“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原理”課程英文教學(xué)改革初探

【摘要】本文討論了我?！叭蛐l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原理”課程進(jìn)行英文教學(xué)改革的一些探索，從教學(xué)內(nèi)容、教材編寫、考核方式等方面對(duì)課程進(jìn)行英文教學(xué)改革，取得了較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】GNSS系統(tǒng)? 北斗系統(tǒng)? 本科課程教學(xué)? 英文教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2020）19-0230-02

一、引言

衛(wèi)星導(dǎo)航定位與授時(shí)技術(shù)發(fā)展迅猛，其應(yīng)用日益普及。全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS），除了最早建成的美國的GPS系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)外，歐洲的Galileo系統(tǒng)和中國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱BeiDou系統(tǒng)）也正在全球組網(wǎng)。衛(wèi)星導(dǎo)航定位與授時(shí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，必對(duì)“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原理”課程教學(xué)模式的改革產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用[1]。本文介紹了“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原理”課程英文教學(xué)改革的一些探索，借鑒國外GNBSS系統(tǒng)原理優(yōu)秀課程及我校的航空航天特色，重新調(diào)整了課程教學(xué)內(nèi)容，新增航空航天應(yīng)用和BeiDou系統(tǒng)部分的內(nèi)容;認(rèn)真篩選并撰寫英文教材，以求最具系統(tǒng)性和科學(xué)性;優(yōu)化考核方式，全面考查學(xué)生的綜合能力。

二、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整

“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原理”作為我校精密儀器與導(dǎo)航控制等專業(yè)的專業(yè)課，考慮到大部分學(xué)生畢業(yè)后將從事與航空航天相關(guān)的工作，而衛(wèi)星導(dǎo)航作為航空航天重要的導(dǎo)航方式之一，隨著我國BeiDou系統(tǒng)的全球組網(wǎng)完成，北斗導(dǎo)航技術(shù)必將在航空航天領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用?；谏鲜隹紤]，我們對(duì)“全球衛(wèi)星導(dǎo)航原理”課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精心調(diào)整，以求課程內(nèi)容既清楚交待GNSS系統(tǒng)的基本概念、理論和方法，又能同時(shí)關(guān)注最新GNSS系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)態(tài);既交待GNSS在導(dǎo)航定位與授時(shí)等方面的基礎(chǔ)應(yīng)用，又突出GNSS在航空航天領(lǐng)域的特色應(yīng)用;既涵蓋各GNSS系統(tǒng)的進(jìn)程，又突出我國BeiDou系統(tǒng)的特點(diǎn)。基于上述原則，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整主要從夯實(shí)基礎(chǔ)理論、注重衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)處理和航空航天應(yīng)用、突出我國BeiDou系統(tǒng)等三個(gè)方面著手：

1.結(jié)合基本理論與最新動(dòng)態(tài)

文獻(xiàn)[2， 3]由美國GPS導(dǎo)航領(lǐng)域權(quán)威專家著述，涵蓋的內(nèi)容較為全面，但是由于文獻(xiàn)出版時(shí)間早，未能包含我國BeiDou系統(tǒng)和最新的GNSS系統(tǒng)發(fā)展等方面內(nèi)容。因此，我們確定采用基本理論與最新發(fā)展相結(jié)合的方式，以文獻(xiàn)[2-4]為基本理論參考，重點(diǎn)幫助學(xué)生建立GNSS系統(tǒng)的基本概念，理解GNSS時(shí)空參照系統(tǒng)、GNSS接收機(jī)原理、GNSS信號(hào)處理、PVT解算原理以及不同GNSS系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式，并且將GPS現(xiàn)代化升級(jí)、GLONASS和Galileo系統(tǒng)新進(jìn)展、以及BeiDou系統(tǒng)原理等內(nèi)容新加到教學(xué)內(nèi)容中。除此之外，緊密圍繞GNSS最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)和關(guān)注的問題組織教學(xué)內(nèi)容，如衛(wèi)星導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組合、GNSS信號(hào)干擾與抑制、電離層擾動(dòng)與監(jiān)測(cè)等，讓學(xué)生們既能掌握基礎(chǔ)知識(shí)，又可以拓寬視野、了解GNSS最新動(dòng)態(tài)。

2.注重GNSS航空航天應(yīng)用特殊性

對(duì)于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)航空應(yīng)用，主要涉及民用航空和軍用航空兩個(gè)方面。在民用航空方面，國際民航組織提出的基于性能的導(dǎo)航概念正按計(jì)劃有序的在全世界范圍內(nèi)推進(jìn)。這就要求GNSS技術(shù)在民航中的應(yīng)用除了常規(guī)應(yīng)用中關(guān)注的定位精度和導(dǎo)航實(shí)時(shí)性外，還必須讓學(xué)生深刻理解GNSS的可用性、連續(xù)性和完好性等特殊概念。在航空軍事方面，針對(duì)航空器高機(jī)動(dòng)性、GNSS信號(hào)易受壓制和欺詐干擾的問題，增加GNSS航空和軍事應(yīng)用及GNSS信號(hào)面臨威脅的相關(guān)內(nèi)容。重點(diǎn)幫助學(xué)生了解針對(duì)GNSS信號(hào)的抗干擾原理，以及高機(jī)動(dòng)環(huán)境下衛(wèi)星信號(hào)處理方法。提高學(xué)生對(duì)GNSS系統(tǒng)在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中重要地位的認(rèn)知，掌握GNSS抗干擾的基本方法。隨著航天技術(shù)迅猛發(fā)展，GNSS技術(shù)在航天領(lǐng)域內(nèi)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。GNSS能夠提供導(dǎo)航、測(cè)速和授時(shí)服務(wù)，可用于航天器的各個(gè)階段，如航天器發(fā)射、精密軌道確定、航天器實(shí)時(shí)導(dǎo)航與姿態(tài)控制、航天器組網(wǎng)等[5]。然而，GNSS航天應(yīng)用也將面臨更復(fù)雜環(huán)境，航天器將處于高動(dòng)態(tài)、強(qiáng)輻射及干擾環(huán)境中，GNSS信號(hào)具有多普勒頻移較大、衛(wèi)星切換快、掩星環(huán)境下信號(hào)弱、電離層延時(shí)大等特點(diǎn)。航天器還對(duì)GNSS模塊的體積及功耗有非常高的要求。增加衛(wèi)星導(dǎo)航在航天應(yīng)用方面內(nèi)容重點(diǎn)幫助學(xué)生了解航天應(yīng)用的特殊性和掌握高動(dòng)態(tài)下的衛(wèi)星信號(hào)快速捕獲跟蹤和高精度定位技術(shù)。

3.突出BeiDou系統(tǒng)

GNSS系統(tǒng)是全球性公共資源，多GNSS系統(tǒng)兼容與互操作已成為衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。我國BeiDou系統(tǒng)是著眼于我國國家安全與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，自主建設(shè)和運(yùn)行的GNSS系統(tǒng)，可提供全天時(shí)、全天候、高精度的導(dǎo)航定位與授時(shí)服務(wù)。我國秉持“中國的北斗，世界的北斗”的理念，服務(wù)“一帶一路”，積極推進(jìn)BeiDou系統(tǒng)國際合作。要實(shí)施“北斗走出去”戰(zhàn)略，最有效的方法之一是發(fā)揮高校的人才培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)，加快GNSS專業(yè)人才培養(yǎng)，使BeiDou系統(tǒng)真正走向世界[6]。因此，課程組通過對(duì)BeiDou系統(tǒng)官網(wǎng)的英文資料（北斗系統(tǒng)白皮書、空間信號(hào)接口控制文件、應(yīng)用案例、發(fā)展報(bào)告、公開服務(wù)性能規(guī)范等）進(jìn)行精心整理，在課程內(nèi)容中重點(diǎn)突出北斗系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容。重點(diǎn)幫助學(xué)生了解北斗系統(tǒng)的建設(shè)、組成、關(guān)鍵技術(shù)、特點(diǎn)和應(yīng)用。

三、英文教材撰寫

英文教材是英文教學(xué)的先行條件，選擇或撰寫適合的英文教材尤為重要。課程改革之初，在調(diào)研、收集國外同類教材的基礎(chǔ)上，以[2-4， 7]這四本著作為基礎(chǔ)，融合其他優(yōu)秀參考資料，編寫了“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原理”課程的英文講義。該講義經(jīng)過多輪試用后，于2017年正式出版為英文教材[8]。該教材涵蓋的內(nèi)容全面、豐富，不僅講解了GNSS的基本理論，包括：時(shí)空參照系統(tǒng)、無線電導(dǎo)航方法、GNSS信號(hào)和電文結(jié)構(gòu)、信號(hào)捕獲與跟蹤、導(dǎo)航電文解調(diào)、PVT解算等內(nèi)容;還針對(duì)GNSS系統(tǒng)性能、差分GNSS方法、BeiDou系統(tǒng)以及航空航天領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行了專門討論。該教材的難度適中，深入淺出的結(jié)構(gòu)易于學(xué)生入門;同時(shí)，該教材又提供了許多深入內(nèi)容供學(xué)生對(duì)GNSS進(jìn)行深入研究。改革之后，上述教材[8]作為課程的主教材，而一些經(jīng)典及新出版的國外教材[4， 9]作為參考書。

四、考核方式優(yōu)化

課程考核從基本理論、實(shí)踐能力、課堂互動(dòng)三方面來綜合評(píng)估課程教學(xué)效果，分為平時(shí)成績(jī)、期末成績(jī)、分組項(xiàng)目實(shí)踐。平時(shí)成績(jī)包括作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)和課堂互動(dòng)的情況;期末成績(jī)采用開卷筆試考核方式，主要檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)GNSS基本理論的掌握程度。分組實(shí)踐項(xiàng)目主要是通過學(xué)生自行分組來共同完成一個(gè)共同的實(shí)踐項(xiàng)目，在學(xué)期初學(xué)生進(jìn)行分組、并布置實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)期間分組同學(xué)進(jìn)行分組項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)期末通過分組匯報(bào)、海報(bào)和分組報(bào)告進(jìn)行考核，通過分組項(xiàng)目實(shí)踐可以考查學(xué)生的交流協(xié)作能力。

五、結(jié)束語

本文介紹了“全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)原理”課程英文教學(xué)改革的一些探索，對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容、教材撰寫、考核方式等方面進(jìn)行了改革，并取得了較好的成效。

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