Роман Грецкий: «Я нашел, как с помощью анализа Фурье распознать сигнал»

В детском технопарке «Кванториум» в школе № 23 г. Коврова Владимирской области проходят уроки физики, химии, биологии, информатики, а также различные дополнительные занятия. С помощью школьного «Кванториума» ученики создают свои индивидуальные проекты и готовятся к участию в межрегиональных вузовских научно-практических конференциях.

Ковровский технопарк не просто так называют «Кванториумом» инженерных потенциалов» – здесь особенно упорно развивают именно эти навыки у детей, а в самой школе № 23 работают предпрофильные и профильные инженерные классы.

Путь в профессию инженера начинает в школе и Роман Грецкий, который уже второй год занимается в школьном «Кванториуме». Тема его проекта связана с инженерными технологиями и фундаментальными науками и звучит как «Математическое моделирование шифрования сигналов в космической связи для решения задач оборонно-промышленного комплекса».

В лабораторных условиях он провел эксперимент по передаче электромагнитных сигналов на низких частотах в условиях электромагнитного шума и доказал, что с помощью анализа Фурье можно регистрировать слабые сигналы, интенсивность которых ниже уровня электромагнитного шума в 10 раз.

Мы пообщались с Романом и попросили его рассказать о своем проекте.

Как в лабораторных условиях создать сигнал на заданной частоте и электромагнитный шум?

Для создания сигнала на нужной частоте я использовал советский звуковой генератор, а для регистрации сигнала – цифровой двухканальный осциллограф, который есть в лаборатории нашего «Кванториума». На первый канал осциллографа подавался сигнал заданной частоты, создаваемый генератором, а на второй канал – электромагнитный шум, который мы получали, используя катушки разной формы в качестве приемной антенны.

А что делать, если передаваемый сигнал будет слабым?

Если амплитуда передаваемого сигнала от одного спутника к другому ниже уровня шума (именно это и есть слабый сигнал), то уловить его очень сложно. Но я нашел, как с помощью анализа Фурье распознать сигнал. Собственно, исследование этого способа и было целью моей работы. Любую функцию можно разложить в ряд Фурье по косинусам и синусам. Для этого я написал программу на языке Python, с помощью которой по результатам расчета была построена амплитудно-частотная характеристика.

Каким образом Вы анализировали общий сигнал?

Алгоритм действий можно описать примерно так: каждые 1,5 секунды в течение 10 минут я проводил анализ Фурье общего сигнала, получая 400 амплитудно-частотных характеристик. Затем я их складывал и усреднял. По результирующей амплитудно-частотной характеристике на частоте сигнала я наблюдал превышение среднего уровня на 10% – это уже можно было зарегистрировать. Если сигнал передан, производится дешифрование сигнала с помощью азбуки Морзе, где передача на одной частоте означает тире, а на другой частоте – точку.

Где, по Вашему мнению, можно использовать результаты данного исследования?

Я предложил использовать этот метод, чтобы скрыть передачу информации между спутниками российской космической группировки и исключить возможность перехвата другими спутниками.

Где Вы представляли результаты своей работы?

На научно-практических конференциях в различных вузах страны: в Балтийском государственном технологическом университете «Военмех» им. Д.Ф. Устинова в Санкт-Петербурге, Томском государственном университете, Московском авиационном институте, конечно, Ковровской государственной технологической академии имени В.А. Дегтярева.

Вы планируете заниматься наукой в дальнейшем?

Обязательно. Я хочу продолжить работу над этой темой и рассказать о своих исследованиях и испытаниях на тех же самых площадках в будущем году.

____________________________

«С открытием технопарка в школе развивается сетевое сотрудничество с партнерами школы – ковровскими предприятиями машиностроения и ОПК: запускаются новые проекты – дискуссионные клубы, акселераторы, интенсивы по решению задач из производственных кейсов. Надеемся, что новые проекты и разработки наших воспитанников будут такими же серьезными и весомыми.

Мы считаем, что открытие технопарков на базе крупных школ – правильное и эффективное решение для развития инженерных потенциалов у школьников. В школе создается новая мотивационная и образовательная среда, способствующая развитию начал инженерного образования со школьной скамьи. В технопарке учащиеся приобретают ментальный опыт и осваивают естественно-научную грамотность, развивают универсальные умения работы с информацией и базовые инженерные компетенции, совершенствуют коммуникативные навыки, занимаются проектной деятельностью, строят продуктивное сотрудничество со сверстниками и взрослыми наставниками».