ITALIANO

L'insegnamento si colloca a valle di "Sistemi Avionici di Navigazione Aerospaziale", erogato nel primo semestre, ed approfondisce, a valle delle conoscenze tecniche sviluppate precedentemente, gli aspetti progettuali e realizzativi dei sistemi di radionavigazione utilizzati nella moderna aviazione civile. Saranno analizzati in dettaglio i sistemi NDB/ADF, Radar altimetro e Doppler radar, VOR, DME, TACAN, ILS, MLS, Radar di sorveglianza primario (PSR) e secondario (SSR). Saranno anche forniti informazioni e concetti di base sui sistemi di navigazione inerziale di tipo strapdown e sui moderni sistemi GNSS (Global Navigation Satellite Systems). Lo studente acquisirà anche competenze approfondite sui bus avionici più utilizzati (ARINC-429, AFDX, MIL-STD-1553B, STANAG-3910) e sulle moderne interfacce uomo-macchina per la presentazione dati (HMI).

Materiale didattico organizzato in capitoli corrispondenti alla suddivisione illustrata alla voce "Programma esteso" del Syllabus, sviluppato dal docente e fornito agli studenti in formato pdf.

L'insegnamento di "Sistemi Avionici di Navigazione Aerospaziale- Approfondimenti", ha l'obiettivo formativo di fornire allo studente una panoramica dei sistemi di radionavigazione, comunicazione e sorveglianza utilizzati nell'aviazione civile moderna, a valle delle competenze acquisite durante lo studio della prima parte ("Sistemi Avionici di Navigazione Aerospaziale"). Lo studente acquisirà competenze progettuali di grande spendibilità nel mercato del lavoro internazionale, e sarà in grado di inserirsi agevolmente in ambienti di sviluppo e ricerca sulle problematiche relative ai moderni sistemi avionici e di gestione del traffico aereo.

Conoscenza e capacità di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative ai sistemi CNS (Communication, Navigation, Surveillance) utilizzati nella moderna aviazione civile internazionale. Lo studente sarà in grado di aggiornarsi continuamente, tramite la consultazione di testi e pubblicazioni (anche in inglese) allo scopo di acquisire la capacità di approfondire gli argomenti del settore.

Utilizzazione delle conoscenze e capacità di comprensione: Lo studente dovrà dimostrare di saper descrivere e analizzare gli aspetti progettuali e di funzionamento dei sistemi avionici e dei segnali utilizzati nei sistemi di radionavigazione.

Capacità di trarre conclusioni: Lo studente dovrà essere in grado di sapere valutare in maniera autonoma le situazioni diverse da quelle standard presentate dal docente durante il corso e di adottare le migliori metodologie risolutive.

Abilità comunicative: Lo studente dovrà avere la capacità di presentare un elaborato relativo agli argomenti dell'insegnamento utilizzando correttamente il linguaggio scientifico e la terminologia tecnica acquisita durante l'apprendimento.

Sistemi Avionici di Navigazione Aerospaziale

Lezione frontale (ex cathedra). La frequenza non è obbligatoria.

L’obiettivo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. L’esame consiste di una prova orale durante la quale sono verificate le conoscenze e le competenze acquisite dallo studente. Sarà valutato in trentesimi. E' consentito l'uso di calcolatrici o strumenti informatici (PC, SmartPhone, Tablet)
Si riporta di seguito la griglia di valutazione della prova orale.
Punti DESCRITTORI

PADRONANZA DEI CONTENUTI DELLA DISCIPLINA
12-14 Ampia, approfondita e interdisciplinare
10-12 Esauriente e organica con collegamenti
8-9 Conoscenze fondamentali utilizzate in modo appropriato
5-7 Conoscenze basilari usate in modo ripetitivo
3-4 Preparazione disorganica e poco argomentata
1-2 Conoscenze insufficienti
0 Nessuna conoscenza

CAPACITA' DI TRASMETTERE I CONTENUTI
11-12 Ottima capacità motivazionale e comunicativa verbale, esposizione chiara e completa
9-10 Buona capacità motivazionale e comunicativa verbale, abilità di esposizione adeguata
7-8 Discreta capacità motivazionale e comunicativa verbale, abilità espositiva sufficiente
5-6 Sufficiente capacità motivazionale e comunicativa verbale, esposizione non sempre chiara e organica
3-4 Carenti capacità motivazionale e comunicativa verbale, esposizione non sempre chiara e organica
1-2 Competenze comunicative e relazionali carenti
0 Competenze comunicative nulle

COMPETENZA SULLA LINGUA
4 Si esprime in maniera chiara ed articolata senza imperfezioni formali
3 Si esprime in maniera chiara ed appropriata con pochi errori grammaticali e lessicali
1-2 Si esprime in maniera semplice, ma comprensibile anche se con alcuni errori non gravi.
0 Si esprime con gravi errori grammaticali

TOTALE 30/30 L'esame è superato se lo studente raggiunge il punteggio minimo di 18/30, che scaturisce dalla somma dei punti descrittori.

Se durante le lezioni sono presentate slides o materiale didattico aggiuntivo, saranno resi disponibili agli studenti.

Tutti i moduli hanno un peso di 1 CFU ciascuno (8 ore). I moduli 1-5 sono stati sviluppati nel corso di "Sistemi Avionici di Navigazione Aerospaziale".

6. Navigazione dead-reckoning e radar doppler. Schemi DR, effetto Doppler e modello matematico. Radar Doppler, geometria e modello matematico. Radar FM-CW, pulse Doppler Radar, radioaltimetri. Non-Directional Beacon (NDB), Automatic Direction Finding (ADF). Principio di funzionamento di un sistema ADF, radiogoniometri, rilevamenti.
7. VHF Omnirange (VOR), Doppler VOR. Dimensionamento di una ground station VOR, Alford loop, segnali di riferimento e variphase. Accuratezza dei sistemi VOR, dimensionamento di un sistema D-VOR e principio di funzionamento.
8. Distance Measuring equipment (DME), Tactical Air Navigation (TACAN), Area Navigation (RNAV). Descrizione del sistema, impulsi DME. Searching e tracking: identificazione della replica corretta. Canali X e Y, stazione DME di terra, efficienza di replica, accuratezze. DME/P. TACAN. RNAV.
9. Instrument Landing System (ILS), carte di radionavigazione. VFR, IFR, fasi di volo e categorie di atterraggio. ILS, funzione localizer (LOC/LLZ), funzione glideslope (G/S), marcatori. Horizontal Situation Indicator (HSI). Carte di navigazione aeronautica, spazi aerei, SID, Carte di avvicinamento, carte di radionavigazione (enroute charts).
10: Air Traffic Control (ATC), Identificazione. ATC: concetti generali. PSR, equazione radar. SSR, codifica dell’interrogazione, tecnica SLS. Codifica della risposta. Modo S. ADS-B, esempi di transponders ed interrogatori IFF. BUS avionici: ARINC-429, MIL-STD-1553B, STANAG-3910. Il protocollo di trasmissione ARINC-429, codifica di linea, forme d'onda. Altre architetture ARINC: ARINC-419, ARINC-453, ARINC-561/568, ARINC-573, ARINC-575, ARINC-582, ARINC-615 (615A), ARINC-629, ARINC-653 (653-1), ARINC-664 (Part 7), ARINC-708, ARINC-717, ARINC-818. Lo standard MIL-STD-1553B. Lo standard STANAG-3910.
11: FLIGHT MANAGEMENT SYSTEM (FMS, ELECTRONIC FLIGHT INSTRUMENT SYSTEM (EFIS). FMS, concetti generali. Descrizione di una MCDU. FMC, Flight Director Systems (FDS), EFIS. Display EADI (o Primary Flight Display, PFD), Display EHSI (o Navigation Display). Human-Machine Interface (HMI): Crew stations e displays avionici.

Italian

The teaching is the natural extension of "Aerospace Avionics Navigation Systems", and deals with in-depth analysis of all the radionavigation and surveillance systems used in the modern civil aviation industry. The systems and architectures described are as follows: NDB/ADF, Radar Altimeter and DOppler Radar, VOR, DME, TACAN, ILS, MLS, Primaru and Secondary Ssurveillance Radar (PSR, SSR), with some information on Inertial Navigation Systems (INS) and Global Navigation Satellite Systems (GNSS). The student will also learn the most important current avionics buses (ARINC-429, MIL-STD,1553B, AFDX, STANAG-3910), as well as the modern HMI (Human-Machine Interface) for avionics data presentation.

The didactic material is organized in chapters as described in the "Detailed Programme" section of the Syllabus. It is produced by the lecturer and provided to the students in pdf format.

The course lectures are designed to provide the student with the theoretical and practical foundations of avionics navigation systems for CNS (Communications, Surveillance, Navigation) applications.

Knowledge and understanding: The student must demonstrate knowledge and know how to understand the issues related to CNS systems used in modern international aviation.

Apply knowledge and understanding The students must demonstrate their ability to use the acquired concepts and the tools necessary to analyze an avionics system and the signals used in radionavigation systems.

Making judgments: Students must be able to autonomously evaluate situations different from the standard ones presented by the teacher during the course and to adopt the best solution methods.

Communication skills: The student must have the ability to explain a topic related to avionics navigation systems using correctly the scientific language and technical terminology.

Aerospace Avionics Navigation Systems

Class lecture. Attending the lectures is not mandatory.

The objective of the exam is to check the level of achievement of the training goals previously indicated.
The exam consists of an oral examination during which students shall discuss several aspects of Avionics.
The exam is passed if the candidate reaches the minimum score of 18/30.

Possible Powerpoint presentations or further didactic material will be available to the students.

Each of the following modules has a weight of 1 CFU (8 hours). Modules numbered from 1 to 5 were developed in the course "Aerospace Avionics Navigation Systems" (first semester).

6. Dead-reckoning navigation and Doppler radar. Geometry and mathematical models for DR navigation, Doppler effect. Doppler radar, observation geometry, mathematical models, accuracy, Radar FM-CW, Pulse Doppler Radar, Radioaltimeters. Non-Directional Beacon (NDB), Automatic Direction Finding (ADF).
7. VHF Omnirange (VOR), ground stations, Alford loop, reference and variphase signals. Accuracy of VOR measurements. D-VOR systems, principle of operation.
8. Distance Measuring equipment (DME), Tactical Air Navigation (TACAN), Area Navigation (RNAV). System description, DME pulses. DME receiver: analysis of the sarching and tracking phases, identification of the correct reply. X- and Y-channels, DME ground station, reply efficiency, DME accuracy. DME/P, TACAN, RNAV.
9. Instrument Landing System (ILS), radionavigation charts. VFR, IFR, flight phases and landing categories. ILS, function localizer (LOC/LLZ), function glideslope (G/S), marker beacons. Horizontal Situation Indicator (HSI). Aeronautical navigation charts, airspaces, SID procedures, approach charts, enroute charts.
10: Air Traffic Control (ATC), Identification. ATC, general concepts. Primary Surveillance Radar (PSR), radar equation, link budget. Seondary Surveillance Radar (SSR), interrogation coding, SLS technique. Response coding. Mode Sierra, ADS-B, examples of transponders and IFF interrogators. AVIONICS BUSES: ARINC-429, MIL-STD-1553B, STANAG-3910. Transmission protocol ARINC-429, line coding, waveforms. Other ARINC standards: ARINC-419, ARINC-453, ARINC-561/568, ARINC-573, ARINC-575, ARINC-582, ARINC-615 (615A), ARINC-629, ARINC-653 (653-1), ARINC-664 (Part 7), ARINC-708, ARINC-717, ARINC-818. Standard MIL-STD-1553B. Standard STANAG-3910.
11: FLIGHT MANAGEMENT SYSTEM (FMS, ELECTRONIC FLIGHT INSTRUMENT SYSTEM (EFIS). FMS, general concepts and functionalities. Description of a MCDU. FMC, Flight Director Systems (FDS), EFIS. Display EADI (Primary Flight Display, PFD), Display EHSI (Navigation Display). Human-Machine Interface (HMI): Crew stations and avionics display systems.