Korkean resoluution ja suuren kuva-alueen SAR MATINE tutkimusseminaari 17.11.2016 Risto Vehmas, Juha Jylhä, Minna Väilä, Ari Visa Tampereen teknillinen yliopisto Signaalinkäsittelyn laitos Hankkeelle myönnetty MATINE-rahoitus: 60 000
Sisältö Johdanto SAR-kuvaus monikanavaisella systeemillä Vuoden 2016 tutkimusteemat Liikkuvan maalin ilmaisu (moving target indication, MTI) ja kuvantaminen (käänteinen SAR eli ISAR) 3D-SAR-kuvantaminen Tuloksia MTI- ja 3D-algoritmit havainnollistettuna mitatulla datalla Tulosten hyödyntämisajatuksia Yhteenveto ja jatkoajatuksia SARalgoritmikehityksestä 2
Johdanto: SAR-kuvaus Synteettisen apertuurin tutkalla (SAR) muodostetaan korkean resoluution tutkakuvia ilmakehästä tai avaruudesta Mitattu signaali SAR-mittaus SAR-kuva 3
Johdanto: Monikanavainen SAR Viime vuoden hankkeessa tutkittiin SAR-algoritmeja monikanavaista vastaanottoa hyödyntävälle systeemille Simuloitu SAR-kuva 4
Liikkuvan maalin ilmaisu (moving target indication, MTI) Tavoitteena löytää mittauksen aikana kohdealueella liikkuvat kohteet Perustekniikat: Displaced phase center antenna (DPCA) Along track interferometry (ATI) Space-time adaptive processing (STAP) Hyödynnetty US Air Force Research Laboratoryn (AFRL) julkista Gotcha-datasettiä 5
Liikkuvan maalin ilmaisu (moving target indication, MTI) Kuvassa tiellä liikkuva auto ei kuvaudu oikein tavanomaisella SAR-käsittelyllä à auto aiheuttaa kuvaan kohinamaisen taustahäiriön. 6
Liikkuvan maalin ilmaisu Hyödynnetään monikanavaista vastaanottoa Perusidea rautalangasta: otetaan lentoradan samasta kohdasta useita näytteitä hieman eri aikoina Auton liike havaitaan muutoskuvasta (ATI) DPCA ja ATI Lasketaan muutoskuva(t) amplitudiin ja vaiheeseen perustuen 7
Liikkuvan maalin ilmaisu STAP (space-time adaptive processing) Suodatetaan staattisen taustan vaste pois, jonka jälkeen etsitään liikkuvaa kohdetta sovitetulla suodatuksella Muodosta odotettu signaali sovitettua suodatusta varten Ei Sovitettu suodatus Muodosta suodin ja suodata taustavälke Vertaa kynnysarvoon: Onko suurempi? Kyllä Ilmaisu ja jatkotoimenpiteet 8
Liikkuvan kohteen kuvaaminen Tavoitteena tarkan SAR-kuvan muodostaminen yhteistyöhaluttomasta liikkuvasta kohteesta Olemme kehittäneet algoritmeja kohteen tuntemattoman liiketilan estimointiin ja kompensointiin 9
3D-SAR-tekniikat Aika-alueen nopea algoritmi (fast factorized back-projection, FFBP) 3D-kuvan tuottamiseen 10
Tulosten hyödyntämisestä SAR-MTI-tekniikat mahdollistavat suurten alueiden liki reaaliaikaisen valvonnan. Alueella liikkuvia kohteita kyetään havaitsemaan, seuraamaan ja jopa tunnistamaan. Soveltuu maalla ja merellä liikkuvien kohteiden seurantaan. Kehitystä tarvitaan nopeammille, tarkemmille, kattavammille ja luotettavammille järjestelmille (sekä rauta että ohjelmisto). 3D-SAR-teknologia on uusi, eikä sitä juuri vielä ole sovellettu käytännössä suuressa mittakaavassa. Tarjoaa kyvyn tunnistaa kohteita aiempaa paremmin. Tarjoaa kyvyn hahmottaa paremmin ympäristöjä, joissa 3- ulotteisia mielenkiintoisia muotoja: esim. metsät ja rakennetut alueet. 11
Tieteellinen julkaiseminen MATINE-hankkeessa tehtyyn tutkimukseen liittyvä SAR-aihepiirin julkaisutoiminta: 2 konferenssiartikkelia julkaistu (syksyllä 2015 ja keväällä 2016) Lehtiartikkeli ja konferenssiartikkeli arviointiprosessissa 3D-algoritmeista ja mittauksista kirjoitetaan myös julkaisu 12
Jatkoajatukset 3D-algoritmin kehitys PVTUTKL:n tutkalla mitatulla datalla Haastava mittausasetelma ja mielenkiintoinen ongelma, joka vaatii liikekompensaatioalgoritmin soveltamista. Mahdollistaisi uuden hyödyllisen mittauskyvyn esimerkiksi herätteiden hallintaa ajatellen. MATINE-hakemus Liikkuvan maalin ilmaisu ja tunnistaminen SAR-tutkalla vuodelle 2017 STAP-, ISAR-, ja ATR (kohteen automaattinen tunnistaminen) -tekniikkojen yhdistäminen uudenlaisen suorituskyvyn tuottamiseksi SAR-tutkalle. Maalla ja merellä liikkuvien kohteiden seuranta ja tunnistaminen suurelta valvonta-alueelta yhdellä ilmakehässä tai avaruudessa liikkuvalla SAR-lavetilla. SAR-menetelmien demonstroimisen toteutuksesta keskusteltu usean kotimaisen toimijan kanssa Mahdollista on myös lyhyen kantaman koelaitteiston hankinta TTY:lle. 13
Kiitos mielenkiinnosta! 14