![]() | Кафедра радіотехнічних систем |
Рівень вищої освіти | Другий (магістерський) |
Галузь знань | 17 - Електроніка, автоматизація та електронні комунікації |
Спеціальність | 172 - Електронні комунікації та радіотехніка |
Освітня програма | Всі ОП |
Статус дисципліни | Вибіркова (Ф-каталог) |
Форма здобуття вищої освіти | Очна |
Рік підготовки, семестр | Доступно для вибору починаючи з 1-го курсу, весняний семестр |
Обсяг дисципліни | 5 кред. (Лекц. 18 год, Практ. год, Лаб. 36 год, СРС. 96 год ) |
Семестровий контроль/контрольні заходи | Екзамен |
Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
Мова викладання | Українська |
Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Васильєв В. М., Лаб.: Васильєв В. М., СРС.: Васильєв В. М. |
Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=6426 |
Опис навчальної дисципліни. Сучасні радіоінформаційні системи – це складні інформаційно-керуючі системи реального масштабу часу, що включають сукупність радіотехнічних засобів, в яких здійснюється формування, передача, прийом, обробка і відображення інформації на основі сучасних комп'ютерних технологій.
Сучасні методи та засоби в радіотехніці та новітні інформаційні технології визначають прогрес у багатьох галузях. Прикладом таких комп’ютерно-інтегрованих радіоінформаційних систем є автоматизовані системи керування повітряним рухом, автоматизовані системи регулювання руху суден, пілотажно-навігаційні комплекси, в яких застосовується високотехнологічна комп’ютерна обробка інформації від різних радіоелектронних засобів, в тому числі супутникових систем радіонавігації, з метою забезпечення надійного контролю руху та підтримки прийняття рішень.
Метою викладання дисципліни є розкриття принципів і методів обробки інформації в автоматизованих навігаційних системах, автоматизованих системах керування повітряним рухом, регулювання рухом суден, а також інформаційних, технологічних процесів та підтримки прийняття рішень в умовах інтеграції національних і міжнародних транспортних систем для забезпечення необхідного рівня безпеки руху та економічної ефективності.
Предмет вивчання: Методи та алгоритми комп’ютерного оброблення інформації в автоматизованих радіотехнічних системах і комплексах.
Компетентності:
Програмні результати навчання:
У результаті вивчення даної навчальної дисципліни студенти мають продемонструвати такі результати навчання:
знання:
уміння:
досвід:
Пререквізити: навчальна дисципліна «Автоматизована обробка інформації в радіотехнічних системах і комплексах» базується на знаннях з технічних дисциплін, що вивчаються за освітньою програмою бакалавра «Радіотехнічні комп’ютеризовані системи» спеціальності 172 «Електронні комунікації та радіотехніка».
Постреквізити: дисципліна «Автоматизована обробка інформації в радіотехнічних системах і комплексах» забезпечує вивчення всіх подальших технічних дисциплін спеціальності 172 «Електронні комунікації та радіотехніка» та є вихідною для продовження освіти в аспірантурі.
Тема 1. Концепція глобальної системи CNS/ATM. Задачі автоматизації.
Тема 2. Методи та алгоритми первинної обробки даних вимірювань.
Тема 3. Методи та алгоритми обробки траєкторної інформації.
Тема 4. Мультисенсорна обробка траєкторних даних.
Тема 5. Обробка даних в багатопозиційних радіотехнічних системах.
Тема 6. Обробка даних систем автоматичного залежного спостереження ADS.
Тема 7. Автоматизація оброблення інформації в системах керування повітряним рухом.
Тема 8. Моніторинг руху та підтримка прийняття рішень.
Тема 9. Попередження конфліктів та зіткнень рухомих об’єктів.
Література базова:
Література додаткова:
Інформаційні ресурси
Лекційні заняття
Тема 1. Концепція глобальної системи CNS/ATM. Задачі автоматизації.
Визначення системи CNS/ATM (системи зв'язку, навігації, спостереження та управління повітряним рухом), її головна ціль. Елементи системи CNS/ATM. Автоматизація в середовищі CNS і ATM, інформаційна інтеграція. Розвиток систем зв’язку, навігації, спостереження. Удосконалення технології оброблення та відображення інформації для підтримки прийняття рішень з забезпечення безпеки польотів.
Завдання на СРС: Критерії безпеки польотів.
Тема 2. Методи та алгоритми первинної обробки даних вимірювань.
Задачі первинної обробки траєкторних вимірів. Застосування статистичних методів та алгоритмів виявлення сигналів. Цифрова обробка сигналів, квантування і дискретизація, визначення і кодування координат виявлених об’єктів Виділення додаткової інформації, що може надходити по додатковому цифровому каналу. Формування кодограм (протоколів) повідомлень.
Завдання на СРС: Байєсівські методи статистичної оцінки сигналів.
Тема 3. Методи та алгоритми обробки траєкторної інформації.
Задачі обробки траєкторної інформації. Виявлення траєкторій: стробування відміток, ототожнення, звірення. Автосупроводження рухомих об’єктів, формування локальних треків: екстраполювання положення об’єктів, згладжування та визначення параметрів траєкторії польоту (координат, швидкості, прискорення, курсу ін.). Застосування оптимальних методів та алгоритмів оброблення траєкторної інформації.
Завдання на СРС: Рівняння алгоритму згладжування вимірюваних координат.
Тема 4. Мультисенсорна обробка траєкторних даних.
Технологія мультисенсорної обробки інформації, задачі що вирішуються. Організація мультирадарної обробки траєкторної інформації, проблема формування системного треку. Приведення даних до єдиної системи координат і до єдиного відліку часу. Ототожнення відміток. Кореляція локальних треків. Методи визначення параметрів траєкторії системного треку. Формування і відображення системних треків. Мультисенсорне супроводження з використанням нових технологій спостереження – Multilateration та ADS-В.
Завдання на СРС: Приведення даних до єдиної системи координат і до єдиного відліку часу.
Тема 5. Обробка даних в багатопозиційних радіотехнічних системах.
Визначення багатопозиційних радіотехнічних систем (БРТС), їх види. Організація обробки в центральному пункті обробки. Методи оброблення даних в БРТС. Багатопозиційні кутомірні системи. Тріангуляційний метод визначення положення об’єктів. Робочі зони кутомірних радіонавігаційних систем. Алгоритми оптимальної обробки вимірювань багатомірної кутомірної системи. Синтез алгоритмів оцінки навігаційних параметрів в багатопозиційних далекомірних системах. Оцінка положення об’єктів в різницево-далекомірних БРТС, мультилатераційний метод.
Завдання на СРС: Перетворення даних багатопозиційних радіотехнічних систем.
Тема 6. Обробка даних систем автоматичного залежного спостереження ADS.
Концепція автоматичного залежного спостереження (ADS - Automatic Dependent Surveillance). Переваги системи ADS. Принципи організації системи ADS. Радіонавігаційні засоби для реалізації концепції ADS: вторинні РЛС режиму S, радіостанції ДВЧ діапазону, супутникові радіонавігаційні системи. Організація автоматичного залежного спостереження в режимі радіомовлення (ADS-B). Використання даних системи ADS в системі керування повітряним рухом. Використання інформації ADS-В іншими учасниками повітряного руху. Склад інформації ADS. Види повідомлень ADS, основне, додаткове, розширене. Методи обробки траєкторної та додаткової інформації, відображення інформації ADS.
Завдання на СРС: Кодування інформації в ADS.
Тема 7. Автоматизація оброблення інформації в системах керування повітряним рухом.
Автоматизована система керування повітряним рухом як інтегруюча система аеронавігаційного обслуговування. Структурна та функціональна схеми типової АС КПР. Організація зв’язку з джерелами і споживачами інформації. Етапи та методи оброблення інформації. Перспективи розвитку систем автоматизованої обробки інформації та КПР при реалізації нових концепцій АТМ. Інформаційно-технологічна інтеграція всіх АС КПР. Концепція кооперативного обслуговування повітряного руху. АС КПР на базі системи ADS. Розвиток АС КПР в умовах реалізації концепції вільного польоту "Free flight", програми SESAR.
Завдання на СРС: Обробка траєкторної інформації в АС КПР.
Тема 8. Моніторинг руху та підтримка прийняття рішень.
Організація контролю повітряного руху. Джерела інформації про повітряний рух, навігаційні системи. Автоматизація процесів контролю ПР та підтримки прийняття рішень. Засоби моніторингу повітряного руху MONA (Monitoring aids) в АС КПР: контроль і сигналізація про порушення норм ешелонування, неприпустимих відхилень від заданого профілю польоту, досягнення заданих рубежів, нагадування про необхідність виконання відповідних дій. Попередження про мінімально безпечну висоту польоту (MSAW - Minimum Safe Altitude Warning), про наближення до забороненої зони польоту (APW - Area Proximity Warning). Системи підтримки прийняття рішень CORA, URET. Програма EUROCONTROL по впровадженню засобів FASTI (First Air Traffic Control Support Tools Implementation).
Завдання на СРС: Розрахунок відхилення від маршруту за даними радіонавігаційних систем.
Тема 9. Попередження конфліктів та зіткнень рухомих об’єктів.
Методи виявлення і оцінки потенційно конфліктних ситуацій. Системи попередження конфліктів в автоматизованих системах керування повітряним рухом: короткострокове попередження про конфлікти (STCA - Short Term Conflict Alert), середньострокове виявлення конфлікту (MTCA - Medium-term conflict detection). Бортові системи попередження зіткнень літаків. Система TCAS (Traffic Alert and Collision Avoidance System). Обладнання TCAS. Оброблення інформації, «тау» - критерий. Типова схема дії системи.
Завдання на СРС: Розв’язання «трикутника зустрічей».
Лабораторні заняття (комп’ютерний практикум)
1. Моделювання вимірювань радіотехнічних систем.
2. Первинна обробка вимірювань.
3. Обробка траєкторної інформації.
4. Мультисенсорна обробка траєкторних даних.
5. Обробка даних в багатопозиційних радіонавігаційних системах.
6. Формування бази даних в автоматизованих системах.
7. Моніторинг руху за даними радіотехнічних систем.
8. Попередження потенційних конфліктів у русі за даними радіотехнічних систем.
9. Бортова система попередження зіткнень TCAS.
№ з/п |
Назва теми, що виноситься на самостійне опрацювання |
Кількість годин СРС |
1. |
Критерії безпеки польотів. |
3 |
2. |
Байєсівські методи статистичної оцінки сигналів. |
3 |
3. |
Рівняння алгоритму згладжування вимірюваних координат. |
3 |
4. |
Приведення даних до єдиної системи координат і до єдиного відліку часу. |
3 |
5. |
Перетворення даних багатопозиційних радіотехнічних систем. |
3 |
6. |
Кодування інформації в ADS. |
3 |
7. |
Обробка траєкторної інформації в АС КПР. |
3 |
8. |
Розрахунок відхилення від маршруту за даними радіонавігаційних систем. |
3 |
9. |
Розв’язання «трикутника зустрічей». |
3 |
10. |
Підготовка до лабораторних занять. |
54 |
11. |
Підготовка до МКР. |
2 |
12. |
Виконання розрахунково-графічної роботи. |
10 |
13. |
Підготовка до екзамену. |
3 |
|
Всього: |
96 |
Індивідуальні завдання
За дисципліною «Автоматизована обробка інформації в радіотехнічних системах і комплексах» навчальним робочим планом передбачено виконання розрахунково-графічної роботи (РГР).
Метою РГР є більш глибоке засвоєння матеріалів теоретичного та практичного курсів, закріплення навиків самостійного використання набутих знань.
Конкретна мета РГР полягає, в залежності від варіанту завдання, в поглибленому вивченні та застосуванні принципів і методів автоматизації та комп’ютерної обробки інформації в системах і комплексах, де використовуються радіотехнічні засоби; оптимальних стохастичних методів обробки інформації; автоматизації підтримки прийняття рішень в задачах навігації та керування рухомими об’єктами.
Результати виконання РГР і пояснювальна записка оформлюються відповідно до існуючих вимог.
Виконання та захист РГР здійснюється студентом в індивідуальному порядку відповідно до методичних рекомендацій.
Час, потрібний для виконання РГР, – до 10 годин самостійної роботи.
Рекомендовані методи навчання: вивчення основної та допоміжної літератури за тематикою лекцій, розв’язування задач на лабораторних заняттях та при виконанні завдань. Студентам рекомендується вести докладний конспект лекцій. Важливим аспектом якісного засвоєння матеріалу, відпрацювання методів та алгоритмів вирішення основних завдань дисципліни є самостійна робота. Вона містить читання літератури, огляд літератури за темою, підготовку до занять, контрольних заходів та заліку.
Правила відвідування занять. Студентам рекомендується відвідувати лекційні заняття і особливо лабораторні, оскільки на них в умовах колективного обговорення та вирішення завдань розвиваються необхідні уміння, досвід та навички. Система оцінювання орієнтована на отримання балів за своєчасність виконання практичних робіт, а також виконання завдань, які здатні розвинути практичні уміння та навички.
На лекції заборонено відволікати викладача від викладання матеріалу, усі питання, уточнення та ін. студенти задають в кінці лекції у відведений для цього час.
Призначення заохочувальних та штрафних балів. Заохочувальні бали виставляються за: активну участь на лекціях та лабораторних заняттях, участь у конкурсах робіт, підготовку та публікацію наукових статей і тезисів доповідей на наукових конференціях, участь в науково-дослідній роботі на тему, що відповідає темам дисципліни. Кількість заохочуваних балів не більше 10;
Штрафні бали можуть виставлятися за: невиконання або невчасне виконання завдань. Кількість штрафних балів не більше 10.
Академічна доброчесність Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Норми етичної поведінки Норми етичної поведінки студентів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Детальніше: https://kpi.ua/code.
Навчання іноземною мовою Навчальна дисципліна «Автоматизована обробка інформації в радіотехнічних системах і комплексах» передбачає її вивчення на український мові. У процесі викладання навчальної дисципліни використовуються матеріали та джерела англійською мовою.
Студенти мають можливість отримати знання з окремих тем та розділів навчальної дисципліни на навчальних курсах платформи Coursera (https://www.coursera.org), Prometheus (https://prometheus.org.ua) та ін., у якості змішаного чи додаткового навчання згідно Положення про визнання в КПІ ім. Ігоря Сікорського результатів навчання, набутих у
неформальній/інформальній освіті (https://osvita.kpi.ua/node/179).
Види контролю
Поточний контроль: здійснюється шляхом експрес-опитування, опитування на лабораторних заняттях, при виконанні МКР та РГР.
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
Семестровий контроль: в другому семестрі – екзамен.
Рейтингова система оцінювання результатів навчання.
1. Рейтинг студента з кредитного модуля розраховується виходячи із 100-бальної шкали, з них 60 балів складає стартова шкала. Стартовий рейтинг (протягом семестру) складається з балів, що студент отримує за:
2. Критерії нарахування балів.
2.1. Експрес-контрольна робота оцінюється із 1 бала кожна:
2.2. Лабораторна робота оцінюється із 5 балів кожна (всього 9 робіт):
2.3. Модульна контрольна робота оцінюється із 5 балів:
2.4. Розрахунково-графічна робота оцінюються із 10 балів:
3. Календарна атестація студентів з дисципліни проводиться за значенням поточного рейтингу студента на час атестації. Якщо значення цього рейтингу не менше 50% від максимально можливого на час атестації, студент вважається атестованим. В іншому випадку - в атестаційній відомості виставляється «не зараховано».
Положення про рейтингову систему оцінки успішності доводиться на першому занятті з дисципліни.
Попередня рейтингова оцінка з кредитного модуля (дисципліни) доводиться до студентів на передостанньому занятті.
4. Сума максимально можливих балів контрольних заходів протягом семестру (Rс) складає:
Rс = 45 + 5 +10 = 60 балів.
5. Умовою допуску до екзамену є стартовий рейтинг не менше 30 балів і відсутність заборгованостей з лабораторних робіт та семестрового індивідуального завдання.
6. На екзмені студенти відповідають на питання білету. Відповіді на запитання (завдання) оцінюються за такими критеріями:
7. Сума стартових балів та балів за екзамен переводиться до семестрової оцінки згідно з таблицею:
Кількість балів | Оцінка |
---|---|
100-95 | Відмінно |
94-85 | Дуже добре |
84-75 | Добре |
74-65 | Задовільно |
64-60 | Достатньо |
Менше 60 | Незадовільно |
Не виконані умови допуску | Не допущено |
Дистанційний курс навчальної дисципліни розміщений: https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=6426
Комп'ютерні імітатори навігаціних систем, програмне забезпечння для моделювання методів оброблення інформації.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Васильєв В. М.;
Ухвалено кафедрою РТС (протокол № 06/23 від 22.06.2023 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 06-2023 від 29.06.2023 р. )