КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
"УТВЕРЖДАЮ"
Проректор по учебной работе
проф. В.С.Бухмин
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«КОСМИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИЯ»
Цикл ФТД
ГСЭ - общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины; ЕН - общие математические и
естественнонаучные дисциплины; ОПД - общепрофессиональные дисциплины; ДС - дисциплины
специализации; ФТД - факультативы.
Специальность 300200 - астрономогеодезия
(Номер специальности) (Название специальности)
Принята на заседании кафедры астрономии и космической геодезии
название кафедры
(протокол № от " " 2009 г.)
Заведующий кафедрой
(Сахибуллин Н.А.)
Утверждена Учебно-методической.комиссией физического факультета
название факультета
(протокол № от 200 г.)
Председатель комиссии __________________________
(Д.А.Таюрский)
Рабочая программа дисциплины «КОСМИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИЯ»
Предназначена для студентов 4 курсов
по специальности: астрономогеодезия -- 300200
(название специальности) (номер специальности)
по специализации:
(название специализации) (номер специализации)
АВТОР: доцент Безменов В.М. ____________________________________________________
КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ:
Изучение дисциплины «Космическая навигация» является одним из условий подготовки дипломированного специалиста по специальности «Астрономогеодезия». В настоящее время подавляющее большинство геодезических работ выполняется с использованием глобальных спутниковых навигационных систем (GPS NAVSTAR, ГЛОНАСС), исследование природных ресурсов и картографирование Земли с помощью искусственных спутников Земли (ИСЗ), а исследование и картографирование планет Солнечной системы и их естественных спутников с помощью космических аппаратов (КА).
Цель курса познакомить студентов с задачами космической навигации, принципами, методами и средствами космической навигации, реализуемых при исследовании Земли и планет.
1. Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение
дисциплины «КОСМИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИЯ»
наименование дисциплины
Студенты, завершившие изучение данной дисциплины должны:
-
иметь представления о теории, основных принципах, методах и инструментах навигации ИСЗ (КА) и космических станций, в том числе, и с космонавтами на борту космического корабля;
-
иметь представления основах функционирования спутниковых навигационных систем (СНС).
-
ориентироваться в новых направлениях развития средств и методов космической навигации.
2. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах).
Форма обучения очная
очная, заочная, вечерняя
Количество семестров: 1
Форма контроля: ЗАЧЕТ
№ п/п
|
Виды учебных занятий
|
Количество часов
|
1 семестр
|
|
1.
|
Всего часов по дисциплине
|
90
|
|
2.
|
Самостоятельная работа
|
42
|
|
3.
|
Аудиторных занятий
|
48
|
|
|
в том числе лекций
|
32
|
|
|
Семинарских (или лабораторно-практических)
|
16
|
|
3. Содержание дисциплины.
3.1. ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА К ОБЯЗАТЕЛЬНОМУ МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ
ПРОГРАММЫ
Индекс
|
Наименование дисциплины и ее основные разделы
|
Всего часов
|
|
|
|
Примечание: Если дисциплина, устанавливается вузом самостоятельно, то в данной таблице ставится прочерк
3.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
№ п.п.
|
Название темы и ее содержание.
|
Лекции
(час.)
|
Семи
нарские, лаб. занятия
(час.)
|
1
1.1
1.2
1.3
|
Предмет навигации.
Принципы построения космических навигационных систем. Навигационные параметры. Наиболее важные показатели космических навигационных систем.
Определение координат навигационных ориентиров в спутниковых навигационных системах. Методы решения навигационной задачи в спутниковой системе навигации.
Алгоритм навигационной задачи. Классификация и математическая модель ошибок наблюдений. Динамическая фильтрация последовательности наблюдений. Методы оптимальной обработки информации (метод максимума правдоподобия, фильтр Калмана).
|
2
2
2
|
|
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
|
Астрономическая, инерциальная и астроинерциальная навигация.
Основные принципы астроинерциальной навигации.
Элементы и устройства астроинерциальной навигации. Оптические приборы для ориентации и навигации.
Оптические приборы ориентации по звездам, оптические приборы ориентации по Солнцу.
Комплексные системы навигации. Построение местной вертикали. Стабилизированные платформы и акселерометры.
Принципиальная схема гироскопа и стабилизации платформы. Акселерометры и измерение ускорения космического корабля. Фиксирование платформы в заданной системе координат ( Гринвичской или второй экваториальной).
Принцип определения координат и скорости корабля по данным акселерометров.
|
2
2
2
2
2
|
|
3
|
Определение ориентаций космического аппарата по данным бортовых видеоизображений поверхности небесного тела и участков звездного неба
|
2
|
12
|
4
|
Автоматизированное распознавание звезд
|
2
|
|
5
|
Основные задачи прикладной космической навигации.
Проектирование орбит навигационных спутников Земли.
Коррекция орбит. Основы астрономической коррекции
|
2
|
|
6
|
Понятие динамической системы и вектора состояния
Идентификация и оценка состояния динамических систем.
|
2
|
|
7
|
Понятия об оптимизации навигационных измерений
|
2
|
|
8
|
Схемы построения и функционирования координатометрических комплексов для обеспечения работы спутниковых навигационных систем и решения навигационных задач
|
2
|
|
9
|
Построение математических моделей бортовых и наземных измерительных систем
|
2
|
|
10
|
Космическая радионавигация.
Сигналы в космических навигационных системах. Псевдодальность и псевдоскорость как навигационные параметры.
Погрешности измерений в космических навигационных системах .
Особенности совместного использования систем GPS и ГЛОНАСС для определения координат пользователя.
|
2
|
|
Итого часов 32 16
3.3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
№
|
Раздел дисциплины
|
Наименование лабораторной работы
|
1
|
3
|
Разработка программы определения ориентации космического аппарата по данным бортовых изображений поверхности небесного тела и участков звездного неба
|
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
-
Шебашевич В.С. Введение в теорию космической навигации. М., Сов. Радио, 1971.
-
Шебашевич В.С., Дмитриев П.П. Сетевые спутниковые радионавигационные системы М. Транспорт,1988.
-
Иванов Н.М., Дмитриевский А.А., Лысенко Л.Н. и др. Баллистика и навигация космических аппаратов. М. Машиностроение, 1986.
-
Урмаев М.С. Орбитальные методы космической геодезии. М.: Недра, 1989
-
Урмаев М.С. Космическая фотограмметрии. М.: Недра, 1981.
-
Бажинов И.К., Почукаев В.Н.Оптимальное планирование навигационных измерений в космическом полете. М.: Машиностроение, 1976.
-
Романтеев Н.Ф., Хрунов Е.В. Астрономическая навигация пилотируемых космических кораблей. М.: Машиностроение, 1976
-
Каменский А.М. Теория астрономической коррекции. М.: Машиностроение, 1974
-
Николаев А.Г ., Забелина И.А., Романтеев Н.Ф. Основы проектирования космических секстантов. М.: Машиностроение, 1978.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
-
Стражева И.В., Мелкумов В.С. Векторно-матричные методы в механике полета. М Машиностроение, 1973.
-
Брандин В.Н., Васильев А.А., Худяков С.Т. Основы экспериментальной космической баллистики. М. Машиностроение, 1974.
-
Брандин В.Н. Разоренов Г.Н. Определение траекторий космических аппаратов. М. Машиностроение, 1978.
-
Эскобал П. Методы определения орбит. М., Мир, 1970.
-
Жданюк Б.Ф. Основы статистической обработки траекторных измерений. М., Сов. Радио, 1978.
-
Глушков В.В., Насретдинов К.К., Шаравин А.А. Космическая геодезия: методы и преспективы развития. М.: Национальная картографическая корпорация, 2002.
-
Быковский В.Ф., Гримак Л.П., Иванов Е.А. Человек и космическая астронавигация. М.: Машиностроение, 1976
Приложение к программе дисциплины
____________________________
«КОСМИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИЯ»
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ
-
Принципы построения космических навигационных систем.
-
Навигационные параметры
-
Основные показатели космических навигационных систем.
-
Алгоритм навигационной задачи.
-
Основные принципы астроинерциальной навигации.
-
Оптические приборы для ориентации и навигации.
-
Оптические приборы ориентации по звездам.
-
Оптические приборы ориентации по Солнцу.
-
Комплексные системы навигации.
-
Построение местной вертикали.
-
Стабилизированные платформы и акселерометры.
-
Принципиальная схема гироскопа и стабилизации платформы.
-
Акселерометры и измерение ускорения космического корабля.
-
Фиксирование платформы в заданной системе координат.
-
Принцип определения координат и скорости корабля по данным акселерометров
-
Принципы определения ориентаций космического аппарата по данным бортовых видеоизображений поверхности небесного тела и участков звездного неба.
-
Принципы автоматизированного распознавания звезд.
-
Принципы проектирования орбит навигационных спутников Земли.
-
Коррекция орбит. Основные принципы астрономической коррекции орбит.
-
Схемы построения и функционирования координатометрических комплексов для обеспечения работы спутниковых навигационных систем и решения навигационных задач.
-
Сигналы в космических навигационных системах. Псевдодальность и псевдоскорость как навигационные параметры.
-
Погрешности измерений в космических навигационных системах.
-
Принципы оптимизации и обработки навигационных измерений.
-
Дифференциальные и относительные методы определения координат пользователя. Принципиальные основы дифференциального метода.
25. Особенности совместного использования систем GPS и ГЛОНАСС для определения координат пользователя.