Daljinska istraživanja (eng. remote sensing) naziv je za skup metoda za prikupljanje informacija o nekom objektu ili pojavi bez fizičkog kontakta s tim objektom. Neke od primjena daljinskih istraživanja su snimanje Zemlje iz svemira, dubinsko sondiranje oceana, praćenje učinka klimatskih promjena na ledenjacima, nadzor trudnoće pomoću ultrazvuka, a najpoznatije tehnologije su radar, lidar, MRI (eng. Magnetic Resonance Imaging), PET (eng. Positron Emission Tomography) i mnoge druge. Prednosti daljinskih istraživanja su u nenarušavanju objekta ili područja promatranja, a omogućuju i mjerenja na udaljenim, nedostupnim i za ljude opasnim područjima. Daljinska istraživanja povezuju različita područja elektrotehnike, računarstva i područje matematičkog modeliranja s ciljem usavršavanja postojećih metoda, ali i razvoja novih metoda i novih primjena. Kolegij će se izvoditi izmjenjivanjem teorijskih i praktičnih aspekata daljinskih istraživanja s ciljem boljeg povezivanja i razumijevanja novih pojmova i tehnologija. Na taj način povezat će se i produbiti znanja matematičkog modeliranja, obrade signala i elektromagnetizma u cilju razvoja, demonstracije i primjene ideja mikrovalnog snimanja i radara sa sintetičkom aperturom te povezivanja s algoritmima za rekonstrukciju slike. Snimke predavanja možete pronaći na YouTube playlisti.

Kolegij Daljinska istraživanja nudi se kao izborni predmet profila na profilima Automatika i robotika, Komunikacijske i svemirske tehnologije, Računalno modeliranje u inženjerstvu i Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo u 1. i 3. semestru diplomskog studija. Na svim ostalim profilima diplomskog studija kolegij se nudi kao slobodni izborni predmet. Nositelji predmeta su Dario Bojanjac i Marko Bosiljevac, a više o načinu izvođenja i obavijestima iz tekućeg semestra možete pronaći na fakultetskoj stranici kolegija. 

Cilj kolegija je da svaki student:

• razumije princip rada radara sa sintetičkom aperturom (SAR),
• snimi vlastitu radarsku sliku radarom koji smo razvili na zavodu,
• implementira neki od algoritama za rekonstrukciju slike kako bi mogao interpretirati slike koje je sam prethodno snimio.

Tjedni plan nastave s preporučenim čitanjima:

1. Uvod u daljinska istraživanja. Princip rada radara.
   Wiki, Radar i Remote Sensing
   predavanje 2022./2023. Kako radi radar?, video
    
2. Fourierov red i primjene u analizi signala. Spektar signala.
   3Blue1Brown, But what is a Fourier series?, video
   Gilbert Strang, Fourier Series and Integrals, skripta
    
3. Fourierova transformacija. Konvolucija i korelacija.
   3Blue1Brown, But what is the Fourier Transform?, video
   3Blue1Brown, The more general uncertainty principle, regarding Fourier transforms, video
   3Blue1Brown, But what is a convolution?, video
   predavanje 2022./2023. Fourierova transformacija i analitički signal, video
    
4. Analitički signal. Hilbertova transformacija. IQ postupak.
   math&physics with intuition, Hilbert transform and its geometrical meaning, video
   Olli Koskivaara, The Hilbert Transform, skripta
   predavanje 2022./2023. Hilbertova transformacija i IQ postupak, video
    
5. Metoda stacionarne faze. Spektar signala chirp.
   Michael G. Rozman, Integration of Fast Oscillating Functions, skripta
   predavanje 2022./2023. Metoda stacionarne faze, video
    
6. Diskretna Fourierova transformacija i algoritam FFT.
   Steve Brunton, The Fast Fourier Transform (FFT), video
   Erik Demaine, Divide & Conquer: FFT, video
   J. Dongarra, F. Sullivan, Guest Editors Introduction to the top 10 algorithms, Computing in Science & Engineering, Jan.-Feb. 2000, pp. 22-23, vol. 2
   Nicholas J. Higham,  On the top 10 algorithms in applied mathematics, Princeton University Press
   Kevin Wayne, Convolution and FFT, slideovi
    
7. Uvod u detekciju valovima. Detekcija statičnog objekta i objekta koji se kreće.
   predavanje 2022./2023. Detekcija statičnog objekta i objekta koji se kreće, video
   3Blue1Brown, Divergence and curl: The language of Maxwell's equations, fluid flow, and more, video
   Alexander Fufaev, The 4 Maxwell Equations. Get the Deepest Intuition!, video
    
8. Međuispit
    
9. Snimanje Dopplerovim radarom i određivanje brzine objekta.
   predavanje 2022./2023. Snimanje Dopplerovim radarom i određivanje brzine objekta, video
    
10. Utjecaj šuma i kompresija impulsa. Korelacijski prijamnik.
    predavanje 2022./2023. Korelacijski prijamnik, video
     
11. FMCW radar.
     
12. Model slike snimljene radarom sa sintetičkom aperturom. Algoritam omega-k.
    predavanje 2022./2023. Model SAR slike i Omega-K algoritam, video
    C. A. Bouman, An In-depth Guide to the Methods of Computational Imaging, SIAM News
    M. Burger, Learning in Image Reconstruction: A Cautionary Tale, SIAM News
     
13. Implementacija algoritma omega-k.
     
14. Pozvano predavanje.
     
15. Završni ispit.

Literatura:

• D. Bojanjac, M. Bosiljevac, F. Turčinović, Kako snimiti i rekonstruirati SAR sliku, skripta
• M. Cheney, B. Borden, Fundamentals of Radar Imaging, SIAM 2009

Slični kolegiji u svijetu:

Remote Sensing, EPFL