Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Wybrane działy nawigacji
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż. Ryszard Szpunar
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia II stopnia
Program:
Geodezja i Kartografia
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
GK.SMS251
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2018/2019
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin kontaktowych - 65 godzin, w tym: a) obecność na wykładach - 30 godzin, b) obecność na zajęciach projektowych 30 godzin, c) konsultacje - 5 godziny. 2) Praca własna studenta - 30 godzin, w tym a) wykonanie zadań domowych - 10 godzin, b) przygotowanie prezentacji - 10 godzin, c) przygotowanie do udziału w ćwiczeniach 10 godzin, Razem: 95 godzin = 4 punkty ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkty ECTS - liczba godzin kontaktowych - 65 godzin, w tym: a) obecność na wykładach 30 godzin, b) obecność na zajęciach projektowych 30 godzin, c) konsultacje - 5 godziny.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
2 punkt ECTS - 40 godzin, w tym: obecność na zajęciach projektowych 30 godzin, wykonanie zadań domowych 10 godzin.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium0h
  • Projekt30h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawowa wiedza z zakresu, geodezji wyższej, geodezji fizycznej. Zawansowana wiedza na temat definicji układów współrzednych oraz metod transformacji pomiedzy układami. Podstawowa wiedza na temat zasad działania algorytmów rekurencyjnych wykorzystywanych w estymacji lub filtracji parametrów. Zaawansowana wiedza na temat ogólnych zasad działania Globalnych Systemów Nawigacji Satelitarnej (GNSS)., w szczególności w kontekście metod wyznaczania pozycji użytkownika
Limit liczby studentów:
brak
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z zasadami nawigacji lotniczej, morskiej i lądowej (również urządzenia nawigacyjne) w ujęciu klasycznym. Szczegółowa tematyka obejmuje zagadnienia związane w zasada działania sensorów pomiarowych w szczególności w kontekście współczesnych zmian technologicznych w systemach pomiarowych oraz wyzwań rynku pracy. Ponadto zagadnienia przedmiotu obejmują zagadnienia związane z: nowoczesnymi technologiami pomiarowymi, nowoczesnymi algorytmami integracji obserwacji oraz algrorymami wyznaczania parametrów nawigacyjnych. Poruszane zagadnienia umożliwiaja dostosowanie wiedzy absolwentów do wymagań społecznogospodarczych oraz potrzeb rynku pracy i wymagań pracodawców.
Treści kształcenia:
Wykład: • Wprowadzenie do nawigacji: podstawowe zagadnienia nawigacji w ujęciu historycznym, odwzorowania i mapy nawigacyjne. • Klasyfikacja technologii nawigacyjnych: nawigacja wewnątrz budynków (ang. indoor navigation), nawigacja w przestrzeni otwartej (ang. outdoor navigation): lądowa, morska, lotnicza, nawigacja w przestrzeni kosmicznej (ang. deep space navigation) • Układy odniesienia w nawigacji, metody pozycjonowania i wielkości mierzone: triatelacja (ToF, RSS), Triangulacja (AoA), hiperbola nawigacyjna (TDOA), nawigacja porównawcza (terestryczna), proximity. • Podstawowe parametry nawigacyjne. Kinematyczne równanie ruchu i jego całkowanie • Zasada działania wybranych przyrządów nawigacyjnych: sensory inercyjne (akcelerometr, żyroskop), magnetycznych (magnetometr), ciśnieniowych (barometr). Charakterystyka błędów wybranych czujników nawigacyjnych. • Systemy Nawigacji Satelitarnej (aktualne systemy). • Architektura systemów GNSS: GBAS, SBAS), radionawigacja (Loran), nawigacja inercyjna (INS, AHRS), • Formaty i standardy nawigacyjne: NMEA, RTCM. • Systemy wspomagające nawigację: augmented (SBAS, GBAS), aided (pseudolites, LTE, 5G), assisted (AGPS). • Orientacja obiektów ruchomych, reprezentacja matematyczna (kąty Eulera, kwaterniony) i metody estymacji. • Zintegrowane systemy nawigacyjne (INS/GNSS). • Monitoring kontroli niezawodności systemów nawigacyjnych (RAIM, ARAIM) • Nawigacja autonomiczna (based on autonomous car- autonomous driving level, vehicle to vehicle navigation, ) • Mobilny skaning laserowy • Wymagania wydajnościowe systemów Nawigacyjnych (Required navigation performance, RNP). Procedury operacji bezzałogowymi platformami lotniczymi (UAV). Tematyka projektów: • Definicja układu chwilowego (radial, along-track, cross-track) związanego z platformą mobilną. Podstawowe transformacje niezbędne do kalibracji sensorów nawigacyjnych na platformie mobilnej. • Zasady działania sensorów inercyjnych na przykładzie technologii MEMS • Klasyfikacja błędów, dokładność i kalibracja sensorów pomiarowych. • Matematyczna reprezentacja orientacji platform mobilnych: kosinusy kierunkowe, kąty Eulera, Kwaterniony. • Fuzja obserwacji z sensorów inercyjnych: filtr komplementarny, filtr Kalmana • Chwilowe wyznaczenie orientacji (instantaneous/snapshot), Wahba's problem - wybrane metody rozwiązań: Davenport's q-method, QUEST i SVwyD, TRIAD. • Wybrane algorytmy AHRS: Madgwick, Mahony • Wyznaczanie orintacji na podstawie obserwacji wieloantenowego systemu GNSS. • Algorytm nawigacji zintegrowanej GNSS/INS (dead-reckoning). • Algorytm nawigacji zintegrowanej GNSS/INS (loose coupling, tight coupling). • Algorytm kontroli niezawodności systemu nawigacyjnego (RAIM, ARAIM) • Nawigacja wewnątrz budynku na podstawie obserwacji mocy/intensywności sygnału (received signal strength indication or RSSI) z wykorzystaniem infrastruktury sieci WLAN. • Wybrane algorytmy planowania trasy.
Metody oceny:
Końcowa ocena wiedzy i umiejetnosci składa sie z oceny z projektu z wagą 0.5 oraz oceny z egzaminu z wagą 0.5, prowadzacy ma prawo do korekty oceny o pół stopnia. Zaliczenie wykładu realizowane jest poprzez zaliczenie egzaminu pisemnego o charakterze teoretyczno-problemowym (zaliczenie wymaga uzyskania minimum 60% punktów). Do zaliczenia ćwiczen wymagane jest uzyskanie pozytywnych ocen ze wszystkich sprawozdać z projektów oraz obecnośćna zajeciach. Nieusprawiedliwiona nieobecność na wiecej niz 2 zajeciach projektowych oznacza niezaliczenie przedmiotu. Student nieobecny na zajeciach projektowych ma obowiazek zgłosic sie do prowadzacego celem uzgodnienia terminu (lub metody) odrobienia zajęć. Dodatkowym uzupełnieniem oceny jest merytoryczna aktywność studenta w trakcie zajęć.
Egzamin:
tak
Literatura:
Teunissen, P. J. and Montenbruck, O. (2017): Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems, Springer International Publishing AG 2017, Hofmann-Wellenhof, B. (2003): Navigation: Principles Of Positioning And Guidance Springer, 2003 Groves, P. D. (2013): Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems (second edition), Artech House Gleason, S. and Gebre-Egziabher, D. (2009): GNSS Applications and Methods, Artech House Jekeli, C. (2001): Inertial Navigation Systems with Geodetic Applications, Walter de Gruyter Berlin New York Markley, F. L. and Crassidis, J. L. (2014): Fundamentals of Spacecraft Attitude Determination and Control, Springer Rogers, R. M.(2007): Applied Mathematics in Integrated Navigation Systems (third edition), American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), Inc.
Witryna www przedmiotu:
brak
Uwagi:
brak

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt GK.SMS251_W01
Ma wiedzę z temat integrowania danych z różnych czujników nawigacyjnych
Weryfikacja: Zaliczenie ustne
Powiązane efekty kierunkowe: K_W09, K_W11, K_W15
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W04, T2A_W05, T2A_W07, T2A_W02, T2A_W02, T2A_W05
Efekt GK.SMS251_W02
Ma wiedzę z wykorzystania systemów DGNSS w nawigacji
Weryfikacja: Sprawdzian ustny
Powiązane efekty kierunkowe: K_W09, K_W15, K_W16
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W04, T2A_W05, T2A_W07, T2A_W02, T2A_W05, T2A_W04, T2A_W05
Efekt GK.SMS251_W03
Ma wiedzę z zakresu współczesnych systemów nawigacji lotniczej, morskiej, lądowej. Ma wiedzę z zakresu systemów nawigacyjnych indoor
Weryfikacja: Zaliczenie ustne
Powiązane efekty kierunkowe: K_W09, K_W11, K_W15, K_W16
Powiązane efekty obszarowe: T2A_W04, T2A_W05, T2A_W07, T2A_W02, T2A_W02, T2A_W05, T2A_W04, T2A_W05

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt GK.SMS251_U01
Umie wykonywać obserwacje, analizować i integrować dane z różnych czujników nawigacynych
Weryfikacja: Wykonanie ćwiczenia projektowego
Powiązane efekty kierunkowe: K_U19
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U08, T2A_U09, T2A_U11
Efekt GK.SMS251_U02
Potrafi wykonywać filtrowanie danych za pomocą wybranych algorytmów
Weryfikacja: Zaliczenie projektu obliczeniowego. Zaliczenie ćwiczeń na symulatorach.
Powiązane efekty kierunkowe: K_U17, K_U19
Powiązane efekty obszarowe: T2A_U07, T2A_U18, T2A_U19, T2A_U08, T2A_U09, T2A_U11

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt GK.SMS251_K01
Umie samodzielnie opracowywać ćwiczenia projektowe. Umie w grupie opracowywać ćwiczenia projektowe oraz prezentacje ustne.
Weryfikacja: Zaliczenie ustne
Powiązane efekty kierunkowe: K_K01, K_K04
Powiązane efekty obszarowe: T2A_K06, T2A_K03