1. OPĆE INFORMACIJE

1.1. Nositelj predmeta

Željko Bačić

1.6. Godina studija

III

1.2. Naziv predmeta

Satelitsko pozicioniranje

1.7. Bodovna vrijednost (ECTS)

5

1.3. Suradnici

Danijel Šugar
Marijan Grgić
Matej Varga

1.8. Način izvođenja nastave (broj sati P+V+S+e-učenje)

60 (30P-30V)

1.4. Studijski program (preddiplomski, diplomski, integrirani)

Preddiplomski

1.9. Očekivani broj studenata na predmetu

80-90

1.5. Status predmeta

Obvezni

1.10. Razina primjene e-učenja (1, 2, 3 razina), postotak izvođenja predmeta on line (maks. 20%)

e-učenje razine 2

2. OPIS PREDMETA

2.1. Ciljevi predmeta

Usvajanje teorijskih i praktičnih znanja o Globalnim navigacijskim satelitskim sustavima i njihovoj primjeni u navigaciji i pozicioniranju s posebnim naglaskom na geodetske primjene.

2.2. Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije potrebne za predmet

Položen predmet „Analiza i obrada geodetskih mjerenja“

Položen predmet „Geodetski referentni okvir“

2.3. Ishodi učenja na razini programa kojima predmet pridonosi

Znanje i razumijevanje:

-        Razumjeti ulogu geodezije, geoinformatike i prostornih podataka u suvremenom svijetu, poznavati mjerne sustave, metode i tehnologije mjerenja i prikupljanja prostornih podataka.

 

Primjena znanja i razumijevanja:

-        Ovladati pravilnim rukovanjem geodetskim instrumentima i odgovarajućim mjernim priborom i izvođenjem geodetskih mjerenja.

-        Uspostavljati geodetske mreže za potrebe geodetskih izmjera i iskolčenja na način koji osigurava zahtjevanu kvalitetu provedenih radova u prostoru.

 

Donošenje zaključaka i sudova:

-        Donositi zaključke na temelju obavljene računske obrade i interpretacije podataka geodetskih izmjera i dobivenih rezultata.

 

Prezentacije i rad u timu:

-        Izrađivati službene javne isprave, izvještaje, grafičke i kartografske prikaze s rezultatima izmjere prostornih objekata.

 

Vještine učenja i etike:

-        Pratiti i usvajati nova tehnološka dostignuća u području geodetske izmjere, geoinformacijskih sustava i usluga temeljenih na položaju te promjene propisa, normi i standarada.

2.4. Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (4-10 ishoda učenja)

Studentice i studenti će:

-        ovladati konceptima satelitskog pozicioniranja i njihove implementacije u globalnim navigacijskim satelitskim sustavima (GNSS),

-        objasniti gibanje satelita u orbitama te Keplerove i Newtonove zakone,

-        opisati sustave satelitskog pozicioniranja, strukturu, vrste i propagaciju GNSS signala te izvore pograšaka,

-        razlikovati mjerenja s kodovima i fazama te poznavati različite matematičke modele korištene za apsolutno i relativno pozicioniranje.

-        savladati uporabu te planirati, pripremiti i provesti statičko i kinematičko mjerenje s GNSS uređajima,

-        obraditi GNSS mjerenja (vektore) i izjednačiti mrežu te izraditi tehničko izvješće projekta sukladno važećim propisima.

2.5. Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave

 

Sadržaj predavanja (po dvo-satnim predavanjima):

 

0. Organizacija predmeta – upoznavanje s nastavnicima, sadržajem predmeta, literaturom, raspredom i vremenikom izvođenja nastave, korištenja e-učenja, obvezama i pravima studenta, načinom provjere znanja, pravilima ponašanja na nastavi i statistikom predmeta prethodnih godina. 

1. Uvod u satelitsko pozicioniranje – koncept, povijesni pregled, sustavi satelitskog pozicioniranja u prošlosti, globalni navigacijski satelitski sustavi (GNSS) današnjice (sažeti pregled), temeljna jednadžba satelitskog pozicioniranja, prednosti i ograničenja sustava za satelitsko pozicioniranje.

2. Referentni sustavi – temeljna jednadžba određivanja udaljenosti, koordinatni sustavi (zvjezdani i terestrički), gibanje referentnih vektora, transformacije između sustava, skale vremena, kalendar, GPS datum.

3. Orbite satelita – utjecaj točnosti određivanja orbita na točnost pozicioniranja, neporemećene putanje satelita, Keplerovi zakoni, Newtonovi zakoni, poremećene putanje satelita i poremećajna ubrzanja, sustavi za praćenje satelita i određivanje orbita, parametri za računanje (efemeride) putanja i položaja satelita.

4. Atmosfera i propagacija signala satelita – građa atmosfere, elektromagnetski signali i njihova propagacija kroz atmosferu, fazna i grupna brzina, ionosferska refrakcija, totalna količina elektrona (TEC) i eliminacija efekta TEC-a, troposferska refrakcija, višestruka refleksija signala satelita, pomak i variacija faznog centra antene.

 

5. Globalni pozicijski sustav (GPS) – definicija, povijest GPS-a, segmenti, svemirski segment, kategorije i karakteristike satelita, signal satelita, kontrolni segment, ograničenja točnosti i pristupa, korisnički segment, prijamnici, servisi za korisnike.

 

6. Drugi GNSS sustavi – Ruski sustav GLONASS (konfiguracija, sateliti, signali, segmenti, servisi, status), europski sustav Galileo (planirana konfiguracija, servisi, status), kineski sustav Beidou 2 (konfiguracija, servisi, status), indijski sustav IRNSS (konfiguracija, servisi, status) i japanski sustav QZSS (konfiguracija, servisi, status).

 

7. GPS signal i opažanja – oscilatori, komponente signala, PRN kodovi i njihove karakteristike, obrada signala, antene GPS prijamnika, tehnike obrade signala, opažanja: kodne udaljenosti, fazne uda ljenosti, pridobivanje opažanja.

 

8. Pogreške opažanja, kombinacije mjerenja, matematički modeli – izvori i karakteristike pogrešaka opažanja, Standardni servis pozicioniranja, karakter pogrešaka opažanja. Kombinacije podatak: linearne kombinacije faze, kombinacije faznih i kodnih pseudoudaljenosti. Matematički modeli: apsolutno određivanje položaja točke, diferencijalno određivanje položaja točke, relativno određivanje položaja točke.

 

9. Relativno pozicioniranje i mjerenje s GPS-om – diferenciranje mjerenja, jednostruke, dvostruke i trostruke razlike, korelacija faznih razlika. Statičko i kinematičko relativno pozicioniranje, inicijalizacija kinematičkog mjerenja. Tehnike opažanja, parametri, apsolutno pozicioniranje, diferencijalni GPS, relativno pozicioniranje: statičko, brzo statičko, kinematičko, pseudokinematičko, kinematičko u realnom vremenu.

 

10. Priprema i izvođenje GNSS mjerenja – projektiranje mreže, definiranje prozora opažanja, definiranje sesija, pripremni radovi na terenu, organizacija mjerenja. Izvođenje mjerenja: kalibracija opreme, opažanja, kontrole. Propisi koji određu uporabu GNSS-a za geodetska mjerenja.

 

11. Obrada GNSS mjerenja I – prijenos podataka, detekcija skoka u cijelom broju valnih duljina, programski paketi za obradu GNSS mjerenja, obrada baznih linija, obrada statičkog mjerenja, obrada kinematičkog mjerenja, kontrola kvalitete obrade mjerenja, optimiranje obrade vektora.

 

12. Obrada GNSS mjerenja II – programski paketi za izjednačenje GNSS mreža, korelacija i odabir ulaznih vektora, izjednačenje GNSS mreže, kontrola kvalitete, tehničko izvješće, sadržaj tehničkog izvješća, propisi.

 

13. Permanentne GNSS mreže, poboljšani GNSS sustavi i GNSS servisi – koncept permanentnih GNSS mreža, razvoj, specifičnosti, servisi, hrvatska permanentna GNSS mreža CROPOS, pregled poboljšanih GNSS sustava, njihove namjene i specifičnosti, GNSS servisi, GNSS publikacije.

 

Sadržaj vježbi (po zadacima unutar projekta):


1. zadatak – priprema, izvođenje i obrada statičkog mjerenja (12 sati) – upoznavanje s instrumentarijem, planiranje opažanja, priprema instrumentarija, provedba mjerenja, upoznavanje s programskim paketom za obradu mjerenja, prebacivanje podataka na računala, kreiranje projekta, obrada vektora, interpretacija rezultata i izrada 1. dijela tehničkog izvješća.

2. zadatak - priprema, izvođenje i obrada kinematičkog mjerenja (8 sati) –planiranje opažanja, priprema instrumentarija, provedba mjerenja, prebacivanje podataka na računala, kreiranje projekta, obrada vektora, interpretacija rezultata i izrada 2. dijela tehničkog izvješća.

3. Zadatak – priprema i izjednačenje izmjerene GNSS mreže (8 sati) – priprema projekta, konfiguriranje mreže (eliminacija koreliranih mjerenja), provedba izjednačenja uz eliminaciju grubih pogrešaka, interpretacija rezultata i izrada 3. dijela tehničkog izvješća.

2.6. Vrste izvođenja nastave:

 predavanja

 seminari i radionice

 vježbe

 on line u cijelosti

 mješovito e-učenje

 terenska nastava

 samostalni zadaci

 multimedija i mreža

 laboratorij

 mentorski rad

 timski zadaci

2.7. Komentari:

6 od 30 sati vježbi izvodi se na otvorenom (terenske vježbe – mjerenje s GNSS uređajima)

2.8. Obveze studenata

Obvezna nazočnost na 70% nastave - predavanja.
Obvezna nazočnost na 70% nastave - vježbe.
Obvezna predaja i kolokviranje 3 projektne zadaće.

2.9. Praćenje rada studenata (upisati udio u ECTS bodovima za svaku aktivnost tako da ukupni broj ECTS bodova odgovara bodovnoj vrijednosti predmeta):

Pohađanje nastave

1,5

Istraživanje

 

Praktični rad

 

Eksperimentalni rad

 

Referat

 

 (Ostalo upisati)

 

Esej

 

Seminarski rad

 

 (Ostalo upisati)

 

Kolokviji

1,0

Usmeni ispit

1,5

 (Ostalo upisati)

 

Pismeni ispit

1,0

Projekt

 

 (Ostalo upisati)

 

2.10.    Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu

Kolokviji tijekom semestra:

-    3 kolokvija,

-    svaki kolokvij ima 5 teorijskih ili jednostavnijih problemskih pitanja na koja treba napisati kraći odgovor (do veličine jednog paragrafa),

-    kolokvij se piše 20 minuta

 

- bodovanje:

 -   ispravan odgovor boduje se s 5 bodova

 -   maksimalno bodova po kolokviju = 25

 -   ukupno maksimalno bodova = 75

 

-    za prolaz na kolokviju potrebno je osvojiti 13 bodova,

-    prolaz na prethodnom kolokviju uvjetuje pristupanje slijedećem,

 

- prolaz na sva tri kolokvija omogućuje oslobađanje od pismenog dijela ispita i to u ovisnosti od broja ostvarenih bodova:

 

- 39 - 48 bodova - ocjena dovoljan, oslobođenje pismenog dijela ispita u zimskom ispitnom roku,

- 49 - 58 bodova - ocjena dobar, oslobođenje pismenog dijela ispita u zimskom ispitnom roku,

- 59 - 68 bodova - ocjena vrlo dobar, oslobođenje pismenog dijela ispita u zimskom i ljetnom ispitnom roku

- 69 - 75 bodova - ocjena izvrstan, oslobođenje pismenog dijela ispitau zimskom i ljetnom ispitnom roku

 

Pismeni dio završnog ispita:

 

-    sastoji se iz 6 pitanja na koje je potrebno odgovoriti cjelovitim opsežnijim odgovorom,

-    točan odgovor na svako pitanje boduje se s jednim bodom (maksimalno 6 bodova) uz gradaciju ocjenjivanja na desetinku boda,

-    za prolaz na pismenom dijelu ispita potrebno je osvojiti 4 boda,

-    ocjena na pismenom dijelu ispita utvrđuje se na slijedeći način:

 

- 4,0 - 4,5 bodova: dovoljan (2)

- 4,6 - 5,0 bodova: dobar (3)

- 5,1 - 5,5 bodova: vrlo dobar (4)

- 5,6 - 6,0 bodova: izvrstan (5)

 

Usmeni dio završnog ispita:

 

-    sve studentice i studenti dužni su pristupiti usmenom dijelu ispita,

-    studentice i studenti odgovaraju na 3 - 5 pitanja

-    ocjenu usmenog dijela ispita formira nastavnik na osnovu ispravnosti i cjelovitosti odgovora na postavljena pitanja.

 

Ukupna ocjena formira se iz ocjene pismenog i usmenog dijela ispita kojoj svaki dio doprinosi 50%.

2.11.    Obvezna literatura (dostupna u knjižnici i putem ostalih medija)

Naslov

Broj primjeraka u knjižnici

Dostupnost putem ostalih medija

Bilajbegović, Lichtenegger, Hofmann-Wellenhof (1991). Osnovni geodetski radovi – suvremene metode – GPS, Tehnička knjiga Zagreb

8

Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger, Collins (2001). Global Positioning System, Theory and Application, Springer Verlag Wien, New York

1

 

Bačić (2014): predavanja u formi PPT 
prezentacija

-

Online na 
e-učenju

Bačić, Bašić (1997): Satelitska geodezija II, 
 Geodetski fakultet, interna skripta

-

Online na 
e-učenju

 

 

 

2.12.Dopunska literatura (u trenutku prijave prijedloga studijskoga programa)

Web stranica Katedre za satelitsku geodeziju Geodetskog fakulteta www.satgeo.geof.hr,
 Svemirski žurnal – e-novine Katedre za satelitsku geodeziju (izlazi u prosjeku dvotjedno),
 Web stranica Međunarodnog GNSS servisa (International GNSS Service –IGS) www.igscb.jpl.nasa.gov i
 Web stranica Europske GNSS agencije (European GNSS Agency – GSA) www.gsa.europa.eu.

2.13.Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje izlaznih kompetencija

Periodičko testiranje usvojenog teorijskog znanja studenata – 3 kolokvija.
 Periodičko testiranje usvojenog praktičnog znanja studenata – kolokviranje 3 zadataka prilikom predaje istih.
 Polaganje pismenog i usmenog dijela ispita.
 Samovrjednovanjem nastavnika i anketiranjem polaznika.

2.14.Ostalo (prema mišljenju

 predlagatelja)

Za izvođenje vježbi koristi se posebna mjerna oprema: dvofrekvencijski GNSS prijamnici (6 kom) i programski paketi za obradu GNSS mjerenja i računala u računaoni (15 kom). Vježbe se izvode na Srednjoškolskom igralištu te ulicama i trgovima oko zgrade Geodetskog fakulteta u realnim terenskim uvjetima što zahtijeva pozornost studentica i studenata, o čemu se posebno upozoravaju prije izvođenja vježbi.

1. GENERAL INFORMATION

1.1.  Course teacher

Željko Bačić

1.6. Year of the study programme

 III.

1.2. Name of the course

 Satellite positionig

1.7. Credits (ECTS)

 5

1.3. Associate teachers

Danijel Šugar
 Marijan Grgić
 Matej Varga

1.8. Type of instruction (number of hours L + S + E + e-learning)

 60 (30P-30V)

1.4. Study programme (undergraduate, graduate, integrated)

 Aforegraduate study

1.9. Expected enrolment in the course

 85

1.5. Status of the course

 Obligtory

1.10. Level of application of e-learning (level 1, 2, 3), percentage of online instruction (max. 20%)

 e-učenje razine 2

2. COUSE DESCRIPTION

2.1. Course objectives

 Adopting the theoretical and practical knowledge about Global Navigation Satellite Systems and their implementation in navigation and positioning with special emphasys on geodetic applications.

2.2. Course enrolment requirements and entry competences required for the course

 Passed course „Analysis and processing of geodetic measurements“
 Passed course „Geodetic reference frame“

2.3. Learning outcomes at the level of the programme to which the course contributes

Knowledge and understanding

Understand the role of geodesy, geoinformatics and spatial data in modern world, demonstrate competences in measuring systems, methods and technologies of measurement and spatial data collection.

Applying knowledge and understanding

Handle geodetic instruments and appropriate measuring equipment properly, and perform geodetic measurements.

Establish geodetic networks needed in surveying and stakeout in order to provide the required quality of the works performed in certain space.

Making judgements

Exercise appropriate judgements on the basis of performed calculation processing and interpretation of data obtained by means of surveying and its results.

Communication skills

Prepare official public documents, reports, graphic and cartographic presentations using the surveying results related to objects in space.

Learning and ethical skills

Keep pace with and adopt new technological achievements in the field of surveying, geoinformation systems and services based on the position, and the changes in regulations, norms and standards.

2.4. Learning outcomes expected at the level of the course (4 to 10 learning outcomes)

Students will:

-     overmaster the concepts of satellite positioning and their implementation in Global Navigation Satellite Systems (GNSS),

-     explaine satellite orbit and Keplerian as well as Newtonian laws,

-     describe satellite positioning systems, structure, types and propagation of GNSS signals as well as error sources,

-     distinct code and phase measurements and know different mathematical models used for apsolute and relative positioning,

-     overwhelm usage and plan, prepare and execute static and kinematic measurement with GNSS receivers,

-     compute and analyse GNSS measurements (base vectors), adjust the network and deliver technical report for the project in accordance to existing rules.

2.5. Course content broken down in detail by weekly class schedule (syllabus)

Course content (in two-hour lectures):

0. Course organization – presentation of teachers, course content, literature, course timetable, usage of e-learning, obligations and right of students, the ways of reviewing the knowledge, rules of behaviour and course statitstics in previous years.
1. Introduction to satellite positioning – concept, historical overview, satellite positioning systems in the past, present Global Navigation Satellite Systems (GNSS) (skort overview), fundamental equation of satellite positioning, advantages and limitations of satellite positioning systems.
2. Reference systems – fundamental equaiton of distance determination, coordinate systems (temeljna jednadžba određivanja udaljenosti, koordinatni sustavi (celestial and terrestrial), reference vectors motion, transformations between the systems, time scales, calender, GPS datum.
3. Satellite orbits – orbit determination accuracy influence on positioning accuracy, undisturbed satellite orbits, Kepler laws, Newton laws of motion, disturbed satellite orbits and disturbing accelerations, satellite tracking systems and orbit determination, parameters (ephemeries) for orbit path and satellite position computation.
4. Atmosphere and satellite signal propagation – atmosphere structure, electromagnetic signals and their propagation through the atmosphere, phase and group velocity, ionospheric refraction, total electron content (TEC) and elimitation of TEC effect, tropospheric refraction, multipath, shift and variation of antenna phase center.

5. Global positioning system (GPS) – definition, history of GPS, segments, space segment, satellite categories and characteristics, satellite signal, control segment, restrictions of accuracy and access, user segment, receivers, user services.

6. Other GNSS systems – Russian GLONASS system (configuration, satellites, signals, segments, services, status), European Galileo system (foreseen configuration, services, status), Chinese Beidou 2 system (configuration, services, status), Indian IRNSS system (configuration, services, status) and Japanese QZSS system (configuration, services, status).

7. GPS signals and observables – oscilators, signal components, PRN codes and their characteristics, signal processing, GPS receiver antennas, signal processing techniques, observables: code ranges, phase ranges, observable acquistion.

8. Biases and noise, data combinations, mathematical models – observation biases and noises, its sources and characteristics, Standard Positioning Sevice, biases and noises character. Data combinations: linear phase combinations, phase and code pseudoranges combinations. Mathematical models: point positioning, diferential positioning, relative positioning .

9. Relative positioning and GPS measurement – phase differences: single-, double- and triple-differences, phase differences correlation. Static and kinematic relative positioning, initialization of kinematic measurement. Measurement techniques, parameters, single point positioning, differential GPS, relative positioning: static, fast static, kinematic, pseudokinematic, real-time kinematic.

10. Planning and execution of GNSS measurement – network design, observation window definition, sesion definition, field reconnaissance, organizational design. Surveying procedure: equipment calibration, observation, controls. Regulations prescribing usage of GNSS for surveying measurement.

11. GNSS data processing I – data transfer, cycle slip detection and repair, software packages for GNSS measurements, baseline adjustement, static measurement computation, kinematic measurement computation, measurement computation quaility control, vector processing optimization.

12. GNSS data processing II – software packages for GNSS network adjstement, correlation and choosing vectors, GNSS network adjustement, quality control, technical report, content of technical report, regulations.

13. Permanent GNSS networks, augmented GNSS, services – permanent GNSS network concepts, their development and characteristics, services provided, Croatian permanent GNSS network CROPOS, overview of augmented GNSS systems, their purpose and characteristics, GNSS services, GNSS publications.

 Exercise (according to tasks inside of practical proejct):
1. task– preparation, execution and computation of static measurement (12 hours) – becoming familiar with the equipment, fieldwork planning, preparation of equipment, surveying with GNSS, becoming familiar with the software package, data dowload, creating project, baseline computation, interpretation of results and drafting first part of tehnical report.
2. task - preparation, execution and computation of kinematic measurement (8 hours) – fieldwork plannin, preparation of equipment, surveying with GNSS, data downlaoda, creating project, baseline computation, interpretation of results and drafting second part of tehnical report.
3. task – preparation and adjustement of measured GNSS network (8 hours) – project preparation, network configuration (elimination og correlated measurements), adjustement with elimination of gross errors, interpretation of results and drafting third part of tehnical report.

2.6. Format of instruction:

 lectures

 seminars and workshops

 exercises

 on line in entirety

 partial e-learning

 field work

 independent assignments

 multimedia and the internet

 laboratory

 work with mentor

 team work

2.7. Comments:

6 out of 30 hours of excersises is conducted outdoor (field excersises – GNSS equipment measurement)

2.8. Student responsibilities

 
 Obligatory presence on 70% of lectures.
 Obligatory presence on 70% of exercise.
 Obligatory delivery and successfull prelimiray exam when delivering 3 project tasks.
     

2.9. Screening student work (name the proportion of ECTS credits for each activity so that the total number of ECTS credits is equal to the ECTS value of the course )

Class attendance

1,5

Research

     

Practical training

     

Experimental work

     

Report

     

      (other)

     

Essay

     

Seminar essay

     

      (other)

     

Tests

1,0

Oral exam

1,5

      (other)

     

Written exam

1,0

Project

     

      (other)