z N, paralelní metody ve frekvenci a ve zpoždění, 2D metody. Implementace algoritmů vyhledávání.

9. Přehled družicových navigačních systémů, GPS, GLONASS, Galileo, Compass, podpůrné systémy WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN.

10. Pokročilé algoritmy zpracování signálu a výpočtu polohy, vysoká citlivost, vektorové sledování signálu, měření na fázi, RTK.

11. Přehled terestriálních navigačních systémů, hyperbolické navigační systémy, navigační systémy používané v letectví (DME, ILS).

12. Typy radarů (primární, sekundární pasivní), zpracování signálu v radaru, dopplerovská filtrace.

13. Sekundární radar, módy A, C a S, squitter, extended squitter, ADS-B, TCAS.

14. Pasivní radiolokace, směrové zaměřovače, TDOA systémy.

Osnova cvičení:

Cvičení bude zaměřeno na osvojení si metod zpracování signálu a výpočtu polohy. Student se seznámí s metodami testování navigačních systémů. V rámci laboratorního měření se student seznámí se základními a pokročilými metodami měření a testování družicových navigačních přijímačů.

1. Seznámení se s laboratoří, bezpečnost práce

2. Radiokomunikační a radarová rovnice, příklady

3. Úloha v Matlabu na transformaci souřadnic

4. Úloha v Matlabu na výpočet polohy navigačních družic

5. Úloha v Matlabu na výpočet polohy uživatele

6. GNSS simulátory

7. Měření spektra družicových navigačních signálů

8. Měření rychlosti startu, citlivosti a chyby polohy družicového navigačního přijímače

9. Měření dynamického chování družicového navigačního přijímače

10. Generování VOR a ILS signálů v GNU radiu

11. Zpracování VOR a ILS signálů v GNU radiu

12. Zpracování odpovědí sekundárního radaru v GNU radiu

13. Doplňkové měření

14. Rezerva

Cíle studia:

Seznámit se s rádiovou navigací a radarovými systémy a jejich aplikacemi.

Studijní materiály:

Misra, P.; Enge, P.: Global Positioning System. Ganga Jamuna Press, Lincoln, Massachusetts, 2006, ISBN: 978-0-97095-442-8.

Petrovski, I; Tsujii, T.: Digital Satellite Navigation and Geophysics: A Practical Guide with GNSS Signal Simulator and Receiver Laboratory. Cambridge University Press, 2012, ISBN-13: 978-0521760546.

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/course/BE2M37RNVA

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: