О истории кафедры "Приема, передачи и обработки сигналов"

Автор: Александр Зеленский

История кафедры “Приема, передачи и обработки сигналов”

Кафедра была создана в 1961 году, когда на радио-техническом факультете ХАИ было принято решение о создании кафедры приемо-передающих устройств (ППУ). Необходимость создания кафедры ППУ в ХАИ, как впрочем и создание факультета радиотехнических систем летательных аппаратов в конце 50-х в начале 60-х годов, была обусловлена интенсивным развитием ракетно-космической промышленности СССР, необходимостью проектирования и производства нового класса радиотехнических систем и устройств, предназначенных для решения задач радиоуправления аэрокосмическими объектами, радиотелеметрии, связи, передачи информации через спутниковые каналы, траекторных измерений, радионавигации, дистанционных исследований Земли и Космоса, а также много, много других, специфичных для ракетно-космической отрасли. Стране понадобились специалисты, которые не только хорошо владеют основами общей теории радиотехники, но и специалисты, способные решать нетрадиционные задачи приема, передачи и обработки сигналов в условиях сложной помеховой  обстановки, задачи формирования и приема новых видов сигналов, освоение более высоких диапазонов частот, задачи обеспечения высокой надежности радиотехнических систем и устройств при минимальных габаритно-массовых показателях и минимальных энергетических затратах.

Первым заведующим кафедры был назначен известный специалист, один из создателей харьковского телецентра В.А. Бубнов, а первыми преподавателями, которые работали на постоянной основе – выпускники радиотехнического факультета ХПИ Барышев И.В., Ганжа И.В., Кулемин Г.П., Луценко В.И., Ткаченко В.Н., а немного позже и выпускники ХАИ Лахно В.И., Яковлев В.Г.. В 1965-1966 годах на кафедру пришла новая плеяда преподавателей – выпускников ХАИ: К.Д. Абрамов, В.К. Волосюк, А.А. Зеленский, Д.С. Медведев, Ф.Ф. Колпаков, Л.Н. Коновалов, В.В. Печенин. С 1962 года по 1968 год кафедру возглавлял к.т.н., доцент Замков Д.К.

Кафедра создавалась как выпускающая по специальности радиоэлектронные системы и комплексы, но она осуществляла также и профилирующую подготовку студентов других специальностей5-го и других факультетов в области электронной техники и радиотехнических устройств.

Следует отметить, что существенную помощь на этапе   создания кафедре оказали специалисты Военно-инженерной радиотехнической академии, Харьковского военного командно-инженерного училища, Института радиофизики и электроники АН УССР. Среди них следует особенно отметить доцента Виленського Х.М., профессора Виглина С.И., профессора Блиоха П.В., научных сотрудников Величко А.Ф., Лисова Г.В., Разсказовского В.Б

В декабре 1968 году кафедру возглавил д.т.н., профессор Фалькович С.Я. и с его приходом кафедра постепенно концентрируется на вопросах, связанных с оптимизацией радиотехнических измерительных систем и комплексов, что в конечном итоге в 1971 году привело и к изменению ее названия. Часть дисциплин схемотехничного направления передаются к кафедре ТОР, которую с 1971 по 1975 годы возглавлял д.т.н., профессор Кучин Л.Ф., а с 1975 года – Заслуженный Изобретатель СССР, д.т.н., профессор Баржин В.Я.

Второе рождение кафедра переживает в 1977 году. В этом году радиотехнический факультет разделяется на два факультета, проводится структурная перестройка кафедр и опять создается кафедра приемно-передаточных устройств, на которую возлагаются функции профилирующей подготовки инженеров в области радиоэлектронных устройств и электронной техники за специальностями радиоэлектронные устройства, системы и комплексы, конструирование и производство радиоаппаратуры, биотехнические и медицинские аппараты и системы. Кафедра выкладывает такие дисциплины, как радиоприемные и радиопередающие устройства, устройства и техника сверхвысоких частот, электронные и квантовые приборы НВЧ, техническая электродинамика, антенно-фидерные устройства, оптоэлектронные устройства, аналоговая и цифровая электроника, радиоэлектронные устройства, биотехнические и медицинские преобразователи, и тому подобное. Кафедра также принимает активное участие и в дипломном проектировании студентов всех радиотехнических специальностей факультета.

С 1977 по 1984 год заведующим кафедрой был д.т.н., профессор Баржин В.Я, а с 1984 года и по настоящее время кафедрой руководит д.т.н., профессор Зеленский А.А.

С распадом СССР существенно снизились потребности в специалистах для военно-промышленного комплекса. Вместе с тем существенно вырос спрос на специалистов в области телекоммуникаций. Во всем мире совершенствования телекоммуникационных систем и сетей связи признано как один из приоритетных и государственно важных направлений развития научно-технического прогресса. Поэтому на факультете с 1999 года начата подготовка специалистов по специальности 8.091004 "Технологии и средства телекоммуникаций" и кафедра приобретает статус выпускающей по этой специальности.

Следует отметить, что эта подготовка была начата не с пустого места. Начиная с 1995 года многие сотрудники кафедры принимали участие в разработке новейших систем передачи информации и систем связи для нужд газотранспортных предприятий, систем мониторинга в санитарно-защитных зонах украинских атомных электростанций, разработке аппаратуры и программно-алгоритмических средств картографирования и передачи информационных данных в этих зонах, в частности принимали участие в разработке одной из первых украинских систем дистанционного мониторинга параметров состояния окружающей среды «Кольцо» Запорожской атомной электростанции, Южно-Украинской и Ровенской атомных электростанций.

Открытие новой специальности привело к необходимости проведение кропотливой работы по постановке новых курсов, созданию новых учебных планов и программ, новой лабораторной базы, написанию конспектов лекций, методических пособий и других учебных материалов. За сравнительно короткий период преподавателями кафедры было подготовлено более 20 новых учебных курсов, среди которых в частности такие, как математические основы теории связи, теоретические основы цифровой связи; распространение радиоволн, технологии систем связи с подвижными объектами, технологии проектирования систем наземной радиосвязи, спутниковые системы связи, основы проектирования систем связи, телекоммуникационные сети и их оборудование, высокоскоростные магистральные оптические линии связи, управление в системах связи, информационные компьютерные технологии в системах связи, обработка информации в цифровых системах связи, спутниковые системы дистанционного зондирования и другие. Создана материально-техническая база кафедры, что позволяет полностью обеспечить проведение необходимых лабораторных работ и практических занятий из всех курсов, которые читаются преподавателями кафедры. Сейчас на кафедре функционирует 6 учебных лабораторий, компьютерные классы, кабинет самостоятельной работы аспирантов и магистров. Естественно, что первоочередное внимание кафедра уделяет таким аспектам материально-технического оснащения лабораторий, как поддержка и увеличение компьютерных ресурсов и локальных сетей, объединение локальных сетей между собой и выход к глобальной сети Интернет. Уже в начале 2000-х годов все локальные сети кафедры были соединены с Интернет, что позволило использовать общие ресурсы, проводить дистанционно удаленные лабораторные работы, использовать новейшее программное обеспечение ведущих производителей программных продуктов (операционные системы, пакеты прикладных программ для дисциплин, которые предусмотрены учебным планом, средства поддержки баз данных и другое).

К 2004 году учебный процесс на кафедре обеспечивался коллективом высококвалифицированныхпреподавателей в составе: профессора. д.т.н. Зеленського А.А., профессора, д.т.н. Колпакова Ф.Ф., профессора. д.т.н. Кортунова В.И., профессора. д.т.н. Лукина В.В., доцента, к.т.н. Абрамова К.Д., доцента, к.т.н. Барсукова С.Н., доцента, к.т.н. Заикина И.П., доцента, к.т.н. Колесника Є.С., доцента, к.т.н. Солодовника В.Ф., доцента, к.т.н. Тоцкого О.В., доцента, к.т.н. Шевелева В.О., доцента, к.т.н. Удачина В.Г. ст. преподавателя, к.т.н. Абрамова С.К., ассистента, к.т.н., Акулиничева, ассистента Кравчука О.С. К проведению практических занятий также привлекалисьнаучные сотрудники кафедры к.т.н., с.н.с. Пономаренко М.М., с.н.с. Чебан М.И., н.с. Волосюк О.В., инженер 1-й категории Читова В.М., инженер 1-й категории Семенов В.П., аспиранты Зряхов М.С., Февралев Д.А., Алпатова О., Пискорж И.В.

Проведенный сотрудниками кафедры большой объем работ по постановке новой специальности позволил не только осуществить первые выпуски бакалавров, специалистов и магистров, но и успешно провести в декабре 2004 году государственную аккредитацию специальности “Технологии и средства телекоммуникаций” по четвертому уровню, а также провести лицензирование еще одной специальности в области телекоммуникаций - “ Информационные сети связи”, на которую первый набор был осуществлен в сентябре 2005 года.

Основателем научных направлений кафедры, связанных с генерацией и обработкой многочастотных сигналов, по праву можно считать профессора В.Я. Баржина (1924 -1985). Именно под его руководством в 1969 -1972 годах тогда еще молодыми преподавателями А.А. Зеленским и Ф.Ф. Колпаковым были получены первые научные и практические результаты в области возбуждения высокостабильных асинхронных колебаний в п’єзорезонансних структурах, то есть были заложены основы нового научного направления многочастотной прецизионной пьезоэлектроники.

В дальнейшем, благодаря роботам В.Я.Баржина, А.А.Зеленского, Ф.Ф.Колпакова и их учеников был сформулирован многочастотный подход к проблеме обеспечения инвариантности пьезорезонансных устройств любого назначения к ансамблю дестабилизирующих факторов, развитые методы анализа и синтеза многочастотных автоколивальних систем, обеспечение стойкости асинхронных режимов, методов управления колебаниями. методов структурно-параметрической оптимизации многочастотных пьезоэлектрических устройств в условиях конструктивно-технологических ограничений. В рамках многочастотного подхода были предложены новые типы измерителей группы неэлектрических физических величин, что позволяют одновременно измерять несколько параметров при использовании единственного первичного измерительного преобразователя – многочастотного кварцевого резонатора. Создан широкий класс измерительных преобразователей, которые способны одновременно измерять два и более параметров, например температуру и давление, и точность которых существенно превышали аналогичных одночастотных пьезорезонансных преобразователей.

Решение ключевых вопросов формирования и стабилизации многочастотных колебаний создало основу для прикладных исследований и разработки образцов новой техники, которые выполнялись по заданиям многолетних НИР с известными научно-исследовательскими организациями страны, в частности НПО “Энергия”, НИИ Измерительной техники (г. Калининград, московской обл.), НИИ Космического приборостроения, НИИ Точных приборов, ОКБ МЕИ (г. Москва), ЕПО “Сигнал” (г. Энгельс), НИИ Радиотехнических измерений (г. Харьков), НИИ “Фонон” (г. Москва) и др.

 По результатам этих научных исследований были защищены 3 докторских и 25 кандидатских диссертаций. Кафедрой получено более 200 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

В начале 2000-х годов принципы прецизионной электроники и инвариантности пьезорезонансных систем активно развивались под руководством д.т.н., профессора Ф.Ф. Колпакова, особенно в области задач медицинской диагностики и средств телекоммуникаций. В разрабатываемых устройствах упор делался на использование новейших технологий микромеханических систем, что позволило создать теоретические и реализационные основы новых типов частотных модуляторов.

Начиная с 1978 года на кафедре под руководством тогда еще к.т.н., доцента А.А. Зеленского получает также развитие нового научного направления - цифровой обработки широкополосных сигналов и полей в многоканальных измерительных системах. Основные научные результаты, полученные в рамках этого направления в конце семидесятых в начале восьмидесятых годов связаны с разработкой методов формирования изображений источников широкополосных и многочастотных сигналов для решения прикладных задач гидроакустики, звуковидение, технической диагностики, которые выполнялись в тесном сотрудничестве с НПО “Ленинец” и “Уран” (г. Ленинград), Институтом прикладной физики АН СССР (г. Горький), НПО “Гидроприлад” (г. Киев) и др.

Были разработаны оригинальные методы формирования многочастотных изображений источников широкополосных сигналов, методы формирования многочастотных изображений по фазовым голограммам, методы формирования изображений в многолучевых (волноводных) каналах, а также нелинейные методы восстановления изображений на основе оценок тройной корреляции и оценок биспектров. Накопленный опыт формирования и цифровой обработки многочастотных изображений, созданные алгоритмы и программное обеспечение позволили в конце восьмидесятых годов расширить область исследований относительно обработки данных многоканальных радиолокационных систем дистанционного зондирования. Этому способствовало прежде всего плодотворное сотрудничество с творческими коллективами ученых Института радиофизики и электроники АН Украины, возглавляемыми А.И.Калмиковим и Г.П.Кулеминым, а также участие кафедры в выполнении фундаментальных исследований по заказам ряда организаций АН и Национального Космического Агенства Украины.

В рамках этого научного направления начиная с середины 90-х годов по инициативе В.В. Лукина начинает интенсивно развиваться работы в области адаптивной нелинейной фильтрации многоканальных изображений. Так на основе локально-адаптивного подхода к нелинейной обработке данных ДЗ разработаны робастные методы и алгоритмы восстановления изображений в условиях влияния интенсивных сложных помех, методы векторной фильтрации для совместимой обработки многоканальных радиолокационных данных, нелинейные методы сочетания изображений в многоканальных системах и их привязки к топооснове, методы классификации многоканальных изображений и интерпретации данных зондирования, методы восстановления некоторых электродинамических параметров подстилающих поверхностей по данным многоканальных систем ДЗ в том числе влажности и степени эрозии почвы. Итогом этих исследований была защита почти 12 кандидатских диссертаций, и докторской диссертации В.В. Лукина в 2002 году.

Сейчас под руководством Зеленского А.А., Лукина В.В., а также профессоров Тоцкого О.В. и Пономаренко Н.Н. кроме работ, связанных с нелинейной фильтрацией, ведутся плодотворные исследования по сжатии многоканальных сигналов и изображений, распознавания и классификации сигналов и изображений, возобновление трехмерных цифровых моделей рельефа и их использования при проектировании средств связи и телекоммуникационных систем, комбинируемых биспектрально-фильтровых методов обработки сигналов и изображений, методов обработка сигналов в биомедицинских диагностических системах.

С приходом на кафедру в 2004 году д.т.н., профессора Кортунова В.И под его руководством начало также активно развиваться научное направление, связанное с разработкой методов решения задач робастного наблюдения и управления на основе инверсных номинальных моделей. В рамках этого направления разработан комплекс методов решения задач наблюдения и управления в условиях неопределенности возмущений, а именно: методы проектирования робастных алгоритмов управления для цифровых контролеров, что обеспечивает повышенную точность систем стабилизации и слежения; методы проектирования алгоритмов коррекции многоканальных измерительных систем, алгоритмов оценивания и управления вычислительными процессами на основе инверсных номинальных моделей; методы оценивания неконтролированных возмущений движения космического аппарата с целью контроля работоспособности двигателей стабилизациии коррекции.

Научные школы кафедры являются широко известными в пределах Украины и за границей. Кафедра плодотворно сотрудничает с Институтом радиофизики и электроники НАН Украины, Центром Радиофизического зондирования Земли (ЦРЗЗ) НАН и НКА Украины, НИИ радиоизмерений, Центром контроля навигационного поля и приема космической информации (г. Дунаевцы Хмельницкой обл.), ООО “Днепрокосмос” (г. Днепропетровск) и др.

Кафедра проводит также совместные исследования с Международным Центром обработки сигналов при Технологическом университете г. Тампере (Финляндия), Национальным политехническим университетом (г. Мехико, Мексика), имеет тесные научные отношения с Годдардским космическим центром NASA (США), китайским НИИ распространения радиоволн. Подписаны и действуют договора о сотрудничестве в области научных разработок, повышение квалификации, обмена материалами для усовершенствования учебного процесса с Технологическим университететом г. Тампере (Финляндия), Национальным политехническим университетом (г. Мехико, Мексика), университетами Пэйсли и Кардиффа (Великобритания), некоторыми организациями Объединенных Арабских Эмиратов, Франции, Швеции, Турции.

В конце 90-х годов кафедра выступила инициатором объединения усилий специалистов разных кафедр факультета для решения задач компьютерной медицинской диагностики и обработки сигналов в измерительных системах и в 1998 году был создан при кафедре НТЦ радиоэлектронных и медицинских приборов и технологий «ХАИ-медика». Объединение усилий ряда кафедр и подразделов ХАИ по создании компьютерных систем, которые работали раньше независимо (лабораторияфункциональной диагностики, кафедра Приема, передачи и обработки сигналов, кафедра Проектирования радиоэлектронных систем), позволило центру в сжатые сроки не только разработать целыйспектр современных компьютерныхдиагностических систем и программно-алгоритмических средств в области энцефалографии, кардиографии, реографии, спирографиии и холтеровскогомониторинга, успешно провести все необходимые Государственные аттестационные и клинические испытания, сертифицировать все системы, но и завоевать им популярность на Украине и спрос в ряде стран СНГ и дальнегоЗарубежья. Сегодня центр «ХАИ-медика» успешно поставляет диагностические системы в Белорусь, Казахстан, Узбекистан, Италию, Грецию, Мексику, Аргентину, Австралиюи др.

Сотрудники центра непрерывно работают над вопросами повышения интеллектуального уровня своих систем, наращивания их функциональных возможностей, обеспечения компактности и повышенных сервисных возможностей на основе современных информационных технологий, обеспечение удобных форм передачи и обработки информации, включая беспроволочный доступ.

Кроме работ в области медицинской диагностики в центре успешно развиваются также направления, связанные с проектированием разных информационно-измерительных систем и устройств. Выполнены и выполняются ряд работ по разработке методов и программно алгоритмических средств обработки сигналов и изображений для ряда фирм и организаций Италии, Германии, Китая, Мексики.

Активная научная работа преподавателей и сотрудников кафедры сочетается с интенсивным привлечением студентов к   исследовательской работе. Дипломные работы большинства из них имеют научную и практическую ценность. Они представляются на республиканские и международные конференции, публикуются в солидных научных журналах. Студенты становятся соавторами заявок на изобретения. Обычно аспирантами кафедры становились ее выпускники, которые, как правило, начинали заниматься научными исследованиями с 3-го или 4-го курсов. Следует отметить, что кафедра за годы своего существования подготовила 6 докторов и 50 кандидатов технических наук, которые сегодня работают в вузах и научных учреждениях Харькова, Запорожье, Донецка, Николаева, Хмельницка, Белгорода, Москвы, Пэйсли и Кардиффа (Великобритания), Торонто (Канада), Мехико, Хельсинки. Двое выпускников аспирантуры кафедры после защиты кандидатских диссертаций защитили в университете г. Тампере (Финляндия) докторские работы.

Благодаря этому кафедра регулярно пополняется молодежью, не стареет и продолжает развиваться. А это позволяет надеяться на то, что у кафедры “Приема, передачи и обработки сигналов” есть хорошее будущее.

На данный момент в составе кафедры 4 доктора наук, более 90% преподавателей имеют ученые степени кандидатов технических наук. Многие из них, в частности автор более 600 научных работ, д.т.н., профессор Лукин Владимир Васильевич, возглавляющий на кафедре направление цифровой обработки сигналов и изображений, регулярно приглашаются для чтения лекций в ведущие западные университеты. Научные разработки кафедры признаны не только в Украине, но и за рубежом. Например, созданная на кафедре метрика визуального качества изображений была включена в состав кодека сжатия видео Xvid и установлена на десятках миллионов компьютеров по всему миру! Преподаватели и студенты кафедры выполняют научно-технические разработки для таких известных телекоммуникационных предприятий, как Samsung, Nokia, Яндекс.

На кафедре работает докторантура и аспирантура. Каждый год 1-2 выпускника кафедры защищают диссертации кандидатов технических наук.

При кафедре открыты и функционируют Центр сетевых технологий компании D-Link и Международная сетевая академия Cisco.

Кафедра 504 начала преподавание по направлению „Телекоммуникации” одной из первых в Украине (в 1999 году) и с тех пор ведет постоянную скрупулезную работу по совершенствованию перечня учебных дисциплин (в рамках полномочий, предоставляемых выпускающим кафедрам). Именно благодаря этому направление „Телекоммуникации” в ХАИ является таким сбалансированным и привлекательным для абитуриентов.