Учебно-методический комплекс образовательных программ профессиональной переподготовки и повышения квалификации Издательство мгту им Н. Э. Баумана Федеральная целевая программа развития образования на 2006-2010 годы

скачать Федеральное агентство по образованию ___________________ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» - базовая организация государств — участников СНГ по профессиональной переподготовке и повышению квалификации кадров по новым направлениям развития техники и технологий ^ Космические и геоинформационные технологии и системы Учебно-методический комплекс образовательных программ профессиональной переподготовки и повышения квалификации Издательство МГТУ им Н.Э. Баумана Федеральная целевая программа развития образования на 2006-2010 годы Задача I «Совершенствование содержания и технологии образования» __________ Мероприятие 6 «Внедрение новых образовательных технологий и принципов организации учебного процесса, обеспечивающих эффективную реализацию новый моделей и содержания образования, в том числе с использованием информационных и коммуникационных технологий» Аннотация Это издание входит в серию «Профессиональная переподготовка и повышение квалификации специалистов по новым направлениям развития техники и технологии в МГТУ им. Н.Э. Баумана». Серия публикаций подготовлена в рамках реализации мероприятия 6 «Внедрение новых образовательных технологий и принципов организации учебного процесса, обеспечивающих эффективную реализацию новых моделей и содержания образования, в том числе с использованием информационных и коммуникационных технологий» задачи 1 «Совершенствование содержания и технологий образования» Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010 годы, утвержденной Постановлением Правительства РФ от 23.12.2005 № 803. Настоящее издание посвящено учебному направлению «Космические и геоинформационные технологии и системы», и в него вошли 2 учебно-методических комплекта (по программе профессиональной переподготовки и по программе повышения квалификации), включающие учебные планы, методические указания к учебным планам, учебно-тематические планы, квалификационные характеристики, а также учебные программы по всем дисциплинам, перечисленным в учебных планах. Для преподавателей и специалистов, занимающихся вопросами профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов в образовательном пространстве государств-участников СНГ. Содержание Содержание 4 Предисловие 6 А. Учебно-методический комплект по программе профессиональной переподготовки по направлению «Космические и геоинформационные технологии и системы» 8 Учебный план по программе профессиональной переподготовки 8 Методические указания и рекомендации к учебному плану 10 Учебно-тематический план по программе профессиональной переподготовки 18 Квалификационные требования 21 Учебные программы по дисциплинам 23 5.1. ^ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА, РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН, ОСНОВЫ АНТЕННОЙ ТЕХНИКИ 23 5.2. ^ АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ И НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ 27 5.3. ^ СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 33 5.4. СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ И ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ 37 5.5. ^ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 41 Б. Учебно-методический комплект по программе повышения квалификации по направлению «Системы космической связи и навигации» 48 Учебный план по программе повышения квалификации 48 Методические указания и рекомендации к учебному плану 49 Учебно-тематический план по программе повышения квалификации 53 Квалификационные требования 55 Учебные программы по дисциплинам 56 5.1. ^ АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ И НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ 56 5.2. ^ СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 61 Космические и геоинформационные технологии и системы Учебно-методический комплекс образовательных программ профессиональной переподготовки и повышения квалификации ^ Под редакцией В.И. Валикова Москва Издательство МГТУ им.Н.Э.Баумана 2008 Предисловие Настоящее издание входит в серию «Профессиональная переподготовка и повышение квалификации специалистов по новым направлениям развития техники и технологии в МГТУ им. Н.Э. Баумана», которая подготовлена в рамках реализации Федеральной целевой программы развития образования на 2006–2010 годы, утвержденной постановлением Правительства РФ от 23 декабря 2005 № 803. Одной из основных стратегических задач Федеральной целевой программы является совершенствование содержания и технологий образования за счет внедрения моделей непрерывного профессионального образования, обеспечивающего каждому человеку возможность формирования для дальнейшего профессионального, карьерного и личностного роста, а также новых образовательных технологий и принципов организации учебного процесса, обеспечивающих эффективную реализацию новых моделей непрерывного образования, в том числе с использованием современных информационных и коммуникационных технологий. В МГТУ им. Н.Э. Баумана, наряду с подготовкой высококвалифицированных инженерных и научно-педагогических кадров, существует стройная система профессиональной переподготовки и повышения квалификации инженерно-технических кадров. Исторически сложилось так, что разрабатывая новую технику и технологии, профессора Университета всегда были консультантами промышленных предприятий по их освоению и повышению квалификации кадров. В 1988 г. на базе уже существовавших отдельных факультетов повышения квалификации был организован Межотраслевой институт повышения квалификации кадров по новым направлениям развития техники и технологии (МИПК), где за истекшие 20 лет прошли профессиональную переподготовку и повышение квалификации более 50 тыс. человек. В основном это работники машино- и приборостроительных предприятий, государственные служащие, преподаватели начального, среднего и высшего профессионального образования. Благодаря эффективной организационной структуре системы обучения, при каждом научно-учебном комплексе МГТУ им. Н.Э. Баумана имеется факультет повышения квалификации МИПК, поэтому новейшие достижения в области науки, техники и образования сразу же внедряются в процесс профессиональной переподготовке и повышении квалификации. В учебном процессе в МИПК ежегодно принимают участие более 600 преподавателей и научных работников Университета, обеспечивающих все виды дополнительного профессионального образования, от повышения квалификации (72 ч.) до профессиональной переподготовки с присвоением новой квалификации (более 1000 ч.). Очередным шагом в развитии общего образовательного пространства является решение Совета глав правительств государств–участников СНГ о придании Государственному образовательному учреждению высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» статуса базовой организации государств–участников Содружества Независимых Государств, осуществляющий профессиональную переподготовку и повышение квалификации кадров по новым направлениям развития техники и технологий. Это свидетельствует о признании важности переподготовки национальных кадров государств- участников СНГ на базе российских вузов для обеспечения высококвалифицированными кадрами хозяйствующих субъектов этих государств. В современных условиях, характеризующихся ростом темпов экономического развития государств и международного экономического сотрудничества в рамках СНГ и интенсификацией международного перемещения рабочей силы, процесс профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов по новым направлениям развития техники и технологий все в большей степени приобретает международный характер. Специалисты, прошедшие профессиональную переподготовку и повышение квалификации в высших технических школах России, вносят существенный вклад в социально-экономическое развитие своих государств, расширение и укрепление межгосударственных связей и дружбы между народами. Серия «Профессиональная переподготовка и повышение квалификации специалистов по новым направлениям развития техники и технологии в МГТУ имени Н.Э. Баумана», которая выходит в свет в 2008 г., включает публикации по следующей тематике: Ракетная и космическая техника и технологии Космические и геоинформационные технологии и системы Биотехнические и медицинские аппараты и системы Информационные системы и технологии Менеджмент организации А. Учебно-методический комплект по образовательной программе профессиональной переподготовки «Космические и геоинформационные технологии и системы» Учебно-методический комплект разработан с учетом ГОС ВПО 071900 «Информационные системы и технологии», ГОС ВПО 201600 «Радиоэлектронные системы», а также в соответствии с требованиями к содержанию дополнительных профессиональных образовательных программ и включает следующие документы: учебный план, методические указания и рекомендации к учебному плану; квалификационные требования; учебно-тематический план; учебные программы по дисциплинам. ^ Учебный план по программе профессиональной переподготовки Учебный план «Космические и геоинформационные технологии и системы» Цель Целью профессиональной переподготовки специалистов является получение ими дополнительных знаний, умений и навыков в области космических и геоинформационных технологий и систем, необходимых для выполнения нового вида профессиональной деятельности Категория слушателей Специалисты, не имеющие опыта работы в области космических и геоинформационных технологий и систем Срок обучения: 674 час, 19 недель, 4,3 мес Форма занятий: С отрывом от работы Режим занятий: 6 дней в неделю по 6 час в день Минимальный уровень образования принимаемых на обучение: высшее профессиональное Уровень получаемого образования: дополнительное, профессиональная переподготовка № п/п Наименование разделов и дисциплин Всего часов в том числе Форма контроля лекции практические занятия Самостоятельная работа 1 Электродинамика, распространение радиоволн, основы антенной техники 176 89 43 44 Экзамен 2 Антенные системы для геостационарных и низкоорбитальных космических аппаратов 113 36 43 34 Экзамен 3 Спутниковые навигационные системы 105 64 17 24 Экзамен 4 Системы подвижной и фиксированной спутниковой связи 116 80 36 - Экзамен 5 Геоинформационные системы 128 48 46 34 Экзамен Итого: 638 317 185 136 6 Подготовка выпускной работы 24 24 7 Консультации 6 8 Итоговая аттестация (защита выпускной работы) 6 - - ГАК Всего: 674 317 185 160 ^ Методические указания и рекомендации к учебному плану профессиональной переподготовки Образовательная программа профессиональной переподготовки «Системы космической связи и навигации и основы геоинформационных систем» ориентирована на специалистов и руководящих работников предприятий, а также преподавателей и сотрудников образовательных и научных учреждений, связанных с разработкой и эксплуатацией сложных современных радиотехнических и геоинформационных систем. Минимальный уровень образования принимаемых на обучение: высшее техническое. Двадцатое столетие было веком зарождения и бурного развития радиотехнических систем (РТС), без которых невозможно представить повседневную деятельность и развитие человеческого общества. Радиотехнические системы широко используют практически во всех сферах государственного управления, в промышленности, на транспорте и в связи, в сельском хозяйстве, в сфере образования, науки, культуры и других областях. Изучение современных информационных технологий в РТС является важным этапом постоянного повышения квалификации радиоинженера. Однако в последнее время такая подготовка встречает определенные трудности, основными из которых являются следующие. Количество радиотехнических систем, различных по виду и назначению, непрерывно растет. Например, для передачи информации применяют системы тропосферной, радиорелейной, спутниковой и сотовой связи, системы радиовещания и телевидения, радиотелеметрические системы, системы передачи команд и др. Для извлечения информации используют такие системы, как радиолокационные и навигационные, дистанционного зондирования окружающей среды, разведки ископаемых и состояния поверхности Земли, радиотехнической разведки, геоинформационные системы и др. Непосредственное изучение по отдельности каждой системы не всегда оправдано. Информационные технологии, применяемые в РТС, интенсивно развиваются, особенно в течение последних 10—15 лет. Широкое применение цифровых методов формирования и обработки сигналов, использование интегральной и функциональной электроники, гибридных интегральных схем, твердотельных СВЧ-устройств позволяют существенно расширить возможности РТС, увеличить объем перерабатываемой и используемой информации и многообразие решаемых задач. В последнее время разработаны и используются адаптивные РТС, которые могут приспосабливаться к внешней помеховой и целевой обстановке, к условиям распространения радиоволн и т. д. Все это не нашло должного отражения в учебниках и учебных пособиях. В основу предлагаемой образовательной программы профессиональной переподготовки положены материалы лекций, которые авторы читают в течение многих лет в МГТУ им. Н.Э. Баумана; ранее опубликованные учебные пособия и оригинальные работы авторов; результаты научно-исследовательских работ в области РТС различного назначения, выполненных с участием авторов; материалы научно-технических семинаров секции «Информационные технологии в радиолокации» Научного совета «Новые информационные технологии» Отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации РАН, проводимых в МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством академика РАН, ректора МГТУ им. Н.Э. Баумана И.Б. Федорова; работы отечественных и зарубежных специалистов, приведенные в списке литературы. По мере развития человеческого общества возникают все бóльшие требования к быстрому обмену информацией, ее извлечению, обработке и накоплению. Радиосвязь снабжает информацией все области хозяйственной деятельности человека и личные потребности людей. Радиовещание и телевидение обеспечивают доставку последних известий, культурный досуг, образование и многое другое вне зависимости от расстояний. Радиолокация и радионавигация используются почти во всех видах транспорта. Без РТС не было бы современных авиации и морского флота. Радиотехнические системы применяются в различных научных исследованиях, медицине, метрологии, геологии, физике. В настоящее время ни одна экспериментальная наука не обходится без сложных и уникальных радиоэлектронных установок при проведении физических и медико-биологических исследований. Широкое распространение получили РТС в исследовании космического пространства. Образовательная программа включает 5 взаимосвязанных дисциплин. Дисциплина «Электродинамика, распространение радиоволн, основы антенной техники» ставит своей целью освоение слушателями основ теории электромагнитного поля и ее радиотехнических приложений, включая закономерности распространения радиоволн в реальных средах, формирование у слушателей навыков анализа базовых электродинамических задач. При обучении системно излагаются основные характеристики электромагнитного поля, особенности взаимодействия электромагнитного поля с разными средами, нелинейные процессы в пассивных средах. Подробно разбираются асимптотические и приближенные методы решения задач электродинамики. В процессе изучения дисциплины слушатели получают знания, необходимые для успешного освоения других дисциплин курса. Дисциплина «Антенные системы для геостационарных и низкоорбитальных космических аппаратов» ставит своей целью изучение антенн современных радиотехнических систем различного назначения, в частности: антенн космических аппаратов, земных станций спутниковой связи (включая антенны для индивидуального приёма сигналов спутникового телевидения), навигационных систем. Анализируются основные проблемы современной антенной техники и пути их решения. В курсе проводится обзор современного состояния теории и техники антенных систем радиотехнических комплексов различных видов и различного назначения. Приводятся электрические характеристики современных антенных систем. Анализируются проблемы и перспективы развития теории и техники антенн. В настоящее время бортовые антенны современных космических ретрансляторов можно разделить на три основные группы: антенны с широкими зональными лучами; антенны со сканирующими и фиксированными относительно узкими лучами и многолучевые антенны (МЛА). Последние находят все более широкое применение на геостационарных спутниках-ретрансляторах. Характерной особенностью бортовой МЛА является то, что лучи развязаны друг от друга по частоте, поляризации, пространству и работают каждый со своим частотным стволом (стволами) ретрансляционной аппаратуры. В ряде случаев используется различное сочетание указанных способов развязки лучей. В результате достигается возможность многократного использования выделенного диапазона частот. Подавляющее большинство известных в настоящее время или проектируемых спутниковых радиосистем работает в режиме многостанционного доступа с временным разделением каналов. Наиболее эффективно режим многостанционного доступа реализуется в том случае, когда антенная система ретранслятора может одновременно формировать глобальный и зональные лучи специальной формы, повторяющие контур обслуживаемой области на поверхности Земли, систему фиксированных лучей, направленных на основные центры абонентской связи и несколько независимо сканирующих лучей. Общее число лучей в зависимости от назначения радиосистемы может меняться от 10 до 1000. Особенностью сканирующих антенных систем спутниковых ретрансляторов являются малые углы отклонения лучей, не превышающие ±(3...10)°. При использовании в ретрансляторах на ИСЗ многолучевых антенн возникает проблема распределения потока информации в режиме с временным многостанционным доступом и коммутацией лучей в условиях возможного перекрытия зон обслуживания. Развязка по поляризации более 30дБ позволяет реализовать принцип повторного использования частот в луче в целях наиболее эффективного использования ресурса геостационарной орбиты и частотного спектра, повышения пропускной способности каналов связи. В настоящее время наиболее перспективными схемами построения антенн космических ретрансляторов считаются гибридные зеркальные антенны (ГЗА) с облучателями в виде активной решетки (АР). Гибридные зеркальные антенны – результат компромисса между зеркальными антеннами и фазированными антенными решетками (ФАР) по электрическим характеристикам и стоимости. Наиболее широко такие антенны используются в космической технике. Основные проблемы, решаемые при разработке гибридных зеркальных антенн для космических аппаратов: формирование контурных лучей, обеспечение низкого уровня боковых лепестков, обеспечение достаточно широкого сектора сканирования, низкого уровня кроссполяризационного излучения. Как правило, решения находятся численными методами, основанными на применении методов геометрической теории дифракции и итерационных алгоритмов. Одним из наиболее распространенных типов антенн с контурной диаграммой направленности (КДН) является многолучевая антенна, обычно зеркальная. Парциальные лучи такой антенны при сложении с соответствующими амплитудами и фазами образуют контурный луч. Скачать 1.32 Mb. оставить комментарий страница 1/10 Дата 20.04.2012 Размер 1.32 Mb. Тип Учебно-методический комплекс, Образовательные материалы