Detail předmětu

Kosmická geodézie 1

FAST-NEA032Ak. rok: 2022/2023

Dynamika oběhu družice v gravitačním poli – problém dvou těles.
Rušený a nerušený pohyb družic.
Šíření elektromagnetického signálu v atmosféře.
Globální navigační satelitní systémy s důrazem na systém GPS a jejich aplikace.
Význam pozemního podpůrného segmentu a modelování chybových vlivů pro geodetická GNSS měření.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Radovan Machotka, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav geodézie (GED)

Výsledky učení předmětu

Cílem předmětu je prohloubení znalostí studentů v oblasti kosmické geodézie, obzvláště v oblasti globálních navigačních satelitních systémů.
Student bude:
- chápat dynamiku pohybu družice na oběžné dráze kolem Země,
- znát principy různých typů družicových měření,
- mít detailní znalosti o nejdůležitějších GNSS (GPS, Glonass, Galileo, BeiDou),
- chápat principy různých metod určování polohy pomocí GNSS,
- chápat význam pozemních podpůrných systémů pro GNSS,
- chápat metody modelování chyb a minimalizace jejich vlivu na výsledky
- umět zpracovat GNSS měření pro geodetické účely.

Prerekvizity

Kinematika a dynamika pohybu, Newtonovy pohybové zákony, Newtonův gravitační zákon, zákony lomu a odrazu elektromagnetického vlnění, disperze vlnění, metody modulace vlnění, pole nekonzervativních sil, fyzikální poměry v atmosféře Země.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka předmětu se skládá z přednášek a cvičení. Do cvičení jsou zahrnuty výpočetní i praktické úlohy z kosmické geodézie.

Způsob a kritéria hodnocení

Znalosti studentů jsou průběžně ověřovány ve cvičeních a to zadáváním samostatně řešených úloh.

Znalosti na konci semestru jsou ověřeny formou zkoušky. Ta má písemnou a ústní část. Podmínkou pro připuštění k ústní části je získání alespoň 50% bodů z písemné části.

Osnovy výuky

plán přednášek

1. Pravoúhlé souřadnicové soustavy a jejich vzájemné transformace, nejdůležitější souřadnicové soustavy používané v kosmické geodézii
2. Časomíra – atomové časy, Juliánské datum
3. Problém dvou těles, nerušený pohyb družic
4. Rušený pohyb družic
5. Dráhy družic, optické a elektronické pozorovací metody
6. Šíření el-mag. signálu v atmosféře, GPS – kosmický segment, navigační signály, navigační zpráva
7. GPS – pozemní a uživatelský segment, přijímače, fazové centrum antény, rozdělení metod měření
8. Efemeridy, GPS Time, absolutní určování polohy
9. DGPS, relativní metody, tvorba diferencí, lineární kombinace měření
10. Řešení ambiguit fázových měření, příslušné metody měření
11. sítě permanentních stanic, GLONASS, Galileo, Beidou
12. GNSS – kombinace satelitních systémů, metoda PPP

Učební cíle

Seznámení studentů s problematikou kosmické geodézie, hlavně s globálními navigačními satelitními systémy. Studenti se seznámí s dynamikou pohybu družice na oběžné dráze kolem Země, šířením elektromagnetického signálu v atmosféře a jeho zpracováním pro potřeby určení polohy přijímače na Zemi.

 

 

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

Přednášky jsou nepovinné, účast na cvičeních je povinná.

Základní literatura

Kaplan, E., Hegarty Ch. J.: Understanding GPS/GNSS: Principles and Applications, Third Edition, Boston/London, 2017 (EN)
Machotka, R., Fixel, J., HE01 Geodetická astronomie a kosmická geodézie I, Teoretický úvod, el. text, FAST (CS)
Machotka, R., Fixel, J., HE01 Geodetická astronomie a kosmická geodézie I, Vybrané techniky, el. text, FAST (CS)

Doporučená literatura

Teunissen, P. J.G., Montenbruck, O.: Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems, Springer, 2017, (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NPC-GK magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radovan Machotka, Ph.D.

Osnova

plán přednášek

1. Pravoúhlé souřadnicové soustavy a jejich vzájemné transformace, nejdůležitější souřadnicové soustavy používané v kosmické geodézii
2. Časomíra – atomové časy, Juliánské datum
3. Problém dvou těles, nerušený pohyb družic
4. Rušený pohyb družic
5. Dráhy družic, optické a elektronické pozorovací metody
6. Šíření el-mag. signálu v atmosféře, GPS – kosmický segment, navigační signály, navigační zpráva
7. GPS – pozemní a uživatelský segment, přijímače, fazové centrum antény, rozdělení metod měření
8. Efemeridy, GPS Time, absolutní určování polohy
9. DGPS, relativní metody, tvorba diferencí, lineární kombinace měření
10. Řešení ambiguit fázových měření, příslušné metody měření
11. sítě permanentních stanic, GLONASS, Galileo, Beidou
12. GNSS – kombinace satelitních systémů, metoda PPP

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Radovan Machotka, Ph.D.
Ing. Jakub Nosek

Osnova

Transformace pravoúhlých souřadnic
Interpolace efemerid družic
Poloha družice GPS
Předzpracování GNSS observací
Výpočet polohy z kódových měření
Zpracování dat ze sítě GNSS