Projekti / Programi
Analiza THz signalov s pomočjo nevronskih mrež s kompleksnimi števili
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.08.00 |
Tehnika |
Telekomunikacije |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T121 |
Tehnološke vede |
Obdelava signalov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Terra Hertz, radar,Optimizacijske tehnike, nevronske mreže, načrtovanje sistemov
Raziskovalci (8)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
20862 |
dr. Dušan Gleich |
Sistemi in kibernetika |
Vodja |
2018 - 2021 |
0 |
| 2. |
29302 |
dr. Marko Malajner |
Telekomunikacije |
Raziskovalec |
2018 - 2021 |
0 |
| 3. |
04799 |
dr. Peter Planinšič |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2018 - 2021 |
0 |
| 4. |
51027 |
Blaž Pongrac |
Telekomunikacije |
Raziskovalec |
2019 - 2021 |
0 |
| 5. |
27703 |
dr. Andrej Sarjaš |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2018 - 2021 |
0 |
| 6. |
03778 |
dr. Rajko Svečko |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2018 |
0 |
| 7. |
38980 |
dr. Danijel Šipoš |
Telekomunikacije |
Mladi raziskovalec |
2018 - 2021 |
0 |
| 8. |
51756 |
Marko Vovk |
|
Tehnični sodelavec |
2018 - 2021 |
0 |
Organizacije (1)
Povzetek
Na osnovi našega raziskovalnega dela v zadnjih desetih letih, ki temelji na obdelavi radarskih signalov in implementiranju raznih radarskih sistemov za opazovanje površja Zemlje bomo v tem raziskovalnem projektu znanje poglobili iz načrtovanja radarjev v Tera Hertz-nem (THz) področju. Valovanje v THz področju je zelo primerno za opazovanje površja in struktur predmetov, ki nimajo organskih primesi zato ima velik pomen praktičen pomen, saj lahko zagotovimo varnost, ugotavljamo kakovost izdelkov in materialov, ki jih s prostim očesom ne moremo zaznati, predvsem pa lahko pripomoremo k bolj kakovostnem življenju z implementacijo modernih tehnologij. Z modernimi tehnologijami lahko opazujemo mikro-razpoke na materialih in ugotavljamo prisotnost materialov izza sten in pod oblekami. To področje je zelo zanimivo in se zelo hitro razvija vendar je oprema potrebna za implementacijo THz radarja zelo cenovno nedostopna. V sodelovanju z Laboratorijem za elektro-optične sisteme na UM-FERI imamo možnost tudi izdelati THz radar iz standardnih komercialnih telekomunikacijskih elektronskih komponent. Ideja je, da znanje iz generiranja in fokusiranja podatkov SAR prenesemo v THz področje, ga raziščemo in tudi implementiramo takšen radar. Preučili bomo naprave za generiranje in prejemanje THz signalov. Tukaj vidimo doprinos pri načrtovanju THz radarja tako, da generiramo THz valove s pomočjo mikro-obdelave optičnega vlakna in vodenjem laserskih diod. THz radar bomo uporabili za tro-dimenzionalno (3D) tomografijo. Naše raziskovano delo lahko kasneje usmerimo v aplikacije za detektiranje lastnosti opazovanih objektov. V ta namen bomo razširili področje t.i. globokega učenja, ki je zasnovano na nevronskih mrežah. Novost v tem projektu bo uporaba globokih nevronskih mrež s kompleksnimi podatki.
Cilja projekta sta dva. Prvi je raziskati najbolj primerno tehnologijo s katero je danes mogoče izdelati THz radar. Tukaj se bomo osredotočili na inovativne pristope k generiranju THz valov. Drugi cilj raziskovalnega projekta je analiza interakcije THz valov z različnimi predmeti in postaviti temelje za obdelavo THz radijskih valov, ki jih bomo lahko uporabili v prihodnjih realnih aplikacijah.
V tem raziskovalnem projektu bomo najprej izdelali laboratorijski prototip THz radarja. Radar bo zasnovan na podobnem principu interakcije optičnega signala s foto prevodno anteno. To je mogoče doseči s pomočjo mikro-obdelave optičnih vlaken in vodenjem laserskih diod. Trenutno stanje v literaturi kaže, da ni mogoče generirati poljubnega signala s pomočjo THz valov. V raziskovalnem projektu bomo predlagali poseben način vodenja laserske diode s pomočjo katerega bo možno spreminjati frekvenco THz signala in s tem vplivati na obliko izhodnega signala, ki ga potrebujemo za implementacijo THz radarja z umetno odprtino. V tem delu bomo raziskali načine generiranja chirp signala s pomočjo laserja in laserske diode in opazovali obliko sprejetega signala na sprejemnih antenah foto prevodnih antenah. Tukaj bomo predlagali design antene tako, da bomo ustvarili polje anten v THz področju, za namene generiranja signala. Na ta način bomo generirane signale lahko usmerjali in se ukvarjali z radarskimi tehnikami generiranja in sprejemanja signala, kot so Spotlight, Stripmap in Stearing načini delovanja radarja. Polje anten je tudi pomembno za sprejem signala, saj radarja ne želimo premikati po tirnici ampak bomo ustvarili polje anten in na ta način simulirali gibanje platforme.
V zadnjem delu projekta bomo uporabili globoko nevronsko mrežo, kjer bomo operacije vse operacije nevronske mreže zapisali matematično s kompleksnimi števili. V internih raziskavah smo ugotovili, da lahko s kompleksnim zapisom nevronskih mrež povečamo učinkovitost prepoznave vzorcev.
Pomen za razvoj znanosti
Projekt bo z razvitimi rešitvami omogočil nove metode za generiranje THz valov. S predlaganimi metodami bomo omogočili nizkocenovno generiranje THz valov, saj je oprema, ki je na voljo na trgu zelo draga. Z metodami dela bi radi približali THz tehniko širši raziskovalni javnosti in s tem omogočili še hitrejši napredek tega področja.
Cilj predlaganega projekta je razvoj in izvedba novih tipov radarja, ki bodo vodili do pridobitve novih osnovnih in predvsem aplikativnih znanj. Radarske tehnologije so prisotne v mnogih področjih, od industrijskih produktov, kontrola hrane pa vse do medicinskih aplikacij. Rešitve, ki bodo izvedene v sklopu predstavljenega projekta, bodo omogočile nove ekonomične pristope v znanosti, industriji in medicini ter bodo temeljile na napredni tehnologiji vodenju optičnih elementov za generiranje laserskega valovanja. Opisane tehnologije bodo pripomogle k razvoju novih generacij THz senzorjev, predstavljale pa bodo tudi pomemben prispevek k področju radarskih tehnologij, in biomedicinskih tehnologij ter drugih tehničnih področij, ki se navezujejo brezkontaktno merjenje fizikalnih veličin. Predlagani koncepti so originalni po svoji izvedbi in praktični zasnovi ter bodo omogočali neposredno uporabo v potencialnih industrijskih in drugih sistemih. Nove metode za generiranje radarskih signalov bodo pripomogle k razvoju novih in inovativnih komponent, ki bodo uporabne na številnih znanstvenih in tehnoloških področjih. Pričakovano je, da se bodo rezultati tega raziskovalnega projekta objavili v uglednih znanstvenih revijah in publikacijah. Partnerji morajo nameniti posebno pozornost raziskavam, ki vodijo ne samo k ustvarjanju novih, ampak tudi neposredno veljavnih znanstvenih konceptov. Izdelava prototipov med izvajanjem projekta lahko privede do uporabnih industrijskih produktov in aplikacij. Raziskovalno delo se bo prav tako osredotočalo na sodelovanje med lokalnimi in globalnimi industrijskimi partnerji z namenom zagotavljanja boljšega sodelovanja med znanstveno sfero in gospodarstvom.
Pomen za razvoj Slovenije
The project with proposed solutions shall offer new methods for THz waves generation. The new method will ensure new low cost solution for THz waves generation, which mean that the high expensive equipment will not be needed. With suggested approach, we shall provide the THz technology to the broader research and development audience and initiate a faster development and usability of THz field.
The goal of the proposed project is to develop and realize the pilot application, which will lead to the acquisition of the applied knowledge on the field. The radar techniques are used in many different industrial, medical and everyday applications such as, food control, material structure control, noninvasive tissue and human body inspection etc. The obtained project solutions shall allow new economical approaches in science, industries and medicine, which mean that the new advanced technique for electro-optical elements and laser diode control will be used. The new proposed technology will allow further development of new generations of the THz- sensors. Also, new pervasive approaches in radar technologies for contactless sensing of different physical quantities, in many different fields as an industry, medicine, every day and other applications will be presented. All the proposed concepts are original and unique and can be immediately transferred to the potential application in fields. It is also expected that the all obtained new knowledge and skills will be published in scientific paper to spread the achievements to broader scientific audience. All the attended partners will ensure special attention to the research work, with the aim not to acquire only the new, but also to develop the current valued scientific concepts. All the built prototypes in the time of the running project, can lead to the applied industrial products and application. The research work will have focused on the collaboration with local and global industrial partners to ensure better collaboration between scientific and economy sphere.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
