Студент ТУСУРа разрабатывает ПО для автоматического анализа радиосигналов

Студент Томского госуниверситета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУРа) Евгений Погорелов выиграл 500 тысяч рублей в конкурсе «УМНИК» на создание программного обеспечения для анализа цифровых сигналов на основе машинного обучения. В 2027 году планируется представить экспериментальный образец.
Напомним, что конкурс «УМНИК» проводит Фонд содействия инновациям совместно с Минэкономразвития России. Он ориентирован на поддержку проектов, по итогам реализации которых будут получены научно-технические результаты. Победители конкурса получают по 500 тысяч рублей. В 2026 году в число победителей вошло восемь студентов и аспирантов ТУСУРа.
«Проект посвящен созданию программного обеспечения для автоматического анализа цифровых радиосигналов, - рассказал Евгений Погорелов. - На вход программы будет поступать запись сигнала в виде комплексных I/Q-отсчетов. Обычно перед обработкой инженер должен заранее знать тип сигнала, вид модуляции и другие параметры, а затем вручную настроить алгоритмы анализа. Разрабатываемая система должна самостоятельно определить основные характеристики сигнала, подобрать последовательность его обработки и рассчитать показатели качества - например, мощность, отношение сигнал/шум и векторную ошибку модуляции».
По его словам, в работе с цифровой обработкой сигналов, синхронизацией и моделированием каналов связи значительную часть времени отнимает предварительное определение параметров сигнала. Разрабатываемый интеллектуальный помощник призван решить данную проблему.
«Результатом проекта станет экспериментальный образец программного обеспечения для Windows с графическим интерфейсом, - рассказал студент. - Пользователь сможет загрузить I/Q-данные, после чего программа должна будет: определить поддерживаемый тип и параметры сигнала; выполнить синхронизацию, фильтрацию и демодуляцию; рассчитать радиоизмерительные показатели; отобразить спектр, сигнальное созвездие, определенные параметры и показатели качества; сохранить полученные результаты».
В 2026 году планируется разработать архитектуру программного комплекса, создать синтетические обучающие и тестовые наборы I/Q-данных, а также разработать базовые модели машинного обучения и алгоритмы цифровой обработки. В 2027 году ИИ будет проходить обучение, также пройдет тестирование программы, сделан графический интерфейс.
Потенциальными потребителями программы являются производители радиоизмерительного оборудования; предприятия радиоэлектронной промышленности; разработчики телекоммуникационного оборудования и систем связи; разработчики программно-определяемых радиосистем; научно-исследовательские организации; инженерные и испытательные подразделения, работающие с цифровыми радиосигналами.
В качестве аналогов ПО можно рассматривать профессиональные комплексы Keysight 89600 VSA и Rohde & Schwarz R&S VSE. Они обладают широкими возможностями анализа цифровых сигналов.
«Особенность моего проекта заключается не в попытке заменить все функции этих комплексов, а в решении более узкой исследовательской задачи: автоматически определить несколько групп неизвестных параметров непосредственно по исходным I/Q-данным, а затем автоматически настроить последующую цифровую обработку, - пояснил студент. - Таким образом, программа должна не только измерять характеристики уже настроенного сигнала, но и предварительно определять его структуру, вид и порядок модуляции, параметры фильтрации, частотное смещение и фазовые искажения. Для этого предполагается объединить машинное обучение и классические алгоритмы цифровой обработки сигналов в единую последовательность».
В настоящий момент Евгений обучается на четвертом курсе кафедры телекоммуникаций и основ радиотехники (ТОР) Института радиоэлектронной техники (ИРЭТ) ТУСУРа.
«Проект непосредственно связан с направлением моего обучения, - сказал Евгений. - Благодаря преподавателям и научной среде кафедры я начал знакомиться с исследовательской работой уже на первом курсе. Постепенно я стал заниматься вопросами формирования и обработки цифровых сигналов, синхронизации, оценки качества связи и моделирования каналов передачи. Проект стал продолжением этой работы. В нем объединяются знания из нескольких областей, которые я изучаю: радиотехника, цифровая обработка сигналов, программирование и машинное обучение. Полученные во время обучения знания легли в основу идеи интеллектуального анализа неизвестных цифровых сигналов».