30070 

ENGINYERIA AERONÀUTICA
NAVEGACIÓ PER
SATÈL·LIT
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA AERONÀUTICA
30070 Navegació per Satèl·lit. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data
1
Crèdits: 4,5 ( 4 teoria + 0,5 pràctiques)
Tipus: Optativa Intensificació
Crèdits ECTS: 3,6
Coordinador: Xavier Estopà Mulet ([email protected]).
Altres Professors: Miguel M. Romay Merino ([email protected])
Maria Dolores Laínez Samper ([email protected]).
Departament: Escola Tècnica Superior d’Enginyeries Industrial i Aeronàutica de Terrassa
Presentació
Tot i la gran popularitat que han assolit els sistemes de navegació per satèl·lit en els últims temps, es
tracta de sistemes existents des de fa dècades. Les grans potències mundials d’aleshores tenien ja la
inquietud de disposar se sistemes de localització global precisos per a usos militars.
La irrupció en el mercat domèstic ha estat gràcies a la comercialització de receptors amb molt bones
prestacions de posicionament, disponibilitat de mapes digitalitzats lligats a programaris de navegació
per a vehicles, i preus assequibles.
La utilització del sistema GPS ha esdevingut gairebé universal. GPS ens proporciona la informació de
posició, velocitat i temps que permet moltes aplicacions útils per a la nostra vida quotidiana. El GPS
és un desenvolupament en evolució que proporcionarà precisió en augment i robustesa per donar
servei tant a usuaris civils com militars. La proliferació dels sistemes d’augmentació i el
desenvolupament d’altres projectes, com ara GALILEO, ha canviat significativament el panorama de
la navegació per satèl·lit en els últims anys.
Al darrera de tot això, hi ha un camp tecnològic multidisciplinar amb enormes possibilitats per a la
investigació científica.
Coneixements previs
Els sistemes de navegació per satèl·lit no són una matèria individual, sinó que són l’aplicació de
diversos camps de coneixement per tal d’assolir un producte, un sistema, que dóna un determinat
servei. És per això que caldrà disposar dels coneixements essencials d’òrbites, de processament de
senyal, de propagació electromagnètica i de càlcul numèric.
Està plantejada com una assignatura per als últims cursos d’enginyeria, de manera que les matèries
de base s’hauran estudiat en altres cursos. A més, els alumnes que la cursin hauran adquirit en els
seus estudis la capacitat necessària per referscar o adquirir de nou els coneixements que puguin
necessitar.
ENGINYERIA AERONÀUTICA
30070 Navegació per Satèl·lit. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data
2
Camps professionals
Al tractar-se d’un sistema d’aplicació de multitud de disciplines científiques i tecnològiques, les
possibilitats professionals són igual de variades. Des de l’anàlisi de dades o desenvolupament
d’aplicacions fins al disseny de parts del sistema GSNN (estacions de seguiment, receptors,
satèl·lits,...), la seva explotació,...
Relació amb altres assignatures
Al parlar dels satèl·lits, com a elements orbitants, es fa referència a conceptes de l’assignatura de
Tecnologia Aerospacial.
També està clarament vinculada, ja que podria ser-ne una especialització, a l’assignatura de
Sistemes de Navegació en la que es veu, aplicat a l’aeronàutica, el conjunt de sistemes que faciliten
la navegació aèria.
Objectius generals
En aquesta assignatura es pretén fer una àmplia descripció de què són els sistemes de navegació per
satèl·lit i quines aplicacions tenen. S’estudiaran tots els elements necessaris per al seu funcionament,
tant els que estan en òrbita (satèl·lits) com les dependències terrestres que els controlen. Els alumnes
aprendran a interpretar els diferents senyals que envien els satèl·lits per a determinar temps i posició,
entrant d’aquesta manera en l’estudi dels receptors per a posicionament per satèl·lit.
En acabar el curs, els alumnes hauran de conèixer la presència de la navegació per satèl·lit en el
context del món actual, així com la ciència que intervé en la determinació dels paràmetres per a la
navegació.
Entenent com funcionen el sistemes de navegació per satèl·lit i quines dades en podem obtenir, els
alumnes podran adquirir la capacitat de desenvolupar aplicacions que en facin ús.
Temari
Mòdul 1: Presentació dels GNSS
-
Aspectes inicials: sistemes de coordenades globals i propagació electromagnètica.
Introducció històrica als Sistemes de Navegació per Satèl·lit
Els segments del sistema GPS
Òrbites i rellotges
Mòdul 2: Processament del senyal GPS
-
Característiques dels senyals dels satèl·lits GPS
o Freqüències, codis d’eixamplament, senyals de mesura de distància.
Adquisició, seguiment i desmodulació de dades
Interferències, multi-camí, esvaïments ràpids (centelleig)
Mòdul 3: Futur dels GNSS
-
Modernització del sistema GPS.
GPS Diferencial.
GLONASS, GALILEO i altres sistemes.
ENGINYERIA AERONÀUTICA
30070 Navegació per Satèl·lit. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data
-
3
Compatibilitat i interoperativitat.
Mòdul 4: Aplicacions
-
Mercat i aplicacions del GNSS.
o Projectes existents.
Aplicacions del GNSS a la navegació aèria.
Objectius específics dels mòduls
En cadascun dels mòduls de teoria, es tractarà d’assolir allò que s’ha descrit a l’apartat d’objectius
generals.
En la pràctica, realitzada amb software d’anàlisi i simulació de paràmetres GNSS, l’alumne serà
conscient de la complexitat i alhora gran capacitat dels sistemes de navegació per satèl·lit,
essencialment multidisciplinars.
Metodologia de treball
Les classes es faran amb el suport de diapositives projectades i altres presentacions multimedia.
Aquestes col·leccions de diapositives estaran diponibles per als alumnes a través del campus virtual.
Es faran recomanacions de lectures i documentació relacionada, tant de tipus governamental o
regulador com de projectes d’aplicació.
Algunes de les sessions de teoria i la part pràctica de l’assignatura aniran a càrrec de personal de
l’empresa GMV, que col·labora en la realització de l’assignatura.
Es farà, en aquest context, una pràctica amb el software Magic GNSS, desenvolupat per GMV, entre
d’altres.
Eventualment es poden proposar treballs als alumnes per tal de consolidar o bé ampliar els continguts
presentats a les sessions de teoria.
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant
Temps de
classe
20 hores
Temps
d’estudi
25 hores
Temps
total
45 hores
Mòdul 2: Processament del senyal GPS.
8 hores
20 hores
28 hores
Mòdul 3: Futur del GNSS
Mòdul 4: Aplicacions
Pràctica
8 hores
4 hores
5 hores
45 hores
8 hores
2 hores
10 hores
65 hores
16 hores
6 hores
15 hores
110 hores
Mòdul
Mòdul 1: Presentació dels GNSS.
Total:
:
ENGINYERIA AERONÀUTICA
30070 Navegació per Satèl·lit. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data
4
Importància i dificultat dels mòduls
En el disseny del programa s'ha intentat que la dificultat dels diferents mòduls sigui proporcional al
“Temps total” de dedicació recollit a la taula anterior.
Materials
Bibliografia bàsica
Elliott D. Kaplan, Christopher J. Hegarty, Understanding GPS principles and applications, Artech
House (2006).
Pratap Misra, Per Enge, Global Positioning System, Signals, Measurements and Performance,
Ganga-Jamuna Press (2006)
Bibliografia complementària
Bernhard Hofmann-Wellenhof, GNSS - Global Navigation Satellite Systems: GPS, GLONASS,
Galileo and More, SpringerWienNewYork (2008)
Avaluació
La nota final de l’assignatura s’obtindrà a partir de la nota d’un examen parcial a meitat de
quadrimestre, de la nota d’un examen parcial a final de quadrimestre i de la nota unificada de les
sessions pràctiques i treballs proposats.
N f = 0,4 N1p + 0,4 Nef + 0,2 Nep.
Nf : Nota final
N1p : Nota 1r parcial
Nef : Nota 2n parcial
Nep : Nota exercicis pràctics