 | Кафедра радіотехнічних систем |
[TS-43] Комп'ютеризація обробки інформації в радіотехнічних системах і комплексах
Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)
Реквізити навчальної дисципліни
| Рівень вищої освіти | Третій (освітньо-науковий) |
| 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 2-го курсу, весняний семестр |
| Обсяг дисципліни | 5 кред. (Лекц. 36 год, Практ. 18 год, Лаб. год, СРС. 96 год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Екзамен |
| Розклад занять | https://schedule.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Васильєв В. М., Практ.: Васильєв В. М., |
| Розміщення курсу | https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=8048 |
Програма навчальної дисципліни
1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання
Сучасні радіо-інформаційні 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 управління повітряним рухом, автоматизовані системи управління судноплавством, пілотажно-навігаційні комплекси літаків, автоматизовані системи управління автомобільним транспортом. в яких застосовується високотехнологічна комп’ютерна обробка інформації від різних радіоелектронних засобів, в тому числі супутникових систем радіонавігації, з використанням штучного інтелекту з метою забезпечення надійного контролю руху та підтримки прийняття рішень при виникненні конфліктних ситуацій.
Метою викладання дисципліни є розкриття принципів і методів комп’ютерної обробки інформації в автоматизованих навігаційних системах, автоматизованих системах керування повітряним рухом, регулювання рухом суден, управління автомобільним транспортом, 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 комп’ютерної обробки інформації при вирішенні задач навігації та керування рухомими об’єктами та прийняття рішень в радіотехнічних системах і комплексах..
Компетентності:
- Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел (ЗК 9);
- Здатність адаптувати і узагальнювати результати сучасних досліджень для вирішення наукових і практичних проблем (ФК 1);
- Здатність застосовувати математичні методи наукових досліджень, імітаційного моделювання, прикладні аспекти системного аналізу у різних видах професійної діяльності (ФК 2);
- Здатність виконувати теоретичні й експериментальні дослідження, математичне й комп’ютерне моделювання процесів у телекомунікаційних і радіотехнічних системах та пристроях (ФК 3) .
Програмні результати навчання. У результаті вивчення даної навчальної дисципліни студенти мають продемонструвати такі результати навчання:
знання:
- сучасних математичних методів наукових досліджень, імітаційного моделювання, прикладних аспектів системного аналізу (ЗН 4);
- інформаційно-технологічних процесів в сучасних радіотехнічних системах та комплексах, що потребують автоматизації;
- методів та алгоритмів обробки сигналів вимірювань в радіотехнічних системах;
- методів та алгоритмів обробки траєкторної інформації;
- методів та алгоритмів обробки супутникової інформації;
- методів та алгоритмів комплексного обробки інформації, що надходить від різних інформаційно-вимірювальних систем;
- методів та алгоритмів оброблення інформації в автоматизованих системах керування рухомими об’єктам: у повітряному русі, судноплавстві, автомобільному транспорті;
уміння:
- застосовувати знання основ аналізу та синтезу в різних предметних областях, критичного осмислення й розв’язання науково-дослідних проблем (УМ 3);
- виконувати самостійно науково-дослідну діяльність у галузі телекомунікацій і радіотехніки з використанням сучасних математичних методів наукових досліджень, імітаційного моделювання, прикладних аспектів системного аналізу (УМ 5);
- обґрунтовувати й аналізувати вибір конкретного типу моделі та методу телекомунікаційних та радіотехнічних систем при вирішенні відповідних практичних задач (УМ 11);
- обирати відповідний оптимальний метод розв’язання задачі (УМ 12);
- виявляти задачі автоматизації в інформаційно-технологічних процесах радіотехнічних систем та комплексів;
- синтезувати алгоритми автоматизованого (комп’ютерного) оброблення інформації радіотехнічних систем на різних етапах технологічних процесів;
- застосовувати оптимальні методи для комп’ютерного оброблення радіотехнічної інформації;
- синтезувати алгоритми комплексної обробки даних від радіотехнічних і нерадіотехнічних систем;
- спрямовувати застосування методі та алгоритмів обробки інформації на підвищення безпеки, в тому числі інформаційної, з підтримкою прийняття рішень, в тому числі з використанням методів штучного інтелекту.
досвід:
- математичного та комп’ютерного моделювання сигналів та процесів в радіотехнічних системах та комплексах;
- комп’ютерного моделювання заданих функцій радіотехнічних систем;
- застосування оптимальних методів оброблення інформації радіотехнічних систем і комплексів при комп’ютерному моделюванні процесів керування рухомими об’єктами;
- планування проведення комп’ютерного моделювання та аналізу результатів.
2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)
Пререквізити: навчальна дисципліна «Комп’ютеризація обробки інформації в радіотехнічних системах і комплексах» базується на знаннях з технічних дисциплін, що вивчаються за освітньою програмою бакалавра «Радіотехнічні комп’ютеризовані системи» спеціальності 172 «Телекомунікації та радіотехніка».
Постреквізити: дисципліна «Комп’ютеризація обробки інформації в радіотехнічних системах і комплексах» забезпечує вивчення всіх подальших технічних дисциплін спеціальності 172 «Телекомунікації та радіотехніка» та є вихідною для продовження освіти в аспірантурі.
3. Зміст навчальної дисципліни
Тема 1. Задачі автоматизація та комп’ютерна обробка інформації в радіотехнічних
системах і комплексах.
Лекція 1. Радіотехнічні системи і комплекси як радіо-інформаційн системи.
Лекція 2. Задачі автоматизації та комп’ютерної обробки інформації в транспортних системах.
Тема 2. Етапи обробки даних в інформаційно-вимірювальних системах.
Лекція 3. Первинна обробка вимірюваних сигналів.
Лекція 4. Вторинна обробка даних.
Лекція 5. Мультисенсорна обробка даних.
Тема 3. Статистичні методи синтезу оптимальної обробки інформації.
Лекція 6. Математичне та комп’ютерне моделювання сигналів, процесів та об’єктів.
Лекція 7. Статистичні методи синтезу алгоритмів оптимальної обробки інформації.
Тема 4. Обробка даних в розподілених та багатопозиційних системах.
Лекція 8. Обробка даних в багатопозиційних радіотехнічних системах.
Лекція 9. Обробка інформації супутникових систем.
Лекція 10. Оптимальне комплексування інформаційно-вимірювальних систем.
Тема 5. Автоматизація обробки інформації на транспорті.
Лекція 11. Автоматизація в системах управління повітряним рухом.
Лекція 12. Автоматизація в системах керування польотом пілотованих і безпілотних об’єктів.
Лекція 13. Моніторинг траєкторій в системі кооперативного управління повітряним рухом.
Лекція 14. Автоматизація в системах управління рухом суден.
Тема 6. Виявлення, оцінка конфліктних ситуацій та прийняття рішень.
Лекція 15. Прогнозування потенційно конфліктних ситуацій.
Лекція 16. Геометричні методи виявлення та оцінки конфліктних ситуацій.
Лекція 17. Ймовірнісні методи виявлення та оцінки конфліктних ситуацій.
Лекція 18. Застосування штучного інтелекту у виявленні, оцінці конфліктних ситуацій та
прийнятті рішень.
4. Навчальні матеріали та ресурси
Література базова:
1. Автоматизована система керування повітряним рухом AIRCON 2100: навч. посіб. / Ю. М. Юр’єв, А. Г. Матвієнко, А. О. Петрашевський. – К.: Украерорух, 2014. – 891 c.
2. Мультилатераційні системи спостереження повітряного руху: навч. посіб./ О.І. Яковлєв, І.С. Биковцев, В.С. Дем’янчук та інші // Під загальною редакцією Яковлєва О.І. – К.: – ДПОПР України, 2010. – 192 с.
3. Васильєв В.М. Моделювання аеронавігаційних систем. Оброблення інформації та прийняття рішень у системі керування повітряним рухом: навч. посіб. / В.М.Васильєв, В.П.Харченко. – К.: НАУ, 2008. – 108 с.
4. Васильєв В. М. Теорія ймовірностей в радіотехніці: підручник / В. М. Васильєв, С. Я. Жук. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023. – 362 с. https://ela.kpi.ua/handle/123456789/56854
5. Жук С.Я. Методи адаптивного оцінювання параметрів руху безпілотного літального апарату на основі вимірювань сенсорної мережі: монографія . С.Я. Жук, І.О.Товкач. – К.: КПІ ім.. Ігоря Сікорського. Вид-во «Політехніка», 2019. – 172 с.
6. Radar Data Processing with Applications /He You, Xiu Jianjuan, Guan Xin. – Publishing House of Electronics Industry, 2016 – 536 p.
7. Cooperative Decision Making Under Air Traffic Conflicts Detection and Resolution. Chapter in the book "Handbook of Research on Artificial Intelligence Applications in the Aviation and Aerospace Industries"// V.Vasyliev, D.Vasyliev, IGI Global, Pennsylvania, USA, 2020, pp. 91-133.
8. Vasyliev V., Vasyliev D. Cooperative Decision Making Under Air Traffic Conflicts Detection and Resolution. Chapter in the book "Handbook of Research on Artificial Intelligence Applications in the Aviation and Aerospace Industries", IGI Global, Pennsylvania, USA, 2020, pp. 91-133.
Література додаткова:
1. Безпека авіації / В.П. Бабак, В.П. Харченко, Ф.Й. Яновський та інші. – К.: Техніка, 2004. – 584 с.
2. Design and Analysis of Modern Tracking Systems / S. Blackman, R. Popoli. – London: Artech House radar library,1999. – 1230 p.
3. Відстеження, контроль и прогнозування траєкторій при керуванні повітряним рухом /Васильєв В.М. //Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2005. – №4 – С. 99-105.
4. Автоматизовані системи керування повітряним рухом із використанням супутникових технологій: інформ. бюлетень /В.С.Дем’янчук, І.С. Биковцев, В.О. Клименко, Ю.М. Юр’єв. – К.: ДП ОПР України «Украерорух», 2001. –166 с.
5. Братченко Г. Д. Методи та засоби обробки сигналів: навч. посіб. / Г.Д. Братченко , Б. В. Перелигін , О. В. Банзак , Н. Ф. Казакова , Д. В. Григор’єв. – Одеса: Типографія-видавництво «Плутон», 2014. – 452 с.
6. Волошин О. Ф. Моделі та методи прийняття рішень: навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл./ О. Ф. Волошин, С. О. Мащенко. – 2-ге вид., перероб. та допов. – К.: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет", 2010. – 336 с.
7. Global Air Navigation Plan for CNS/ATM Systems. Doc 9750-AN/963. – 2nd ed. – Montreal: ICAO, 2002. – Pag. var.
8. Annex 10 to the Convention International Civil Aviation. Aeronautical Telecommunications. Volume I. Radio Navigational Aids, 6th Edition, July 2006 – 578 p.
https://store.icao.int/en/annexes/annex-10
Навчальний контент
5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Лекційні заняття
Тема 1. Задачі автоматизації та комп’ютерна обробка інформації
в радіотехнічних системах і комплексах.
Лекція 1. Радіотехнічні системи і комплекси як радіо-інформаційні та керуючі системи.
Роль радіотехнічних систем і комплексів у вирішенні завдань, пов’язаних зі спостереженням, навігацією, зв’язком, керуванням та прийняттям рішень. Види радіотехнічних систем, основні принципи роботи, склад та вид інформації. Застосування систем радіолокації, радіонавігації та зв’язку в інформаційних та керуючих системах і комплексах як цивільного, так і військового призначення.
Завдання на СРС: Наземні та бортові радіотехнічні системи та комплекси.
Лекція 2. Задачі автоматизації та комп’ютерної обробки інформації в транспортних системах.
Потрібність в автоматизації та комп’ютеризації технологічних процесів обробки інформації та управління в транспортних системах. Основні існуючи транспортні системи, задачі, що вирішуються, та проблеми. Задачі автоматизації, основні етапи і рівні автоматизації. Світова концепція глобальної системи зв'язку, навігації, спостереження і управління рухом CNS/ATM (Communication, Navigation, Surveillance and Management). Автоматизація в середовищі CNS і ATM, інформаційна інтеграція. Вплив комп’ютеризації на розвиток радіотехнічних систем зв’язку, навігації, спостереження. Удосконалення технології оброблення та відображення інформації для підтримки прийняття рішень у забезпеченні безпеки руху.
Завдання на СРС: Автоматизовані системи управління на транспорті.
Тема 2. Етапи обробки даних в інформаційно-вимірювальних системах.
Лекція 3. Первинна обробка вимірюваних сигналів.
Задачі первинної обробки вимірів. Застосування статистичних методів та алгоритмів виявлення сигналів. Цифрова обробка сигналів, квантування і дискретизація, визначення і кодування даних. Первинна обробка радіонавігаційних і радіолокаційних систем, формування відміток цілей. Виділення додаткової інформації, що може надходити по додатковому цифровому каналу. Формування кодограм (протоколів) повідомлень.
Завдання на СРС: Байєсівські методи статистичної оцінки.
Лекція 4. Вторинна обробка даних.
Задачі вторинної обробки даних вимірювань. Вторинна обробка даних радіонавігаційних систем і систем спостереження. Виявлення траєкторій руху: 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: Методи та алгоритми згладжування вимірюваних координат.
Лекція 5. Мультисенсорна обробка 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. Мультисенсорне супроводження з використанням нових технологій спостереження – MLAT та ADS-В.
Завдання для СРС. Методи синхронізації та перетворення координат.
Тема 3. Статистичні методи синтезу оптимальної обробки інформації.
Лекція 6. Математичне та комп’ютерне моделювання сигналів, процесів та об’єктів.
Математичний опис сигалів і процесів: неперервних, дискретних та змішаних. Явна і неявна форми опису «вхід-вихід», «вхід-стан-вихід». Дискретизація неперервних сигналів і підготовка для комп'ютерної реалізації. Модуляція і демодуляція гармонійних та імпульсних сигналів. Випадкові величини та процеси, їх статистичні характеристики, моделювання. Математичні моделі вимірів радіоелектронних систем, випадкових завад і похибок вимірів.
Математичні моделі об’єктів та їх параметрів, що вимірюються. Математичні моделі каналів вимірювання розподілених та рознесених радіотехнічних систем.
Завдання на СРС: Математичне описування випадкових сигналів і процесів.
Лекція 7. Статистичні методи синтезу алгоритмів оптимальної обробки інформації.
Критерії оптимальності статистичних оцінок. Властивості систем оцінювання: стійкість, спостережуваність, керованість, . Задача оптимального нелінійного оцінювання безперервних процесів. Методи лінеаризації системи оцінки. Оцінка за критерієм мінімуму дисперсії помилок. Оптимальна оцінка за умови гауссівського розподілу. Рекурентні методи статистичного оптимального лінійного оцінювання.
Завдання на СРС: Дискретний фільтр Калмана.
Тема 4. Обробка даних в розподілених та багатопозиційних системах.
Лекція 8. Обробка даних в багатопозиційних радіотехнічних системах.
Багатопозиційні кутомірні системи спостереження. Тріангуляційний метод визначення положення об’єктів. Робочі зони кутомірних радіонавігаційних систем. Математичні моделі вхідних сигналів. Алгоритм оптимальної обробки вимірювань кутомірної системи. Використання оптимальних стохастичних методів оцінки траєкторних параметрів за даними кутомірних систем.
Мультилатераційний (TDOA - time difference of arrival) метод визначення параметрів траєкторій руху об’єктами, необхідні умови для визначення положення об’єкта на площині та у просторі. Метод AOA (angle of arrival), що базується на визначенні направлення на джерело сигналу. Метод RSSI (received signal strength indicator), що базується на вимірі сили випромінюваного сигналу.
Математичні методи та алгоритми, що застосовуються для розв’язання системи нелінійних рівнянь для визначення координат положення об’єкта. Застосування методу стохастичної фільтрації для стеження руху об’єкту.
Завдання на СРС: Методи розв’язання систем нелінійних рівнянь.
Лекція 9. Обробка інформації супутникових систем.
Загальні принципи функціонування СРНС. Системи координат для вирішення навігаційних задач. Рівняння перерахунку даних в різні системи координат. Формування супутникової інформації, кодування Інформація, навігаційних повідомлень, їх отримання, обробка та використання в навігації, спостереженні, зв’язку та керуванні. Використання супутникової інформації в системі автоматичного залежного спостереження ADS (Automatic Dependent Surveillance). Організація системи ADS в режимі радіомовлення ADS-B (Broadcast), нові функції та переваги. Формат повідомлень ADS, обробка та використання в навігації та керуванні рухом.
Завдання на СРС: Кодування супутникової інформації.
Лекція 10. Оптимальне комплексування інформаційно-вимірювальних систем.
Визначення і зміст задачі комплексної обробки вимірювань. Необхідність, переваги та особливості комплексної обробки інформації. Принципи побудови комплексних інформаційно-вимірювальних систем. Типові схеми комплексної обробки інформації. Застосування оптимальних методів і алгоритмів фільтрування сигналів при комплексуванні. Інтеграція наземних, бортових та супутникових навігаційних систем. Приклади синтезу алгоритмів та програм комплексування.
Завдання для СРС. Математичні моделі похибок навігаційних систем.
Тема 5. Автоматизація обробки інформації на транспорті.
Лекція 11. Автоматизація в системах управління повітряним рухом.
Потрібність автоматизації процесів управління повітряним рухом. Задачі автоматизації, основні етапи і рівні автоматизації. Організація, структура, функції, склад автоматизованих систем управління повітряним рухом (АС УПР). Інформаційне забезпечення АС УПР, радіолокаційні, радіонавігаційні системи, системи радіозв’язку, супутникові системи зв'язку і навігації. Математичне та програмне забезпечення (ПЗ). Системне і функціональне ПЗ. Система обробки радіолокаційних даних (RDP), призначення, задачі що вирішуються. Етапи проходження і обробки радіолокаційної інформації. Застосування радіотехнічних мультилатераційних систем спостереження (MLAT) та системи автоматичного залежного спостереження (ADS), Обробка інформації з використанням методів теорії статистичних рішень, теорії ідентифікації і оцінок.
Завдання на СРС: Технологічні процеси в обробці інформації в системах управління повітряним рухом.
Лекція 12. Автоматизація в системах керування польотом пілотованих та безпілотних об’єктів.
Визначення пілотажно-навігаційного комплексу, призначення, функції, склад. Загальна структурна схема ПНК. Закони траєкторного керування, інформація радіонавігаційних та інших вимірювальних систем, що використовується для формування законів траєкторного керування. Комплексна обробка інформації в бортових ПНК. Формування сигналів керування для автоматичних режимів польоту в комп’ютеризованих обчислювальних пристроях. Автоматизована система управління повітряним рухом безпілотних літальних апаратів, структура системи управління, основні складники, функції. Джерела інформації. Алгоритми обробки інформації та формування управління..
Завдання на СРС: Закони траєкторного керування.
Лекція 13. Моніторинг траєкторій в системі кооперативного управління повітряним рухом.
Визначення кооперативного управління повітряним рухом в умовах реалізації концепції глобальної системи зв'язку, навігації, спостереження і управління рухом CNS/ATM, особливості та переваги. Структурна схема системи моніторингу та підтримки прийняття рішень при кооперативному УПР. Автоматизація в умовах реалізації зональної навігації (Region Navigation - RNAV). Точність навігації, загальна похибка системи та її складові. Навігаційне радіотехнічне забезпечення RNAV. Концепція потрібних навігаційних характеристик (Required Navigation Performance - RNP). Типи RNP, процедура виконання RNAV, вимоги до бортового обладнання літаків, функціональні вимоги до обладнання RNAV. Концепція навігації, заснованої на характеристиках (Performаnсe Based Navigation - PBN). Методи моніторингу і контролю керованого руху.
Завдання на СРС: Зональна навігація.
Лекція 14. Автоматизація в системах управління рухом суден.
Організація та системи управління рухом суден (VTS - Vessel Traffic Services), призначення, основні функції. Цілі автоматизації, рівні автоматизації - часткова, комплексна, повна. Класифікація систем управління суден. Суднове і берегове навігаційно-інформаційне забезпечення, в тому числі супутникове, вимоги до радіотехнічних систем навігації, позиціонування, зв’язку. Обробка інформації в суднових автоматизованих комплексах та системах навігації і управління рухом. Система автоматичної ідентифікації суден. Системи навігаційного моніторингу траєкторій руху суден, застосування оптимальних методів обробки інформації. Прогнозування, визначення потенційних загроз і аварійних ситуацій та прийняття рішень з їх запобігання. Дистанційне керування. Перспективи автоматизації в судноплавстві.
Завдання на СРС: Технологічні процеси в обробці інформації в системах управління судноплавством.
Тема 6. Виявлення, оцінка конфліктних ситуацій та прийняття рішень.
Лекція 15. Прогнозування потенційно конфліктних ситуацій.
Класифікація конфліктних ситуацій. Метрики, критерії оцінки конфліктних ситуацій. Геометричні і ймовірнісні методи і алгоритми оцінки конфліктних ситуацій. Прогнозування – основа прийняття рішень під час керування рухомими об’єктами. Інформаційні джерела для прогнозування, радіотехнічні системи та засоби. Математичні методи прогнозування, точкове і інтервальне прогнозування. Чинники, що впливають на достовірність прогнозування. Методи екстраполяції -«номінальний», «найгірший випадок» та «ймовірнісний». Прогнозування невизначеності положення рухомого об’єкту. Довгострокове (стратегічне) середньострокове (тактичне), короткострокове (оперативне) прогнозування і задачі, що вирішуються на відповідних інтервалах прогнозування. Застосування регресійного аналізу, стохастичних методів, кореляційної теорії, методів штучного інтелекту. Система прогнозування траєкторій (Trajectory Prediction) в АС УПР.
Завдання на СРС: Кореляційна теорія.
Лекція 16. Геометричні методи виявлення та оцінки конфліктних ситуацій.
Визначення «геометричного» конфлікту. Норми мінімально допустимої відстані між рухомими об’єктами (separation minimum). Визначення небезпечного зближення за нормою ешелонування. Виявлення небезпечного зближення літаків за "тау"- критерієм. Система попередження зіткнення літаків в АС УПР за даними радіотехнічних систем спостереження. Організація алгоритму виявлення загрози небезпечного наближення літаків, обчислення часу до точки найбільшого зближення літаків, сигналізація та відображення на моніторі. Концепція ACAS (Airborne Collision Avoidance System). Радіотехнічна бортова системи попередження зіткнення TCAS, бортове обладнання. Принцип організації запобігання зіткненню, обчислення небезпечного зближення за "тау"- критерієм. Типи інформації, що видається та відображається: консультативна інформація про повітряний рух - Traffic Advisory (ТA), рекомендації щодо розв’язання загрози зіткнення - Resolution Advisory (RA),
Завдання на СРС: Геометричні та тригонометричні перетворення.
Лекція 17. Ймовірнісні методи виявлення та оцінки конфліктних ситуацій.
Ймовірнісні критерії виявлення конфліктів, ризик зіткнення. Переваги ймовірнісних методів над геометричними. Підходи до розробки ймовірнісних методів виявлення конфліктів: з оцінкою ймовірності конфлікту, з оцінкою ризику зіткнення. Оцінка ймовірності потенційно конфліктної ситуації, рівняння оцінки. Оцінка ризику зіткнення літаків, рівняння оцінки. Методи оцінки ймовірності конфлікту і ризику зіткнення літаків з урахуванням стохастичної динаміки польоту і кореляції у часі. Приклад застосування ймовірнісного методу оцінки конфлікту в АС УПР.
Завдання на СРС: Статистичні характеристики випадкових величин і процесів.
Лекція 18. Застосування штучного інтелекту у виявленні, оцінці конфліктних ситуацій та прийнятті рішень.
Моделювання траєкторій руху на основі нейронних мереж (Neural Network - NN), навчання, прогнозування. Адаптація алгоритмів фільтрації радіолокаційних сигналів за допомогою NN. Виявлення конфліктів та запобігання зіткненням застосуванням NN. Повноцінна система виявлення та запобігання зіткнень - об’єднання нейромережевого прогнозу ймовірності зіткнення, Kalman-фільтра для оцінки траєкторій і автоматичного ухилення. Переваги та недоліки використання штучного інтелекту.
Завдання на СРС: Моделювання нейронних мереж.
Практичні заняття
1. Комп’ютерне моделювання сигналів та процесів в радіотехнічних системах.
2. Методи обробки даних на первинному етапі.
3. Траєкторна обробка даних систем спостереження.
4. Обробка даних в багатопозиційних та розподілених радіонавігаційних системах.
5. Моніторинг руху об’єкту за даними радіотехнічних систем.
6. Обробка інформації в системах управління рухом.
7. Бортова система попередження зіткнень TCAS.
8. Оцінка конфліктних ситуацій за даними радіотехнічних систем.
9. Застосування методів штучного інтелекту у виявленні, оцінці конфліктів та прийняття рішень.
6. Самостійна робота здобувача
|
№ з/п |
Назва теми, що виноситься на самостійне опрацювання |
Кількість годин СРС |
|
1. |
Наземні та бортові радіотехнічні системи та комплекси. |
3 |
|
2. |
Автоматизовані системи управління на транспорті. |
3 |
|
3. |
Байєсівські методи статистичної оцінки. |
3 |
|
4. |
Методи та алгоритми згладжування вимірюваних координат. |
3 |
|
5. |
Методи синхронізації та перетворення координат. |
2 |
|
6. |
Математичне описування випадкових сигналів і процесів. |
2 |
|
7. |
Дискретний фільтр Калмана. |
3 |
|
8. |
Методи розв’язання систем нелінійних рівнянь. |
3 |
|
9. |
Кодування супутникової інформації. |
2 |
|
10. |
Математичні моделі похибок навігаційних систем. |
2 |
|
11. |
Технологічні процеси в обробці інформації в системах управління повітряним рухом. |
3 |
|
12. |
Закони траєкторного керування. |
2 |
|
13. |
Зональна навігація. |
3 |
|
14. |
Технологічні процеси в обробці інформації в системах управління судноплавством. |
3 |
|
15. |
Кореляційна теорія. |
2 |
|
16. |
Геометричні та тригонометричні перетворення. |
2 |
|
17. |
Статистичні характеристики випадкових величин і процесів. |
2 |
|
18. |
Моделювання нейронних мереж. |
3 |
|
19. |
Підготовка до практичних занять. |
36 |
|
20. |
Підготовка до МКР. |
6 |
|
21. |
Підготовка до екзамену. |
8 |
|
|
Всього: |
96 |
Політика та контроль
7. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)
Рекомендовані методи навчання: вивчення основної та допоміжної літератури за тематикою лекцій, розв’язування задач на практичних заняттях та під час виконання завдань. Аспіранту 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, заліку та іспиту.
Правила відвідування занять. Відвідування лекцій, практичних занять, а також відсутність на них, не оцінюється. Однак, аспірантам рекомендується відвідувати заняття, оскільки на них викладається теоретичний матеріал та розвиваються навички, необхідні для виконання семестрових контрольних заходів. Система оцінювання орієнтована на отримання балів за своєчасність виконання аспірантами 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. аспіранти задають в кінці лекції у відведений для цього час.
Призначення заохочувальних та штрафних балів. Заохочувальні бали виставляються за: активну участь на лекціях та практичних 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;
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 «Статистичні методи оброблення інформації в радіотехнічних комп’ютеризованих системах» 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).
8. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)
Види контролю
Поточний контроль: здійснюється шляхом опитування на практичних заняттях та під час виконання МКР.
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.
Семестровий контроль: в 4 семестрі – екзамен.
8.2. Рейтингова система оцінювання результатів навчання.
1. Оцінювання результатів навчання здійснюється за 100-бальною шкалою з подальшим переведенням до оцінок за університетською шкалою.
2. Рейтингова оцінка здобувача складається з балів, отриманих здобувачем за результатами заходів поточного контролю та заохочувальних балів.
3. Рейтингова оцінка доводиться до здобувачів на передостанньому занятті з дисципліни в семестрі.
4. Положення про рейтингову систему оцінки успішності доводиться на першому занятті з дисципліни.
5, РСО з дисципліни, семестровий контроль з якої передбачений у вигляді екзамену, складається з двох складових: стартової – призначена для оцінювання заходів поточного контролю впродовж семестру; екзаменаційної – призначена для оцінювання окремих запитань (завдань) на екзамені (п. 3.17 ПОЛОЖЕННЯ про систему оцінювання результатів навчання в КПІ ім. Ігоря Сікорського).
8.3. Критерії нарахування балів.
1. Виконання завдань з практичних занять (9 практичних занять). Кожне завдання оцінюється із 5 балів:
- повна відповідь – 5 балів;
- достатньо повна відповідь або повна відповідь з незначними помилками – 4 бали;
- неповна відповідь та незначні помилки – 3 бали;
- неповна відповідь з істотними помилками – 2 бали;
- зміст відповіді не відноситься до суті завдання, або результати під час виконання завдання не отримані – 0 балів.
2. Модульна контрольна робота оцінюється із 15 балів:
- правильно і повністю виконані всі завдання (не менше 90% потрібної інформації) – 15 балів;
- частково виконані завдання (не менше 75% потрібної інформації) – 12 балів;
- завдання контрольної роботи виконані із помилками (не менше 60% потрібної інформації) – 9 балів;
- завдання не виконані або містять грубі помилки, МКР не зараховано – 0 балів.
3. Сума максимально можливих балів контрольних заходів (пункти 1-2) протягом семестру (RC) складає:
RC = 45 + 15 = 60 балів.
Умовою допуску до екзамену є рейтингова оцінка не менша 40 балів.
4. Складання екзамену оцінюється із 40 балів. На екзамені студенти відповідають на питання білету. Відповіді на запитання (завдання) оцінюються за такими критеріями:
- «відмінно», повна відповідь (не менше 95 % потрібної інформації) – 39 - 40 балів;
- «дуже добре», достатньо повна відповідь (не менше 85 % потрібної інформації, або незначні неточності) – 35 - 38 балів;
- «добре», достатньо повна відповідь (не менше 75 % потрібної інформації, або незначні неточності) – 30 - 34 балів;
- «задовільно», неповна відповідь (не менше 65 % потрібної інформації та деякі помилки – 26 - 29 балів;
- «достатньо» (не менше 60 % потрібної інформації, помилки – 24 - 25 балів;
- «незадовільно», незадовільна відповідь – 0 - 23 балів, залік вважається не зданий.
5. Після оцінювання відповідей студента на екзамені (виконання екзаменаційної контрольної роботи) викладач підсумовує стартові бали та бали за екзамен, зводить до рейтингової оцінки RD та переводить до оцінок за університетською шкалою (п.3.20 ПОЛОЖЕННЯ про систему оцінювання результатів навчання в КПІ ім. Ігоря Сікорського).
6. Рейтингова оцінка з дисципліни RD переводиться до семестрової оцінки згідно з таблицею:
Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою
| 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 |
9. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)
Дистанційний курс навчальної дисципліни розміщений:
https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=8048
Опис матеріально-технічного та інформаційного забезпечення дисципліни
Лабораторія для проведення практичних занять та досліджень основних положень радіонавігаційних систем розташована в аудиторії № 204 навчального корпусу №17. В лабораторії розгорнутий програмно-апаратний комплекс для математичного моделювання роботи та розрахунків основних параметрів радіонавігаційних систем.
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Васильєв В. М.;
Ухвалено кафедрою РТС (протокол № 06/2025 від 26.06.2025 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 06/2025 від 26.06/2025 )