UNIWERSYTET MORSKI W GDYNI - WYDZIAŁ NAWIGACYJNY
Nr: Przedmiot: ASTRONAWIGACJA
Kierunek / Poziom kształcenia: NAWIGACJA / PIERWSZEGO STOPNIA
Forma studiów: STACJONARNE / NIESTACJONARNE
Profil kształcenia: PRAKTYCZNY
Specjalność: TRANSPORT MORSKI
SEMESTR ECTS Liczba godzin w tygodniu Liczba godzin w semestrze
W C L P S W C L P S
II 1 5 10
III 2 15 15
IV 3 15 20
Razem w czasie studiów: 80

Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji (jeśli dotyczy przedmiotu)

1 Zakres wiedzy z matematyki, fizyki i nawigacji

Cele przedmiotu

1 W wyniku szkolenia osoba szkolona powinna uzyskać wiedzę w zakresie prowadzonych obserwacji i obliczeń związanych wyznaczeniem astronomicznej linii pozycyjnej i innych obliczeń związanych z ruchem ciał niebieskich.
2 W wyniku szkolenia osoba szkolona powinna uzyskać umiejętności w zakresie wyznaczanie pozycji statku poprzez obserwacje ciał niebieskich, określanie ich dokładności; obliczanie wartość poprawki kompasów;

Efekty kształcenia dla całego przedmiotu (EKP) – po zakończeniu cyklu kształcenia

EKP1 Ma wiedzę w zakresie matematyki, fizyki, astronomii i nawigacji niezbędną do formułowania i rozwiązywania typowych prostych zadań związanych z obliczeniem elementów ALP i jej wykreśleniem. K_W01, K_W13,
EKP2 Potrafi uzyskiwać informacje z wydawnictw i pomocy nawigacyjnych oraz innych źródeł informacji, integrować je dokonywać ich interpretacji oraz wyciągać wnioski i formułować opinie. K_U01, K_U12,
EKP3 Potrafi dokonać analizy i wybrać właściwą metodę rozwiązania postawionego problemu w zakresie stosowanych metod astronawigacyjnych. K_U11, K_U15,

Treści programowe

Semestr II
Lp. Zagadnienia Liczba godzin Odniesienie do EKP dla przedmiotu Odniesienie do RPS
W C L P S
1
Semestr III
Lp. Zagadnienia Liczba godzin Odniesienie do EKP dla przedmiotu Odniesienie do RPS
W C L P S
1Astronomiczne podstawy astronawigacji. Układ Słoneczny, gwiazdy. Orbity, odległości i inne parametry fizyczne ciał niebieskich (CN). Jasności CN. Gwiazdy i gwiazdozbiory - nazewnictwo. CN jako punkty do wyznaczania pozycji obserwowanej - geocentryczne traktowanie świata w astronawigacji. [STCW: 9.1/8.1.]2EKP19.1.8.1
2Układy współrzędnych astronomicznych. Układ współrzędnych horyzontalnych. Układ współrzędnych równikowych absolutnych (II). Układ współrzędnych równikowych lokalnych (miejscowych) (I).1EKP19.1.8.2, 9.1.8.3
3Trójkąt paralaktyczny. Graficzne rozwiązywanie trójkątów sferycznych, określanie współrzędnych równikowych i horyzontalnych, zasady rysowania biegunów i stron świata przy graficznym przechodzeniu pomiędzy układami. Określanie wysokości CN na I wertykale, i na południku miejscowym. Określanie azymutów wschodów i zachodów CN. Określanie kątów godzinnych w momentach wschodów, zachodów i przejść CN przez I wertykał. Określanie widoczności CN. Analityczne rozwiązywanie trójkątów sferycznych, obliczanie wysokości i azymutów CN (wzory), obliczanie azymutów astronomicznych wschodów i zachodów CN, obliczanie momentów astronomicznych wschodów, zachodów i przejść CN przez I wertykał za pomocą obliczania kątów godzinnych wyżej wymienionych momentów. Obliczanie warunków widoczności CN. Zastosowanie kalkulatorów do obliczeń. Mianowanie azymutów w systemach ćwiartkowym i połówkowym.12EKP1, EKP29.1.8.4, 9.1.8.5
4Ruch CN w funkcji czasu i położenia obserwatora (φ). Podział CN na okołobiegunowe i wschodząco – zachodzące. Astronomiczne wschody i zachody CN - azymuty i momenty (kąty godzinne). Świty i zmierzchy nawigacyjne i cywilne – momenty. Przejścia CN przez I wertykał - wysokości i momenty. Przejścia CN przez południk miejscowy - momenty, azymuty i wysokości kulminacji górnych i dolnych. Obliczanie szerokości z kulminacji.2EKP1, EKP29.1.8.4, 9.1.8.5
5Czas w astronawigacji. Czas słoneczny prawdziwy i średni (LMT) jako kąty godzinne Słońca liczone od dołowania. Czas gwiazdowy - kąt godzinny punktu Barana. Czas uniwersalny (UT, GMT). Czas strefowy (TS), strefy czasowe i linia zmiany daty. Zależności pomiędzy, UT, LMT i TS. Chronometr i okrętowa służba czasu. Kalendarz. Obliczenia związane z czasem w astronawigacji - obliczanie zależności pomiędzy UT, LMT i TS, obliczanie numeru strefy (S), zmiana czasu i daty, czas okrętowy (TO), stan chronometru (ST) i jego chód dobowy (ω), przybliżone i dokładne ustalanie momentu i daty obserwacji na podstawie wskazań chronometru i TS momentu obserwacji.11EKP1, EKP29.1.8.6, 9.1.8.7
6Morski Rocznik Astronomiczny - Nautical Almanac (NA). Konstrukcja rocznika i podstawy teoretyczne wartości liczbowych zamieszczonych w NA. Współrzędne równikowe: Słońca, Księżyca, punktu Barana i gwiazd. Tabele przyrostów kątów godzinnych i deklinacji. Tabele poprawek szerokościowych i długościowych do obliczania momentów zjawisk astronomicznych. Widoczności planet (diagram). Kalendarze. Poprawki zmierzonych wysokości ciał niebieskich. Obliczenia w oparciu o dane z Nautical Almanac współrzędnych równikowych cn i punktu Barana na pełne godziny UT oraz uwzględnianie przyrostów do momentu obserwacji. Retardacja (akceleracja). Obliczanie momentów zjawisk astronomicznych - widocznych (wschody i zachody Słońca i Księżyca, świty i zmierzchy nawigacyjne i cywilne). Wykorzystanie NA przy identyfikacji planet i mniej jasnych gwiazd.12EKP2, EKP39.1.8.8
7Sekstant, teoria i budowa, pomiary wysokości ciał niebieskich. Teoria i budowa. Błędy przypadkowe, ich określanie i eliminacja. Błędy systematyczne - ocena i eliminacja. Wpływ warunków obserwacji na mierzone wysokości ciał niebieskich. Obniżenie widnokręgu wynikające z geometrii Ziemi oraz różnic wartości temperatury powietrza i wody. Refrakcja. Widoczny promień ciała niebieskiego. Paralaksa ciała niebieskiego. Technika mierzenia kątów pionowych i poziomych. Odczyty pomiarów. Ocena i eliminacja błędów. Poprawianie zmierzonych wysokości ciał niebieskich za pomocą, tablic nawigacyjnych (TN), rocznika astronomicznego (NA) i wzorów aproksymacyjnych.12EKP1, EKP2, EKP39.1.8.9, 9.1.8.10
8Odwzorowania kartograficzne w astronawigacji. Odwzorowanie płaszczyznowe (azymutalne) poprzeczne i normalne - siatka stereograficzna.1EKP1
9Tablice specjalne do obliczania wysokości i azymutów. Obliczanie wysokości i azymutów za pomocą HD 605 - metoda standardowa i pełna, aproksymacja alp za pomocą siecznej. Identyfikacja CN za - pomocą tablic HD 605 i NA.2EKP2, EKP39.1.8.11, 9.1.8.12, 9.1.8.14
10Identyfikacja gwiazd i planet. Identyfikacja wizualna – astrognozja. Płaski identyfikator gwiazdowy (NP323). Globusy gwiazdowe. Tablice do obliczania wysokości i azymutów. Odwzorowania kartograficzne. Dobór gwiazd i planet do obserwacji astronawigacyjnych. Identyfikacja gwiazd i planet za pomocą metod wizualnych, identyfikatorów, globusów gwiazdowych i siatki stereograficznej. Przygotowanie nawigatora do obserwacji - dobór gwiazd i planet.11EKP1, EKP2, EKP39.1.8.15
11Okrąg pozycyjny. Rzut CN na Ziemię - biegun oświetlenia. Porównanie trójkąta paralaktycznego na niebie i na Ziemi. Astronomiczna linia pozycyjna ALP jako fragment okręgu pozycyjnego. Metody określania ALP: wysokościowa (Marcq St Hilaire), długościowa i szerokościowa. Zniekształcenia odwzorowawcze. Aproksymacja okręgu pozycyjnego za pomocą, stycznej lub siecznej. Obliczanie i wykreślanie elementów ALP. Mapa, plotting, południk konstrukcyjny. Szczególne przypadki obliczania i wykreślania alp: z obserwacji przypołudnikowych, z Gwiazdy Biegunowej (αUMi). Bezpośrednie wykreślanie okręgu pozycyjnego na mapie, z rzutu CN na Ziemie.22EKP1, EKP2, EKP39.1.8.12
12Uwzględnianie wpływu ruchu statku na wysokość CN - sprowadzanie obserwacji do wspólnego zenitu i jego ograniczenia (obserwacje niejednoczesne). Sprowadzanie obserwacji do wspólnego zenitu, graficzne i analityczne.1EKP1, EKP2, EKP39.1.8.17
13Pozycja obserwowana – Po(φo, λo). Graficzne określanie pozycji obserwowanej z 2 ALP. Graficzne określanie pozycji obserwowanej z 3 ALP, trójkąt błędów, jego analiza i określanie współrzędnych geograficznych. Pary ALP, linie ekwiwalentne. Graficzne określanie pozycji obserwowanej z 4 ALP. Graficzne określanie Po(φo, λo) z n ALP. Analiza wieloboku błędów.13EKP1, EKP2, EKP39.1.8.17, 9.1.8.18
Semestr IV
Lp. Zagadnienia Liczba godzin Odniesienie do EKP dla przedmiotu Odniesienie do RPS
W C L P S
1Błędy w astronawigacji - powstawanie i ich klasyfikacja.2EKP1, EKP2, EKP39.1.8.1
2Błędy grube(omyłki), ich wykrywanie i eliminacja. Błędy systematyczne, ich określanie i eliminacja. Błędy przypadkowe i ich określanie.2EKP19.1.8.1
3Określanie błędów przypadkowych ALP i Po(φo, λo). Seria pomiarów wysokości, sprowadzanie obserwacji do wspólnego momentu, uśrednianie serii, oszacowanie błędu przypadkowego. Błędy przypadkowe pomiarów. Błędy przypadkowe ALP i Po(φo, λo) z 2, 3 oraz z wielu ALP. Błąd średni Po(φo, λo). Sprowadzanie serii obserwacji do wspólnego momentu i uśrednianie jej. Obliczanie błędów przypadkowych z serii pomiarów wysokości i serii pomiarów błędu indeksu. Obliczanie błędów ALP i Po(φo, λo) z 2, 3 i więcej ALP.22EKP2, EKP39.1.8.10, 9.1.8.17
4Analityczne określanie Po(φo, λo). Analityczna postać alp jako prostej na płaszczyźnie. Analityczne określanie Po(φo, λo) z 2 ALP. Analityczne określanie Po(φo, λo) i błędu systematycznego z 3 ALP. Analityczne określanie Po(φo, λo) z wielu ALP .Rozwiązywanie układu kilku równań z dwiema niewiadomymi - metoda najmniejszych kwadratów (MNK) elementy elipsy błędów. Analityczne obliczanie Po(φo, λo) z 2 ALP. Analityczne obliczanie Po(φo, λo) i błędu systematycznego Po(φo, λo) z układu kilku ALP. Zastosowanie MNK, obliczanie elementów elipsy błędów.38EKP2, EKP39.1.8.4
5Algorytmizacja obliczeń astronawigacyjnych. Zastosowanie prostych kalkulatorów do obliczeń elementów ALP. Kalkulatory programowalne do obliczeń ALP. Minikomputery - programy obliczeń elementów ALP oraz Po(φo, λo) i identyfikacji gwiazd i planet. Obliczanie elementów ALP za pomocą kalkulatorów programowalnych. Obliczenie Po(φo, λo). Układanie i korzystanie z gotowych programów obliczeń Po(φo, λo) z obserwacji astronawigacyjnych. Programy identyfikacji gwiazd i planet.48EKP2, EKP39.1.8.20
6Przygotowanie do obserwacji astronomicznych. Obliczanie całkowitej poprawki kompasu cp z obserwacji astronomicznych.12EKP2, EKP39.1.8.19
7Miejsce astronawigacji we współczesnej nawigacji morskiej.1EKP2, EKP3

Metody weryfikacji efektów kształcenia (w odniesieniu do poszczególnych efektów)

Symbol EKP Test Egzamin ustny Egzamin pisemny Kolokwium Sprawozdanie Projekt Prezentacja Zaliczenie praktyczne Inne
EKP1 XXXX
EKP2 XXX
EKP3 XXXX

Kryteria zaliczenia przedmiotu

Semestr Ocena pozytywna (min. dostateczny)
II80% kolokwia w czasie semestru, 20% obecność na zajęciach.
III80% kolokwia w czasie semestru, 20% obecność na zajęciach.
IV80% kolokwia w czasie semestru, 20% obecność na zajęciach.

Nakład pracy studenta

Forma aktywności Szacunkowa liczba godzin na zrealizowanie aktywności
W C L P S
Godziny kontaktowe353015
Czytanie literatury25205
Przygotowanie do zajęć laboratoryjnych, projektowych55
Przygotowanie do egzaminu, zaliczenia1055
Opracowanie dokumentacji projektu/sprawozdania
Uczestnictwo w zaliczeniach i egzaminach442
Udział w konsultacjach442
Łącznie godzin786834
Łączny nakład pracy studenta180
Liczba punktów ECTS321
Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu6
Obciążenie studenta związane z zajęciami praktycznymi20
Obciążenie studenta na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich100

Literatura

Literatura podstawowa
Admiralty Manual of Navigation, vol II vol III, 1955. London: H.M.S.O.
Cotter Ch.H., 1969. The Complete Nautical Astronomer. London: Hollis and Carter.
Jurdziński M., Szczepanek Z., 1975. Astronawigacja. Gdańsk: Wydawnictwo Morskie.
Piskorz K., 2001. Trygonometria sferyczna. Gdynia: Fundacja Rozwoju WSM.
Szczepanek Z., 1972. Praktyczna astronomia morska. Gdynia: Wydawnictwo WSMW.
Szczepański M., 1989. Podstawy astronawigacji. Gdynia: Wydwnictwo Uczelniane WSM.
Literatura uzupełniająca
Borchardt K., 2007. Astronawigacja. Gdynia: Oficyna wydawnicza miniatura.
Titov R.J., Fain G.J., 1984. Morechodnaja astronomija. Moskva: Izdat. Transport.
Żołnieruk D., 2001. Astronawigacja. Gdynia: AMW Gdynia.
Weintrit A., 2002. Ocena dokładności pozycji w nawigacji morskiej. Gdynia: Fundacja Rozwoju AM.


Prowadzący przedmiot

Tytuł/stopień, imię, nazwisko Jednostka dydaktyczna
1. Osoba odpowiedzialna za przedmiot:
mgr Marek Szczepański KN
2. Pozostałe osoby prowadzące zajęcia:
mgr Marek Szczepański KN
Pobierz w wersji PDF