Daljinska istraživanja

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.

 

Tjedni plan nastave:

  1. Primjene daljinskih istraživanja. Princip rada radara.
  2. Analitički signal i Hilbertova transformacija. IQ demodulator.
  3. Uvod u elektromagnetske valove. Metoda stacionarne faze.
  4. Praktični aspekti mjerenja elektromagnetskoga zračenja.
  5. Detekcija statičkog objekta i objekta koji se kreće.
  6. Praktične metode za detekciju i evaluaciju raspršenja.
  7. Radar sa sintetičkom aperturom (SAR).
  8. Međuispit
  9. Analitički izvod kontinuiranog omega-k algoritma.
  10. Diskretni omega-k algoritam i računalna implementacija.
  11. Primjena algoritama za rekonstrukciju slike.
  12. Raspršenje elektromagnetskoga vala. Greenova funkcija i Lippmann-Schwingerova jednadžba.
  13. Bornova aproksimacija. Matematički model radara.
  14. Otvoreni problemi u daljinskim istraživanjima. Primjene umjetne inteligencije u radarima.
  15. Završni ispit

 

Literatura:

M. Cheney, B. Borden, Fundamentals of Radar Imaging, SIAM 2009

 

Znanstveni radovi iz područja modeliranja SAR-a:

K. J. Langenberg, et. al., Principles of Microwave Imaging and Inverse Scattering, EARSeL Advances in Remote Sensing

M. Cheney, Tomography problems arising in Synthetic Aperture Radar, Lund University, technical report

M. Cheney, A mathematical tutorial on synthetic aperture radar, SIAM review 2001

M. Cheney, B. Borden, Problems in synthetic-aperture radar imaging, Inverse Problems 25 (2009)

S. A. Khosnhevis, A. Ghorshi, A tutorial on tomographic synthetic aperture radar methodsSN Applied Sciences, vol2 2020

 

Slični kolegiji u svijetu:

Remote Sensing, EPFL

 

YouTube predavanja:

01. Uvod u tomografiju i inverzne probleme

02. Princip rada radara

03. Osnove analitičkog signala i IQ demodulator

04. Analitički signal i Hilbertova transformacija

05. Maxwellove jednadžbe i valovi

06. Detekcija statičnog objekta

07. Detekcija objekta koji se kreće

08. Prilagođeni filtar i korelacijski prijamnik

09. Raspršenje elektromagnetskih valova

10. Raspršenje elektromagnetskoga vala u kontekstu daljinskih istraživanja

11. Model antene, incidentnog vala i optimalan prijam raspršenog vala

12. Generiranje radarske slike

13. SAR

14. Metoda stacionarne faze

15. Omega-k algoritam za rekonstrukciju radarske slike


Obavijesti

Što ćemo vas naučiti na predmetu?

Kolegij Daljinska istraživanja najbolji je spoj fizikalne pozadine, matematičkog modeliranja, elektroničkog sustava, računalnih algoritama i primjene na realnim problemima koji ste do sada imali prilike slušati na fakultetu.

 

 

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.

Mislimo da je budućnost inženjerstva u interdisciplinarnosti i tu interdisciplinarnost promoviramo kroz naš kolegij. Na njemu ćete istovremeno primijeniti prethodno naučeno na matematici i fizici, to ćete spojiti s novim znanjima iz elektrotehnike i računarstva čime ćete kreirati neku novu primjenu daljinskih istraživanja na kojoj možete nastaviti raditi u sklopu nekog projekta, primijeniti naučeno na kreiranje vlastitog proizvoda ili nastaviti baviti se daljinskim istraživanjima kroz diplomski i znanstveni rad.

Autor: Dario Bojanjac
Što su to daljinska istraživanja?

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. 

Više o tome što su daljinska istraživanja i gdje se koriste možete pronaći na stranici Wikipedije i u videu o Sentinel satelitima.

Autor: Dario Bojanjac