Sono disponibili tesi sperimentali nell’area della elaborazione dei segnali con applicazione a sistemi radar SAR aviotrasportati e satellitari innovativi dell'Agenzia Spaziale Tedesca (DLR), con capacita' interferometriche avanzate per il telerilevamento topografico, urbano, e forestale.
Il lavoro si svolgerà in cooperazione con l'Agenzia Spaziale Tedesca, con possibilità di svolgimento di parte della tesi in loco (sede DLR di Oberpfaffenhofen, Monaco di Baviera; lingua inglese).

Requisiti:
Lo studente deve aver superato gli esami di Teoria della Decisione e della Stima e possibilmente Fondamenti di Tecnica Radar.
Lo studente deve avere conoscenze di programmazione di base.
Lo studente deve avere una buona media per gli esami finora sostenuti, e mostrare alto grado di interesse e motivazione.

E' disponibile una tesi sperimentale nell’area della elaborazione dei segnali con applicazione ad un sistema radar aviotrasportato con capacita' interferometriche di tipo avanzato per il telerilevamento topografico.
Il lavoro si svolgerà in cooperazione con una ditta straniera.

S. Ramongassie', L. Phalippou, E. Thouvenot, D. Massonet, "Preliminary Design of the Payload for the Interferometric Cartwheel," Proceedings 3rd European Conference on Synthetic Aperture Radar (EUSAR2000), Munich, Germany, May 2000, pp.29-32.
G. Fornaro, F. Lombardini, F. Serafino, “Three-dimensional Multipass SAR Focusing: Experiments with Long-term Spaceborne Data,” IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 43, no.4, pp. 702-714, April 2005.

Tema: Applicazione di Tecniche di Stima Spettrale di Parametri Doppler a Dati Reali di un Interferometro Radar Oceanografico Aviotrasportato.

Argomento: lo scopo dei lavori di tesi in quest'area e' la sperimentazione su dati radar reali di algoritmi per la stima dei parametri spostamento Doppler e banda di un segnale osservato in presenza di rumore moltiplicativo correlato e rumore termico. Questo tipo di segnale e' osservato in applicazioni di interferometria temporale SAR per la stima delle componenti di velocita' e del tempo di decorrelazione della superficie marina, a causa della presenza di onde capillari in moto non rigido. Questa moderna tecnica consente la produzione di dettagliate mappe radar a larga scala del moto delle onde, della velocita' delle correnti e dei fenomeni di turbolenza. Il caso in esame riguarda l'interferometria SAR a canali multipli da piattaforma aerea. Sono disponibili dati reali registrati da un avanzato sistema a quattro antenne del FGAN, Germania, acquisiti su un'area costiera nel Mare del Nord. Si eseguiranno analisi statistiche sui dati, che verranno in seguito calibrati tramite procedure di equalizzazione adattiva per compensare deviazioni dall'idealita' del sistema di acquisizione, quali sbilanciamenti di fase tra i quattro canali. Quindi si elaboreranno i dati equalizzati, tramite algoritmi di stima Doppler sviluppati in Dipartimento basati su identificazione non lineare della matrice di covarianza. La sperimentazione consentira' di validare gli algoritmi in condizioni operative reali.

R. Carande, "Estimating Ocean Coherence Time using Dual-Baseline Interferometric Synthetic Aperture Radar," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, July 1994, vol.32, no.4, pp.846-854.
F. Lombardini, F. Bordoni, F. Gini, L. Verrazzani, “Multibaseline ATI-SAR for Robust Ocean Surface Velocity Estimation,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 40, no. 2, pp. 417–433, April 2004.

Tema: Tecniche di Stima Spettrale Parametrica e di Predizione-Correzione per l’Estrazione di Serie Temporali Doppler in Radar Oceanografici.

Argomento: lo scopo dei lavori di tesi in quest'area e' la determinazione di algoritmi per la stima della storia temporale dello spostamento Doppler e della banda di segnali non stazionari osservati in presenza di rumore moltiplicativo correlato e rumore termico. Questo tipo di segnali e' tipicamente osservato in applicazioni di radar oceanografia per la caratterizzazione dell'eco di radar (costieri o su piattaforma off-shore) dalla superficie marina (clutter) soggetta a moto ondoso. L'applicazione a cui si pensa e' la stima ad alta precisione del moto delle onde, della velocita' delle correnti e di parametri dei fenomeni di turbolenza e dei cosiddetti super-eventi (frangenti). Si estendera' un simulatore esistente di segnale in rumore moltiplicativo e si confronteranno alcuni algoritmi di stima non parametrici presenti in letteratura. Quindi si applicheranno algoritmi di stima parametrici basati su identificazione non lineare della matrice di covarianza. Il relativo modello di segnale sarà a fase polinomiale (tono puro e chirp), e si considerera' l'integrazione delle stime Doppler e Doppler rate mediante algoritmi di predizione-correzione (alla Kalman). E' possibile anche la sperimentazione su dati radar reali, acquisiti con un radar costiero sperimentale dalla McMaster University, Canada, su un'area dell'Oceano Atlantico.

N. Allan, D.B. Trizna, D.J. McLaughlin, "Numerical Comparison of Techniques for Estimating Doppler Velocity Time Series from Coherent Sea Surface Scattering Measurements," IEE Proceedings – Radar, Sonar, Navigation, Dec. 1998, vol.145, no.6, pp.367-373.
F. Lombardini, "Analysis of Non-Gaussian Speckle Statistics in High-Resolution SAR Images," Proceedings of the IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS 2005, Seoul, South Korea, July 2005.

Tema: Tecniche di Stima di Fase basata su Modelli in Interferometri Radar Multiparametrici per applicazioni Topografiche.

Argomento: lo scopo dei lavori di tesi in quest'area e' l'analisi e lo sviluppo di algoritmi per la stima della fase in interferometri radar a linee di base multiple, portanti multiple, ed eventualmente polarizzazioni multiple, in presenza di rumore moltiplicativo correlato (derivante da scatteratori diffusi, non puntiformi) e rumore termico. Questo tipo di segnale e' tipicamente osservato in applicazioni di interferometria SAR per la stima di mappe digitali dell'altezza del terreno. L'applicazione a cui si pensa e' la soluzione di problemi di ambiguita' di fase (risultante in equivocazioni in altezza) e di rumore nei dati in applicazioni di interferometria SAR da aereo o da satellite in diversita' di baseline, di frequenza e di polarizzazione, per la ricostruzione topografica ad alta precisione di scene naturali. Si estendera' un simulatore esistente di segnale interferometrico a linee di base e portanti multiple, e si analizzeranno algoritmi di stima basati su modelli e non, presenti in letteratura (a massima verosimiglianza, ai minimi quadrati pesati, e basati su periodogramma). Si confronteranno le prestazioni con il bound di Cramer-Rao, e si analizzeranno importanti condizioni operative critiche (basso rapporto segnale-rumore, basso numero di osservati) cosiddette sotto-soglia, in cui sorgono errori nelle stime di tipo impulsivo.

R. Lanari et alii, "Generation of Digital Elevation Models by using SIR-C/X-SAR Multifrequency Two-pass Interferometry: The Etna Case Study," IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol.34, Sept. 1996, pp.1097-1114.
M. Pardini, F. Lombardini, F. Gini, "The Hybrid Cramér-Rao Bound on Broadside DOA Estimation of Extended Sources in Presence of Array Errors," IEEE Transactions on Signal Processing, vol. 56, no. 4, pp. 1726-1730, April 2008.

Tema: Tecniche di Stima Spettrale Parametrica per Radar d'Immagine 3D ad Alta Risoluzione.

Argomento: lo scopo dei lavori di tesi in quest'area e' la determinazione di algoritmi per la stima dei parametri di un segnale multicomponente a fasi lineari (ampiezze e frequenze spaziali) osservato in presenza di rumore moltiplicativo correlato e rumore termico. Questo tipo di segnale e' tipicamente osservato in applicazioni di array processing per la stima delle direzioni di arrivo e delle intensita' (tessiture) dei segnali di eco da scatteratori multipli diffusi (non puntiformi, che quindi producono speckle e conseguentemente errori di glint). L'applicazione a cui si pensa e' la soluzione di problemi di ambiguita' spaziale in elevazione (layover) in applicazioni di interferometria SAR a linee di base multiple da aereo o da satellite, per la ricostruzione tridimensionale ad alta risoluzione di scene naturali e urbane. Si estendera' un simulatore esistente di segnale interferometrico per aree in layover, e si applicheranno algoritmi di stima basati su massima verosimiglianza, identificazione non lineare della matrice di covarianza, e modellistica ARMA. Una successiva estensione includera' il filtraggio FIR adattivo.

L. Roessing, J. Ender, "Advanced SAR Interferometry Techniques with AER-II," Proceedings International Radar Symposium, Munich, Germany, Oct. 1998, pp.1261-1269.
F. Lombardini, M. Pardini, G. Fornaro, F. Serafino, L. Verrazzani, M. Costantini, "Linear and Adaptive Spaceborne Three-dimensional SAR Tomography: a Comparison on Real Data," IET Radar, Sonar & Navigation, Special Issue, selected papers from IEEE RadarCon 2008, vol. 3, no. 4, pp. 424-436, August 2009.

Segnalazioni di borse/lavoro

Importante azienda nazionale cerca ingegnere (Laurea Specialistica) per sviluppo di algoritmi per telerilevamento SAR.
Importante azienda nazionale cerca ingegnere (Laurea Specialistica) per definizione/marketing prodotti di imaging SAR.
Borsa di Dottorato di Ricerca (3 anni) presso l'Agenzia Spaziale Tedesca (DLR, Oberpfaffenhofen, area Monaco di Baviera), su analisi, sviluppo e sperimentazione di tecniche SAR e di interferometria SAR col sistema satellitare tedesco TerraSAR-X.
Borse di Dottorato di Ricerca (3 anni) presso il Center for Sensor Systems e il Research Center for Multidisciplinary Analysis and Applied System Optimization dell'Università di Siegen (ZESS e FOMAAS, area Francoforte), nell'ambito del programma Multi Sensorics, su tecniche SAR e di interferometria SAR multistatiche con sistemi di satelliti a cluster.

Per ulteriori informazioni rivolgersi a
Ing. Fabrizio Lombardini: f.lombardini@iet.unipi.it

Segnalazioni di seminari

Seminario del Prof. Richard Bamler del Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR, Agenzia Spaziale Tedesca), all’Università di Pisa, su “TerraSAR-X and TanDEM-X - The Potential of Very High Resolution Radar Remote Sensing from Space”. Il seminario è stato organizzato nell’ambito del ciclo di seminari del corso di Dottorato di ricerca in Telerilevamento, Scuola di Dottorato in Ingegneria - Leonardo da Vinci, con il patrocinio dello IEEE Student Branch, University of Pisa, e della IEEE Central Italy Section, e si è svolto nel dicembre 2009 presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione: elettronica, informatica, telecomunicazioni, sede di via Caruso. Il Prof. Bamler è Direttore del Remote Sensing Technology Institute del DLR sede di Oberpfaffenhofen, dove è stato sviluppato il progetto dei sistemi satellitari tedeschi TerraSAR-X e TanDEM-X, e Full Professor alla Technische Universität München.
Seminario dell'Ing. Davide Colombo di Tele-Rilevamento Europa (TRE), all’Università di Pisa, su “Interferometria SAR Differenziale per Monitoraggio di Rischi Geofisici - Tecniche, Applicazioni, Trend Satellitari e di Mercato”. Il seminario è stato organizzato nell’ambito del ciclo di seminari del corso di Dottorato di ricerca in Telerilevamento, Scuola di Dottorato in Ingegneria - Leonardo da Vinci, con il patrocinio dello IEEE Student Branch, University of Pisa, e della IEEE South Italy Section; esso si è svolto nel settembre 2009 presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione: elettronica, informatica, telecomunicazioni, sede di via Caruso. L'Ing. Colombo è responsabile di produzione presso Tele-Rilevamento Europa (TRE), Milano.

Seminario del Dr. Shannon Brown del NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), all’Università di Pisa, su “Research in Microwave Radiometry at the Jet Propulsion Laboratory: Past, Present and Future”. Il seminario è stato organizzato nell’ambito del ciclo di seminari del corso di Dottorato di ricerca in Telerilevamento, Scuola di Dottorato in Ingegneria - Leonardo da Vinci, con il patrocinio dello IEEE Student Branch, University of Pisa, e delle IEEE Central Italy e South Italy Sections; esso si è svolto nel novembre 2008 presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione: elettronica, informatica, telecomunicazioni, sede di via Caruso. Il Dr. Brown è responsabile scientifico presso la NASA, sede Jet Propulsion Laboratory, Microwave Advanced Systems Section, Pasadena (CA), per l’Advanced Microwave Radiometer sul satellite oceanografico Jason-2, e instrument scientist per il Juno Microwave Radiometer nella Juno New Frontiers mission su Giove.
Seminario del Dr. Scott Hensley del NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL), all’Università di Pisa, su “Interferometric Radar Systems Developed by JPL for Mapping and Deformation Studies”. Il seminario è stato organizzato nell’ambito del ciclo di seminari del corso di Dottorato di ricerca in Telerilevamento, Scuola di Dottorato in Ingegneria - Leonardo da Vinci, con il patrocinio dello IEEE Student Branch, University of Pisa, e della IEEE South Italy Section; esso si è svolto nel giugno 2007 presso la Facoltà di Ingegneria. Il Dr. Hensley è Principal Engineer presso la NASA, sede Jet Propulsion Laboratory, Radar Science and Engineering Section, Pasadena (CA), dove è nata la tecnica dell’interferometria con radar ad apertura sintetica.
Seminario del Dr. Gerhard Krieger del Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR, Agenzia Spaziale Tedesca), all’Università di Pisa, su “Bistatic and Multistatic Spaceborne Synthetic Aperture Radar: Potentials and Challenges”. Il seminario è stato organizzato nell’ambito del ciclo di seminari del corso di Dottorato di ricerca in Telerilevamento, Scuola di Dottorato in Ingegneria - Leonardo da Vinci, con il patrocinio dello IEEE Student Branch, University of Pisa, e della IEEE South Italy Section, e si è svolto nel giugno 2007 presso il Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione: elettronica, informatica, telecomunicazioni, sede di via Caruso. Il Dr. Krieger è responsabile del Research and Project Group New Synthetic Aperture Radar (SAR) Missions presso il DLR sede di Oberpfaffenhofen, Microwave and Radar Institute, Department Satellite SAR Systems, dove è stato sviluppato il progetto del sistema satellitare tedesco TerraSAR-X.

           I seminari del Dr. Hensley e del Prof. Bamler sono disponibili su DVD.

        Per ulteriori informazioni rivolgersi a
        Ing. Fabrizio Lombardini: f.lombardini@iet.unipi.it

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