Методология радиотехнической связи на основе теоремы В. А. Котельникова

Изучение и анализ научной, методической литературы по данной теме, позволило нам сделать следующие выводы.

Базовая исполнительская техника содержит не только двигательные элементы игры, но и служит «строительным материалом» для художественной интерпретации музыкального произведения. Формируя первые контакты ученика с инструментом, педагог должен закладывать основу, которая будет совершенствовать его на протяжении всей творческой жизни.

Начало обучения на любом музыкальном инструменте, сопряжено с формированием базовой исполнительской техникой, как механической частью игры, так и музыкально-эстетическими способностями, для передачи наиболее полного образного-эмоционального содержания произведения.

Воспитание первоначальных навыков - самый трудный и ответственный этап для обучающихся. От качества усвоения базовой исполнительской техники зависит дальнейшее обучение ребенка. Педагогу с первых уроков важно воспитать культуру игровых движений, которая связанна с правильными мышечными ощущениями в координации движений правой и левой рук.

Одним из главных критериев успешного и результативного обучения учащегося является методическое обеспечение педагогов, правильное взаимодействие теоретических знаний с практическими.

Литература:

1. Аракелова, А.О. «О реализации дополнительных предпрофессиональных общеобразовательных программ в области искусств»: в 2 ч.: монография: сборник материалов для детских школ искусств / Авт.-сост. А.О. Аракелова. - М.: Минкультуры России, 2012. - Ч.1. - 118 с.

2. Иванов, В. Словарь музыканта-духовика / В.Иванов. - М.: Музыка, 2007. - 128 с.

3. Иванов-Крамской, А.М. Школа игры на шестиструнной гитаре / А.М.Иванов-Крамсккой. - М.: «Феникс», 2002. - 152 с.

4. Кузнецов, В.А. Игровой аппарат гитариста / В.А.Кузнецов. - М.: «Классика-ХХ1», 2006. - 201 с.

5. Макаров, В. «Методика обучения игре на начальном этапе» / В.Макаров, Харьков: ХГИИ, 1997. - 120 с.

6. Милан, Луис де Нарваэс // Большая российская энциклопедия. Т.20. / Луис де Нарваэс, Милан. - М.: БРЭ, 2012. - 296 с.

7. Михайленко, Н.П. Методика преподавания на шестиструнной гитаре / Н.П.Михайленко. - Киев, 2003. - 248 с.

8. Петренко, Е.В. Методика обучения игре на шестиструнной гитаре для детей в возрасте 11-16 лет / Доклад на педагогическом совете педагога Е.В.Петренко / Е.В.Петренко. - Вязьма, 2015. - 6 с.

9. Потеряев, Б. Формирование художественной техники баяниста-исполнителя / Б. Потеряев. -Челябинск, 1999. - 162 с.

10. Пухоль, Э. Школа игры на шестиструнной гитаре на принципах техники Ф. Таррега / Э. Пухоль. -М.: Всесоюзное издательство, 1983. - 188 с.

11. Самовик, О.А. Детские музыкальные школы и детские школы искусств в системе современного модернизирующегося музыкального образования / О.А.Самовик «Вестник» адыгейского государственного университета. Серия 3: педагогика и психология. - 2013 г. - № 2(117). - С. 62-67

12. Цыпин, Г.М. Исполнитель и техника / Г.М. Цыпин. М.: Академия, 1999. - 192 с.

13. Концепция развития дополнительного образования детей от 4 сентября 2014 г. [Электронный ресурс] - режим доступа: Ьир://минобрнауки.рф/документы/4429/файл/3414/Концепция%20развития%20дополнительного%20образова ния%20детей.р^ - 17 с.

14. Ушаков, Д.Н. Толковый словарь [Электронный ресурс] - Режим доступа http://ushakovdictionary.ru/word.php?wordid=76901

15. Чудинов, А.Н. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка [Электронный ресурс] - Режим доступа http://dic.academic.ru/dic.nsf/dic_fwords/35359

Педагогика

УДК 621.37:93

студент Камбулов Данил Александрович

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) (г. Ростов-на-Дону); старший преподаватель Ганжур Марина Александровна

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Донской государственный технический университет»

МЕТОДОЛОГИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ НА ОСНОВЕ ТЕОРЕМЫ В. А. КОТЕЛЬНИКОВА

Аннотация. Настоящая работа посвящена основным научным и организационным достижениям Владимира Александровича Котельникова в области радиофизики и радиотехники. Его идеи породили поток других новых идей, которые в значительной степени обусловили развитие систем связи и создали предпосылки к переходу к глобальному информационному обществу. Но с развитием цифровой системы передачи информации, стала актуальна задача восстановления непрерывных сигналов по дискретным отсчетам. В данной работе рассмотрены основные процессы дискретизации и восстановления сигналов по теореме Котельникова, в основе которой лежит базисная система {sin(x)/x}. Рассмотрен метод обработки сигналов, основанного на преобразовании Котельникова, с последующим анализом и оценкой значения восстановленного сигнала.

Ключевые слова: теорема отсчетов, Котельников, дискретизация, радиотехника, криптография, радиоастрономия.

Annotation. This work is devoted to the main scientific and organizational achievements of Vladimir Alexandrovich Kotelnikov in the field of Radiophysics and radio engineering. His ideas have given rise to a stream of other new ideas that have largely driven the development of communication systems and created the preconditions for the transition to a global information society. But with the development of the digital information transmission

system, the task of restoring continuous signals by discrete counts became relevant. In this paper, we consider the main processes of signal discretization and reconstruction according to the Kotelnikov theorem, which is based on the basis of the basis system {sin(x)/x}. The method of signal processing based on Kotelnikov transformation is considered, followed by analysis and evaluation of the restored signal value.

Keywords: Sampling theorem, Kotelnikov, discretization, Radiotechnics, cryptography, radio astronomy.

Введение. Владимир Александрович Котельников - это выдающийся ученый и инженер в сфере радиотехники, радиофизики и информатики. С его именем связано одно из важнейших направлений, на котором основана практически вся электроника - цифровая обработка сигналов.

Изложение основного материала статьи. Родился Котельников 24 августа 1908 года в Казани, в семье профессоров. Его дед и отец были профессорами Казанского университета. Неудивительно, что юноша в ранние годы уже умел писать и читать, знал основы арифметики и географии. Детство Володи пришлось на период Первой мировой и Гражданской войны. Из-за военных действий, семья часто меняла место жительства и образование приходилось получать дома. Невзгоды военных лет не сломили в нем интереса к науке. И в подростковом возрасте он увлекся радиотехникой, которая и определила всю его будущую жизнь.

В 1926 году Владимир поступил в МВТУ имени Баумана. Учеба в этом заведении сопровождалась посещением дополнительных курсов на физико-математическом факультете МГУ. Во время обучения в МВТУ из его структуры выделился МЭИ - Московский энергетический институт, который он окончил с отличием. Престижное образование позволило ему продолжить научную деятельность в Научно-исследовательском институте связи Красной армии в качестве инженера. Параллельно с этим Котельников в 1931 году поступает в аспирантуру МЭИ и занимается преподавательской деятельностью на кафедре радиотехники родного института. В 1932 В. А .Котельников выбирает тему для своей научной работы "О пропускной способности "эфира" и проволоки в электросвязи", в своей работе он формулирует знаменитую теорему отсчетов, которая носит его имя.

Если непрерывная функция удовлетворяет условиям Дирихле, а именно она ограничена, кусочно-

непрерывна и имеет конечное число экстремумов и ее спектр ограничен некоторой граничной частотой,

называемой частотой среза ^С, то существует такой максимальный шаг дискретизации ^ (интервал между дискретными отсчетами), при котором можно безошибочно восстановить дискретизируемую функцию

1

по ее дискретным отсчетам. Максимальный интервал равен: ^СО^

Воспроизводящая функция принимает вид бесконечного ряда, называемого рядом Котельникова:

SlnOJ

значение J V-J в момент времени

max^t—nitj

rut

t-

функция, принимающая максимально значение max=1 в точке, а в

остальных точках где ^  .так как ^

, то

Sin 2ТС

maxft-n—p-i-\

^ max  J

= sinn (К. -Ш = 0

Отсюда следует, что непрерывная функция.

представляется суммой произведении двух

множителей, один из которых равен значению функции в дискретной точке является некоторой функцией времени, называемой функцией отсчетов:

а другой

Каждая из базисных функций

Гп+Л*)

сдвинута относительно подобной ближайшей функции на интервал дискретизации .

/п- ll

Рисунок 1. Функция отсчётов

В моменты времени Ч J , "Т1-1-1 1 , значения отклика

равны нулю. Это определяет механизм восстановления непрерывного сигнала по его отсчётам. Формирование последовательности отсчётов непрерывного сигнала, которая представляет собой дискретный

сигнал, так как значение любого отсчёта.

сохраняется неизменным в течение интервала

времени осуществляется при помощи импульсного модулятора.

Простейший импульсный модулятор - это перемножитель, на один вход подаётся непрерывный сигнал

I , а на второй - последовательность коротких единичных импульсов с периодом ' перемножителя будет последовательность коротких импульсов,

(рис.2). На выходе

Рисунок 2. Последовательность коротких импульсов

времени ^'П ~

(соответствуют мгновенным значениям сигнала .

,в момент

амплитуды которых равны ^ "" Для того, чтобы восстановить непрерывный сигнал, достаточно на идеальный фильтр нижних частот

подать дискретныи сигнала.

. Пример восстановленного сигнала изображен на (рис. 3.).

Рисунок 3. Восстановленный сигнал

Теорема Котельникова легла в основу многоканальной электросвязи и стала одной из основополагающих в теории цифровых систем. Данная теорема лежит в основе дискретизации и передаче импульсов, период между которыми намного больше их длительности. Отсюда следует, что в промежутках импульсов одного сигнала можно передавать импульсы другого сигнала. То есть по одной паре проводов можно передать одновременно около 2000 телефонных разговоров. На основании теоремы Котельникова, возникли практически все современные системы связи.

В свои 30 лет, Котельников без защиты диссертации получил степень кандидата технических наук СССР. В 1938 году Владимир Александрович руководит двумя лабораториями, одна из которых, занимается созданием многоканальной аппаратуры радиосвязи, а другая аппаратуры для засекречивания телефонной и телеграфной информации.

Вместе с молодыми учеными, Котельникову удается перейти от устаревших систем шифрования информации к новому синхронному, линейному засекречиванию радио и телефонных переговоров. Также под его руководством до войны была создана многоканальная однополосная радиосвязь между Москвой и Хабаровском. На то время это было достижение международного масштаба.

Не смотря на начавшуюся войну, Владимир продолжал научную деятельность. И в 1941 году сформулировал несколько ключевых тезисов, по которым должна была строиться устойчивая ко взлому система засекреченных сигналов. Одним из ключевых тезисов было преобразование старых аналоговых сигналов в цифровые. Ученый предполагал, что аппаратура для таких операций будет работать согласно теореме отсчетов. Но техника, которую он предсказал, появилась только после Второй мировой войны.

Отдел, отвечавший за правительственную высокочастотную связь, изучив личное дело ученого, поручает ему важное задание. В период с 1941 по 1945 года Котельников активно работает над решение задачи государственной важности - создание системы шифрования речевых сигналов, устойчивых к расшифровке противником.

Котельников с группой ученых в 1942 году разработал образец «Соболь-П». Данная модель предназначалась для секретной однополосной радиотелефонии. С помощью временных задержек участков сигнала и спектральной инверсии, аппарат дважды преобразовывал электрические сигналы речи. На выходе шифрограммы были нечитаемыми для противника.

На тот момент аналогов такой системы не существовало, что позволило «Соболь-П» стать одним из технически сложным устройством для шифровки информации. Специальная государственная комиссия изучила аппарат, и установила, что «Соболь-П» позволяет безопасно вести секретные переговоры. После заключения комиссии, «Соболь-П» стали использовать для передачи совершенно секретных приказов и донесений.

После Великой Отечественной войны коллектив, в котором работал ученый был расформирован. Владимир решил вернуться в Москву и возглавить в МЭИ кафедру «Теоретические основы радиотехники». На кафедре он проработал 36 лет. Работая на кафедре, ученый разрабатывает эффективные методы борьбы с радиопомехами и вносит существенные правки в способы приема очень слабых радиосигналов. В 1947 году Котельников защищает докторскую диссертацию по теме «Теория потенциальной помехоустойчивости», в которой не только поднимает вышесказанные вопросы. Но и развивает основополагающие идеи по теории помехоустойчивости. Сформулированные им идеи по сей день используются при создании даже современных систем борьбы с помехами сигналов.

В 1953 году Владимир Александрович стал академиком Академии Наук СССР.

В.А.Котельников открыл новую страницу в радиоастрономии - планетная радиолокация. Он лично принимал непосредственное участие в радиолокационных исследованиях планет и в разработках

планетарного радиолокатора. Благодаря данному направлению, масштаб Солнечной системы был уточнен более чем в 150 раз.

Владимир Александрович Котельников внес огромный вклад в такие области науки, как микроэлектроника, квантовую радиофизику, статическая радиофизика, а также сделал большой вклад в освоении миллиметрового, субмиллиметрового и оптического диапазонов радиоволн, стекловолоконной оптической связи.

С 1969 года наряду с большой научно-исследовательской работой В. А .Котельников в течение почти 20 лет занимал пост директора Института радиотехники и электроники (ИРЭ) АН СССР, он успешно координировал научными исследованиями в масштабе всей страны в области радиосвязи, радиотехники, радиоастрономии, исследования космического пространства. Возглавлял научные советы Академии наук, одним из которых был "Интеркосмос", по радиоастрономии, а также был основателем и главным редактором журнала "Радиотехника и электроника", "Вестник Академии наук СССР", а также членом редколлегии журнала «Радиотехника».

Не смотря на почтенный возраст, Котельников до конца своих дней продолжал активно работать в меру своих сил и возможностей. Последние работы, замыкающие круг работ в сфере радиофизики, он опубликовал на 88 и 89 году своей жизни. Владимир Александрович принимал активное участие в заседаниях Президиума РАН, как почетный директор Института радиотехники и электроники РАН вел заседания Ученого совета ИРЭ РАН. В 1992-м благодаря Котельникову В.А. была создана Академия криптографии России. Творческий путь Владимира Александровича завершился на 97-м году жизни. Последней неопубликованной работой «Модельная квантовая механика». Работу опубликовали в 2008 году, уже после ухода из жизни учёного.

Академик внес большой вклад в подготовку научных и инженерных кадров в нашей стране. Большую часть своей жизни он отдал преподавательской деятельности, возглавлял кафедры в МЭИ, а затем в МФТИ.

Академик Владимир Александрович, был не только великим ученым, но и крупным общественным деятелем. Он несколько раз избирался депутатом Верховного Совета СССР, в течение шести лет был Председателем Верховного Совета РСФСР.

Владимир Александрович Котельников - это человек с большой буквы с выдающимися личными качествами. Он был необычайно серьезным в подходе к решению любого вопроса, работал с полной отдачей. И неизменная обязательность, доброжелательность в выполнении обещанного, стремление всегда решить вопрос, не откладывая на завтра.

Академик скончался 11 февраля 2005 года. Его похоронили на Кунцевском кладбище Москвы. Его имя носит военно-морское судно «Владимир Котельников», Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова МЭИ.

Выводы. Подводя итоги, можно с уверенностью сказать, что теорема Котельникова, стала одним из фундаментальных открытий в науке. Её смело можно поставить в один ряд с теоремами Ньютона, Пифагора, Гаусса. На сегодняшний день в любой сфере, где необходимо передавать или принимать любые электромагнитные сигналы, мы не замечаем, как пользуемся теоремой Котельникова. Мы слушаем радио, смотрим телевизор, разговариваем по телефону. Все это в основе своей работы содержит принцип дискретизации сигналов.

Литература:

1. Котельников Владимир Александрович // https://ru.wikipedia.org - свободная энциклопедия [Электронный ресурс]- https://ru.wikipedia.org/wiki/ Котельников,_Владимир_Александрович -

2. К 100-летию со дня рождения академика Котельникова Владимира Александровича // http://www.ras.ru- Российская Академия Наук. [Электронный ресурс]. -http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=59dc9c27-d249-486e-b537-2edfb02a0ede -

3. Котельников В.А. О пропускной способности «эфира» и проволоки в электросвязи: Материалы к Первому Всесоюзному съезду по вопросам технической реконструкции дела связи и развития слаботочной промышленности. // (Сборник Всесоюзного энергетического комитета. По радиосекции. -М.: Управление связи РККА, 1933) // Успехи физических наук, 2006. - № 7. - С. 762-770.

4. Джерри А. Дж. Теорема отсчётов Шеннона, её различные обобщения и приложения. Обзор. — ТИИЭР, т. 65, № 11, 1977, с. 53—89.

Педагогика

УДК 378

доктор педагогических наук, профессор Камерилова Галина Савельевна

Нижегородский государственный педагогический университет имени К. Минина (г. Нижний Новгород); магистрант Медникова Ольга Николаевна

Нижегородский государственный педагогический университет имени К. Минина (г. Нижний Новгород); магистрант Власова Ольга Александровна

Нижегородский государственный педагогический университет имени К. Минина

ИННОВАЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ:

КУЛЬТУРОЛОГИЧЕСКИЙ ДИСКУРС

Аннотация. Обосновывается актуальность культурологической направленности инновационного обучения школьников основам безопасности жизнедеятельности, связанная с современными тенденциями модернизации отечественного образования и требованиями федерального государственного образовательного стандарта общего образования. На основе культурологического подхода разработана инновационная методическая система обучения безопасности жизнедеятельности, включающая взаимосвязанные целевой, содержательный, процессуально-технологический и диагностический компоненты. Целевой компонент методической системы представлен формированием культурной личности безопасного типа поведения. Раскрыта сущность культуры безопасности жизнедеятельности и выделены ее структурные компоненты: аксиологический, когнитивный, праксиологический. Выделение структурной неоднородности культуры безопасности жизнедеятельности повлияли на принципы отбора содержания образования: гуманизация, интеграция, проблематизация. Обоснованы этапы формирования культурной личности безопасного типа поведения, инновационные технологии обучения, диагностика его результативности.

Ключевые слова: инновационное обучение, безопасность жизнедеятельности, культурологический дискурс, методическая система, гуманизация, интеграция, проблематизация, интерактивные технологии, коммуникативность, культура безопасности жизнедеятельности.

Annotation. The urgency of the culturological orientation of the innovative education of schoolchildren is based on the basics of life safety related to modern trends in the modernization of the national education and the requirements of the federal state educational standard of general education. On the basis of the culturological approach, an innovative methodical system for teaching life safety, including interrelated target, content, process-technological and diagnostic components, was developed. The target component of the methodical system is represented by the formation of the cultural personality of a safe type of behavior. The essence of the culture of life safety is revealed and its structural components are distinguished: axiological, cognitive, praxiological. The isolation of the structural heterogeneity of the culture of life safety influenced the principles of selection of the content of education: humanization, integration, problematization. The stages of formation of the cultural personality of a safe type of behavior, innovative technologies of training, diagnostics of its effectiveness are grounded.

Keywords: innovative learning, life safety, culturological discourse, methodical system, humanization, integration, problematization, interactive technologies, communicative, culture of life safety.

Введение. Инновационное обучение, обусловленное новыми социальными запросами и требованиями образовательных стандартов, предполагает личностное развитие на основе существенных изменений в системе школьного образования в области безопасности жизнедеятельности. Инновационное обучение связано с: а) целенаправленно проектируемым, осознанно организуемым процессом обучения, управление которым осуществляется на основе использования научных и культурологических знаний; б) организованной социальной ситуацией развития личности, способной принять вызов будущего, где проектируется как это будущее (смысло- и целеполагание),так и процессом достижения готовности к участию в его осуществлении (В.Я.Ляудис).

Решение масштабных задач инновационного обучения безопасности жизнедеятельности возможно лишь при изменении взглядов обучающихся на окружающий мир и свою роль в достижении его безопасности путем формирования культурной личности безопасного типа поведения. Появление термина «культура безопасности» не случайно и связано с трагическими событиями аварии на Чернобыльской АЭС. Данное понятие введено специалистами Международной консультативной группы по ядерной безопасности (INSAQ), которые проводили анализ и оценку причин и последствий известной катастрофы [2].

Каждый этап общественного развития характеризуется определенными доминирующими тенденциями в культуре, ее ценностями и установками (Н.М. Мамедов). Современный этап перехода к постиндустриальному обществу отличается беспрецедентным ростом опасностей и угроз природного, социального, техногенного характера, кризисными явлениями во взаимоотношениях человека и природы [1, 3, 6, 13]. Формирующаяся в этих условиях культура безопасности - это способ и результат адаптации и организации безопасной жизнедеятельности людей. Она проявляется в сохранении исторических традиций, духовной и интеллектуальной сферах жизни, мировоззрении и способе мышления [7, 9, 11]. Если, по Э.С. Маркаряну, общая культура человека - это социально-детерминированный способ жизнедеятельности [17], то современная культура в качестве составляющего компонента обязательно включает культуру безопасности жизнедеятельности [4, 5].

В психолого-педагогической науке культурологический подход определяется как важная методологическая основа современного образования, где культура рассматривается, с одной стороны, как социальный феномен-культура эпохи, с другой, как личностное качество - культура человека [16, 18, 19]. Культурологичность как ведущая методологическая основа образования, ориентирована на человека, поскольку «культурные смыслы образования - это и есть человеческие смыслы» (Е.В. Бондаревская, С.В. Кульневич).

Основные научно - теоретические положения культуры безопасности разработаны в исследованиях Л.Н. Гориной, В.А. Евтеева, Т.А. Ивановой, Л.А. Михайлова, С.В. Петрова, Ю.Л. Воробьева, В.В. Гафнера и др.