Detail předmětu

Radiolokační a radionavigační systémy

FEKT-LRARAk. rok: 2014/2015

Studenti budou seznámeni s definicí radiolokace, typy a základními parametry radiolokátorů. Dále budou probírány charakteristiky radiolokačních cílů, radiolokační rovnice, vyzařovací charakteristiky antén radiolokátorů, vlivy šíření elmag. vln na činnost radiolokátoru. Seznámí se také s metodami snímání prostoru, zobrazováním a zpracováním radiolokační informace a s radiolokátory s impulzním a kontinuálním provozem. Důležitou součástí výuky je zpracování radiolokačních signálů. V závěru první části, která je věnována teorii a aplikaci radiolokace, budou ukázány moderní radiolokační techniky - přehledové systémy, radiolokátory zahorizontální, antikolizní radary, radarové detektory pohybu, georadary. V části navigace budou probírány základní úkoly, prostředky a výpočty v navigaci, obecné vlastnosti radionavigačních systémů s AM, PM, FM a impulsní modulací. Další část výuky bude zaměřena především na přístrojové zabezpečení letů a metody a prostředky pro přistávání za ztížených meteorologických podmínek a na konkrétní systémy NDB, VOR, ILS, MLS a DME. Poslední část výuky bude věnována globálním družicovým navigačním systémům - GPS-NAVSTAR, GPS-NAVSTAR, GALILEO, GLONASS, BEIDOU, QZSS. Aplikace a architektury GNSS přijímačů jsou prezentovány v závěru předmětu. Teoretická výuka je doplněna počítačovou a laboratorní výukou a exkurzí na středisko řízení letového provozu na letišti v Brně nebo do průmyslových firem z oblasti radarové techniky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Jiří Šebesta, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen (1) analyzovat řešení radiolokačních systémů včetně zpracování radarových signálu, (2) analyzovat řešení radionavigačních systémů včetně zpracování navigačních signálů, (3) aplikovat GNSS systémy v reálné praxi.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia, doporučené jsou znalosti vysokofrekvenční a mikrovlnné techniky a rozšířené znalosti číslicového zpracování signálů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá vlastní www stránky.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti mohou získat maximálně 30 bodů za domácí úkoly, 10 bodů za aktivity v laboratorních cvičeních a maximálně 60 bodů za závěrečnou ústní zkoušku.

Osnovy výuky

1. Definice radiolokace, typy radarů a jejich aplikace, taktické a technické parametry radiolokátorů, pracovní kmitočty radarů, blokové schéma primárního impulsního radaru
2. Detekce radiolokačních signálů v šumu, pravděpodobnost detekce, integrační zapracování radiolokačních pulsů, charakteristiky radiolokačních cílů, efektivní odrazná plocha a její fluktuace, koeficient odrazu plošných cílů, odrazivost v objemových cílech, efekty rušivých cílů
3. Radiolokační rovnice, dosah primárního a sekundárního radaru, vliv šíření elmag. vln na činnost radiolokátoru, metody snímání prostoru, antény radarů, anténní řady a elektronické vychylování svazku
4. Technologie elektronických systémů radarů, vysokofrekvenční výkonové aktivní prvky pro vysílače radarů, přijímače radarů, duplexery, fázovače pro anténní řady, signálové procesory, zobrazovače radiolokační informace
5. Signály v radiolokaci, efekty pohyblivých cílů, funkce neurčitosti, vnitropulsní modulace, metody indikace pohyblivých cílů, radary se syntetickou aperturou, prezentace a distribuce radiolokační informace
6. Systémy primárních a sekundárních radarů, letištní přehledové radary, říční a námořní radary, zahorizontální radary, antikolizní systémy, meteorologické radary, čidla pohybu, výškoměry, ground-penetrating radary, radarový průzkum země, radary pro vojenské systémy, sonary
7. Pasivní radiolokace, metody směroměrné, časoměrné, interferometrické systémy, pasivní radary pro vojenské aplikace, dálkový průzkum vesmíru, RFID systémy
8. Základní úkoly, prostředky a výpočty v navigaci, geodetické souřadné soustavy, mapy a projekce, radionavigační systémy s AM, PM, FM a IM
9. Systémy pro řízení letového provozu, přístrojové zabezpečení dálkových letů a přistávání za ztížených meteorologických podmínek, NDB, VOR, ILS, MLS
10. Globální družicové navigační systémy, metody, principy, GPS-NAVSTAR, GALILEO, GLONASS, BEIDOU, QZSS
11. GPS přijímače, architektura, algoritmy výpočtu polohy a času, komunikační protokoly
12. Rozšířené navigační systémy, aplikace družicových navigačních systémů, systémová řešení
13. Exkurze na středisku Řízení letového provozu nebo RAMET Kunovice, ERA a ELDIS Pardubice

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s moderní radiolokační a radionavigační technikou, teorií radiolokace a navigačními metodami využívajícími elektronické prostředky.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Doporučená literatura

BEZOUŠEK, P., ŠEDIVÝ, P. Radarová technika. 1. vyd. Skriptum FEL, ČVUT v Praze, 2004. (CS)
KAPLAN, E. D., HEGARTY, C. J. Understanding GPS Principles and Applications. 2nd ed. Artech House, 2006. (EN)
SKOLNIK, M. I. Introduction to Radar Systems. 3rd ed. McGraw-Hill, 2001. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-EST , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

    obor ML-EST , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Šebesta, Ph.D.

Osnova

1. Definice radiolokace, typy radarů a jejich aplikace, taktické a technické parametry radiolokátorů, pracovní kmitočty radarů, blokové schéma primárního impulsního radaru.
2. Detekce radiolokačních signálů v šumu, pravděpodobnost detekce, integrační zapracování radiolokačních pulsů, charakteristiky radiolokačních cílů, efektivní odrazná plocha a její fluktuace, koeficient odrazu plošných cílů, odrazivost v objemových cílech, efekty rušivých cílů.
3. Radiolokační rovnice, dosah primárního a sekundárního radaru, vliv šíření elmag. vln na činnost radiolokátoru, metody snímání prostoru, antény radarů, anténní řady a elektronické vychylování svazku.
4. Technologie elektronických systémů radarů, vysokofrekvenční výkonové aktivní prvky pro vysílače radarů, přijímače radarů, duplexery, fázovače pro anténní řady, signálové procesory, zobrazovače radiolokační informace.
5. Signály v radiolokaci, efekty pohyblivých cílů, funkce neurčitosti, vnitropulsní modulace, metody indikace pohyblivých cílů, radary se syntetickou aperturou, prezentace a distribuce radiolokační informace.
6. Systémy primárních a sekundárních radarů, letištní přehledové radary, říční a námořní radary, zahorizontální radary, antikolizní systémy, meteorologické radary, čidla pohybu, výškoměry, ground-penetrating radary, radarový průzkum země, radary pro vojenské systémy, sonar, lidar.
7. Pasivní radiolokace, metody směroměrné, časoměrné, interferometrické systémy, pasivní radary pro vojenské aplikace, dálkový průzkum vesmíru, RFID systémy.
8. Základní úkoly, prostředky a výpočty v navigaci, geodetické souřadné soustavy, mapy a projekce, radionavigační systémy s AM, PM, FM a IM.
9. Systémy pro řízení letového provozu, přístrojové zabezpečení dálkových letů a přistávání za ztížených meteorologických podmínek, NDB, VOR, ILS, MLS.
10. Globální družicové navigační systémy, metody, principy, GPS-NAVSTAR, GALILEO, GLONASS, BEIDOU, QZSS.
11. GPS přijímače, architektura, algoritmy výpočtu polohy a času, komunikační protokoly.
12. Rozšířené navigační systémy, aplikace družicových navigačních systémů, systémová řešení.
13. Exkurze na středisku Řízení letového provozu nebo RAMET Kunovice, ERA a ELDIS Pardubice.

Cvičení na počítači

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Šebesta, Ph.D.

Osnova

1. Radiolokační rovnice, šíření, výpočty dosahu (Matlab).
2. Radarové signály, detekce, funkce neurčitosti (Matlab).
3. Anténní fázované řady, beamforming (Matlab).
4. Zpracování GPS signálu, výpočet polohy (Matlab).
5. Návrh vstupního dílu GPS přijímače (Ansoft Designer).

Laboratorní cvičení

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Jiří Šebesta, Ph.D.

Osnova

1. CW radar, metody měření pohyblivých cílů.
2. FMCW radar, měření vzdálenosti cílů.
3. Sekundární přehledového radar, příjem a zpracování signálů SSR.
4. RFID, standardy pro UKV pásmo, měření vlastností tagů.
5. Přijímače GPS a jejich použití při určování zeměpisné polohy.