Helymeghatározó és navigációs szolgáltatások és alkalmazások

A tantárgy angol neve: Location-based and Navigational Services and Applications

Adatlap utolsó módosítása: 2009. október 30.

Tantárgy lejárati dátuma: 2012. július 2.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Mérnök informatikus szak

Villamosmérnöki szak

Szabadon választható tantárgy

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VITMJV35   4/0/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Heszberger Zalán Tamás,
4. A tantárgy előadója
 Név: Beosztás: Tanszék, Intézet:
 Dr. Heszberger Zalán egy. adjunktus TMIT
 Németh Krisztián egy. tanársegéd TMIT
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVITMAV35") )
VAGY
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVITMM324") )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:
A tantárgyat témaütközés miatt nem veheti az fel, aki az alábbi tárgyak bármelyikét már teljesítette:  
Navigációs szolgáltatások és alkalmazások (VITMM324)
Helymeghatározó és navigációs szolgálatok és alkalmazások (VITMAV35)
7. A tantárgy célkitűzése

Átfogó mérnöki ismeretek nyújtása az igen gyorsan terjedő új, innovatív navigációs és helymeghatározó szolgáltatások elmélete és gyakorlata terén. A helymeghatározó és navigációs rendszerek alapszolgáltatása a felhasználó/objektum pozíciójának meghatározása. A pozícióhoz kapcsolódóan a különböző rendszerek más és más további szolgáltatásokat nyújtanak, pl.: navigáció, mobilok erőforrás használata, lokalizáción alapuló szolgáltatások, biztonsági és vészhelyzeti szolgáltatások. A tantárgy betekintést nyújt a helymeghatározó és navigációs rendszerek elméletébe, tárgyalja a kültéri (műholdas és cellás mobil) és a beltéri helymeghatározási technológiákat és módszereket; majd alkalmazásokon és esettanulmányokon keresztül bemutatja ezek lehetséges felhasználását.

A tananyag elsajátítása rendszerszemléletű és alkalmazás orientált tudást biztosít a témakörben.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. hét

Hely alapú szolgáltatások vagy LBS (Location Based Services) – bevezetés. Az LBS főbb területei és a komponensek átfedése. Az LBS tipikus jellemzői, a szolgáltatás folyamata, információáramlás. Pull és push szolgáltatástípusok. LBS szolgáltatások osztályozása alapvető jellemzők alapján. Kontextus alapú szolgáltatások.   Az LBS működésének vázlatos áttekintése.

2. hét

LBS komponensek, a GIS (Geographic Information Services) adatbázisok, szolgáltatási értéklánc. Kommunikációs hálózatok és pozícionálás kapcsolata. Pozícionálási technikák, pontosság, egyéb jellemzők.  Területi földrajzi adatbázisok, GIS. Földrajzi információk absztrakciós szintjei. GIS téradat ábrázolási módok. Relációs GIS adatbázisok típusai, rétegezett adattárolás. LBS szolgáltatási értéklánc felépítése, egyes komponensek szerepe.

3. hét

Személyes adatok védelme (privacy), LBS alkalmazások, koordináta rendszerek. LBS privacy. Mobil hálózati helyzetmenedzsment és az LBS. Privacy megoldások, szintek, állapotok. Biztonságos kommunikáció az LBS alkalmazásokban. Titkosítás szabályozása. Szabályrendszer terjesztés, anonimizáció, tartalom elfedés. Alkalmazási példa: Dugóinformáció (TMS).

4. hét

Hely fogalma, fizikai és virtuális hely. Térbeli hely komponensek: Koordináta, dátum, projekció. Elipszoid koordináta rendszer. Horizontális és vertikális dátum. Globális ás lokális dátumok kapcsolata. Magassági adatok típusai. Térkép projekciók, torzítások. Tranzverzális merkátor projekció, UTM.  Pozícionálás mérési módszerek és infrastruktúra kapcsolata.

5. hét

Pozícionálási típusok, legfontosabb jellemzők. Közelségérzékelés, körkörös és hiperbólikus háromszögelés, irányszögmérés, differenciális pozíciószámítás, mintaillesztés, hibrid megoldások.  Pontosságszámítási eljárások bemutatása. Távolságmérési technikák. Órák pontossága. Pozíció pontosság és precízió, irányfüggés, hibaforrások bemutatása.

6. hét

Műholdas helymeghatározás. A műholdak rendszere és adatai GNSS helymeghatározás, elméleti alapok. Alkalmazási körök: NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo és EGNOS rendszer. A GPS és a Galileo kapcsolata. GNSS alkalmazások: közlekedés, légiforgalmi eljárások, nagypontosságú mérések, geodéziai mérések, életvédelmi és mentési alkalmazások.

7. hét

ZH írás

GPS frekvenciák, kódok és vivők. Kódokkal szemben támasztott követelmények. Órák típusai pontossági feltételek, órakorrekció. Alapvető frekvenciák. GPS jelstruktúra, C/A és P kódok, modulációk típusai. Navigációs üzentek felépítése. Pályakorrekciók, Kepleri pályaadatok.

8. hét

Helymeghatározás műhold jelekkel. Kódmérés, fázismérés. Pontosság meghatározása. Fázismérés – fáziskövetés, hibák és többértelműség kiejtése, cikluscsúszás. Sebesség meghatározási eljárások. GPS hibák és hibaforrások. Műhold óra és pályahiba. Ionoszféra és troposzféra hatása. Műhold szög maszkolás. Többutas terjedés, jelek vételével kapcsolatos hibák, antennahibák.

9. hét

Műhold geometria, pontossághígulás (DOP), GDOP geometria lényege tipikus jellemzői, megoldási lehetőségek. Differenciális javításokkal (DGPS) kapcsolatos technikák. Relatív GPS fázismérés, statikus fázismérés, kinematikus fázismérés bemutatása. Utófeldolgozás, valós idejű feldolgozás. A feldolgozási technikák közötti kapcsolatok bemutatása, elemzése.

10. hét

GLONASS és Galileo részletes bemutatása. GLONASS fejlesztések, előnyök, hátrányok. Galileo program fázisai, fejlesztési ütemterv, szolgáltatási szintek, általános komponensek. Galileo és NAVSTAR kapcsolata. Galileo pozícionálás pontosság bemutatása és elemzése. Szolgáltatások a Galileo és más GNSS ill. nem GNSS rendszerek kombinálásából. Galileo űr ill. vezérlési szegmens. GPS piacok összehasonlítása.

11. hét

GPS alkalmazások: Földtani, térinformatikai, fotógrammetrikai, építőmérnöki, bányamérnöki, hidrológiai és környezetvédelmi, aeronómiai és meteorológiai, mezőgazdasági, erdészeti, katonai. Kézi navigációs készülékek fejlődése ill. kézi GPS vevők térképes és integrált szolgáltatásai és jellemzői. GPS vevők szabadidő és sporttevékenységben.

12. hét

GPS vevők navigációs adatai: szárazföldi, légi, tengeri. Járműkövetés és járműnavigáció. Intelligent Vehicle Highway System (IVHS). Tengeri és vizi navigáció. A fejlődés lehetséges irányai – GPS:  katonai igények, polgári hozzáférés korlátozása, az katonai M kód, polgári igények. GLONASS-M és GLONASS-K. 

13. hét

Mozgás menedzsment cellás hálózatokban. Cellás pozícionálási technikák, a guard time és timing advance management fogalma és szerepe. Serving Mobil Location Center (SMLC). Enhanced Observed Time Difference (E-OTD) elve, mérések bemutatása. Bázisállomások közötti (RIT) mérések és a drift. Uplink Time Difference of Arrival (U-TDoA) bemutatása, folyamata, konfiguráció. Helymeghatározás az UMTS-ben.

14. hét

Beltéri pozícionálási technikák és algoritmusok és pozícionálási rendszerek. WiFi alapú helymeghatározás. Konkrét rendszerek részletes bemutatása: a MIT Cricket platform, az Ekahau pozíconáló rendszer, Intel Place Lab, Microsoft RADAR, Rosum TV, AeroScout, Blip Systems.

Zh pótlás/elővizsga

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás
10. Követelmények
  • A szorgalmi időszakban: 1 zárthelyi dolgozat
  • A vizsgaidőszakban: írásbeli vagy szóbeli vizsga
  • Elővizsga az utolsó órán a ZH eredmények alapján (10%).
11. Pótlási lehetőségek

Sikertelen zárthelyi a szorgalmi időszakban a pótzárthelyin pótolható.
A sikertelen (pót)zárthelyi a pótlási héten különeljárási díj ellenében egy további kijelölt alkalommal pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek

Igény szerint, az oktatóval egyeztetve.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
  1. Ádám, Bányai, Borza, Busics, Kenyeres, Krauter, Takács: Műholdas helymeghatározás, Műegyetemi Kiadó, 2004, ISBN: 9634207901
  2. Axel Küpper: Location-Based Services: Fundamentals and Operation, John Wiley & Sons, 2005, ISBN: 0470092319
  3. Krzysztof W. Kolodziej and Johan Hjelm: Local Positioning Systems: LBS Applications and Services, CRC Taylor and Francis, ISBN: 0849333490
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra 56
Félévközi készülés órákra 20
Felkészülés zárthelyire 22
Házi feladat elkészítése  -
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása  -
Vizsgafelkészülés 22
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
 Név: Beosztás: Tanszék. Intézet:
 Dr. Erényi István címz. egy. docens MIT
 Dr. Heszberger Zalán egy. adjunktus TMIT
 Németh Krisztián egy. tanársegéd TMIT
 Dr. Paller Gábor címz. egy. docens TMIT
 Dr. Szabó Róbert egy. docens TMIT