Tampereen yliopisto

Väitös: Säteenjäljityksellä laskettu heijastusmalli tuo nopeutta tutkasignatuurin simulointiin

Jaa

Diplomi-insinööri Henna Perälä käytti väitöstutkimuksessaan tietokonegrafiikan menetelmiä apuna tutkasignatuurin simuloinnissa. Tutkasignatuurin simulointi kattavasti erilaisille kohteille on työlästä, koska kohteen signatuuri on vahvasti riippuvainen kohteen asennosta tutkan sijaintiin nähden. Tutkimuksessa laskettiin kohteen heijastusominaisuudet tietokonegrafiikasta tutun säteenjäljityksen avulla. Näiden heijastusominaisuuksien avulla varsinainen tutkasignatuuri pystyttiin laskea reaaliajassa.

Henna Perälä väittelee perjantaina 25. lokakuuta 2024.
Henna Perälä väittelee perjantaina 25. lokakuuta 2024. Petri Tanner

Kun tutkavasteesta halutaan tunnistaa erilaisia kohteita, pitää tietää, miltä kyseiset kohteet näyttävät tutkalle. Käyttötarkoituksesta riippuen tunnistus pitää tapahtua toisinaan nopeastikin, jopa reaaliajassa. Monimutkaisen kohteen – kuten auton tai lentokoneen – asento tutkaan nähden vaikuttaa merkittävästi tutkavasteeseen, ja pienikin asennon muutos voi muuttaa vastetta huomattavasti. Jotta eri suunnasta nähtyihin kohteisiin osataan varautua tunnistusvaiheessa riittävän hyvin, kohteen tutkavaste pitää tuntea monesta eri suunnasta. Jos tunnistuksen tulee toimia lähes reaaliajassa, pitää vertailussa käytettävät tutkavastearvot olla joko laskettavissa hyvin nopeasti tai tallennettuna valmiiksi. Nämä voivat olla etukäteen mitattua dataa tai simuloitua dataa.

Tutkavastetta mittaamalla saadaan luonnollisesti todellisuutta vastaavaa dataa, mutta kattavat mittaukset vaativat paljon työtä ja aikaa. Simuloimalla tutkavastetta saadaan puolestaan kattavaa dataa, jopa harvoin tavattavista kohteista tai muista kohteista, jotka olisivat hankalasti saatavilla mittauksiin. Monet simulointimenetelmät ovat kuitenkin liian hitaita toimimaan reaaliajassa, joten simuloinnitkin pitää monesti suorittaa etukäteen. Tutkan kantoaallon taajuus vaikuttaa myös tutkavasteeseen ja asentoherkkyyteen ja tutkavasteen simuloinnissa pitää tämä taajuus ottaa huomioon; yleensä taajuuden muutos vaatii täysin uuden simuloinnin alusta alkaen.

Heijastusmallilla tutkavaste voitiin laskea nopeasti

Diplomi-insinööri Henna Perälä keskittyi väitöskirjassaan heijastusmallin tuottamiseen 3D-mallista. Hän hyödynsi tutkimuksessaan tietokonegrafiikkaa ja vektorilaskentaa.

– Teimme tutkimusryhmämme kanssa tutkimuksessamme oletuksen, että tutkan lähettämä säteily käyttäytyisi riittävän samankaltaisesti näkyvän valon kanssa, jolloin pystyin käyttämään säteenjäljitystä määrittämään, mitkä osat kohteesta näkyvät tutkalle. Säteenjäljitystä käytetään muun muassa tietokonegrafiikassa valokuvankaltaisten kuvien tuottamiseen, Perälä kertoo.

Tutkimusryhmänsä tutkimuksessa Perälä hyödynsi kaupallista säteenjäljitysohjelmistoa, jolla tuotettiin alun perin kaksi ja myöhemmin kolme kuvaa kohteesta jokaisesta kiinnostavasta asennosta; näitä asentoja oli yhdelle kohteelle kymmeniätuhansia. Yhden kuvan perusteella Perälä laski kohteen pinnan pisteiden sijainnit kolmiulotteisessa avaruudessa; sitä varten piti tietää kameran polttovälistä riippuva katselukulma ja ottaa huomioon pisteiden sijainnit kuvassa. Kappaleen heijastusominaisuudet hän määritti käyttämällä täysin heijastavaa peilipintaista kohdetta, josta Perälä tuotti aluksi yhden kuvan, mutta myöhemmin kaksi kuvaa tarkemman heijastussuunnan määrittämiseksi.

– Tämä oli mielenkiintoinen tekniikka, mutta menetelmän viimeisimmässä versiossa luovuin kaupallisesta säteenjäljitysohjelmistosta sen rajoitteiden vuoksi ja tein säteenjäljitysvaiheesta oman toteutuksen, Perälä kertoo.

Perälä tuotti kohteen heijastusmallin säteenjäljitystä käyttäen. Vaikka heijastusmallin laskenta oli hidasta, sillä voitiin laskea varsinainen tutkavaste hyvinkin nopeasti.

– Koska heijastusmalli oli laskettu säteenjäljitystä käyttäen, se toimi jotakuinkin riippumatta tutkan taajuudesta. Näin samaa heijastusmallia käyttäen pystyimme laskemaan tutkavasteen eri kantoaaltotaajuuksilla. Tämä oli huomattavasti nopeampaa kuin se, että koko laskenta olisi suoritettu kullekin taajuudelle kokonaan erikseen, Perälä kuvailee.

Väitöstilaisuus perjantaina 25. lokakuuta 2024

Diplomi-insinööri Henna Perälän signaalinkäsittelyn alaan kuuluva väitöskirja Robust Target Characterization for Fast Radar Signature Simulation in Multiple Frequencies tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnassa perjantaina 25.10.2024 klo 12 Hervannan kampuksella Tietotalon salissa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Richard Bamler Münchenin teknillisestä yliopistosta, Saksasta. Kustoksena toimii professori Ari Visa Tampereen yliopiston Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunnasta.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Linkit

Tampereen yliopisto

Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 22 000 opiskelijaa ja henkilöstöä yli 4 000. Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto

Tampereen yliopiston vuoden 2024 tilinpäätös: kansainvälinen tutkimusrahoitus kasvoi ja tutkintomäärät nousivat kaikilla koulutusasteilla27.3.2025 15:55:38 EET | Tiedote

Tampereen yliopiston saama kansainvälinen kilpailtu tutkimusrahoitus jatkoi kasvuaan vuonna 2024. Kymmeneltä koulutusalalta suoritettiin kaikkiaan 4 809 tutkintoa, mikä oli 400 edellisvuotta enemmän. Yliopisto valittiin mukaan Euroopan unionin sirusäädöksen pääinstrumentteihin. Liikevaihto kasvoi 367,5 miljoonaan euroon ja varsinaisen toiminnan tulos tasapainottui tavoitellusti. Tampereen korkeakoulusäätiön hallitus hyväksyi säätiön vuoden 2024 toimintakertomuksen ja tilinpäätöksen torstaina 27.3.2025.

Väitös: Kuoleman julkiseen käsittelyyn liittyvät talous, vaikuttaminen ja lohduttaminen, mutta kerrosten avaaminen vaatii historian tuntemusta27.3.2025 08:28:45 EET | Tiedote

FM Anna Huhtalan historia-alan väitöskirjatutkimus perehtyy 1920–1930-lukujen Suomen väkivalta- ja onnettomuuskuolemien eli poikkeuksellisten kuolemien julkiseen käsittelyyn ja osoittaa, että monet nykypäivän uutisten sisällöt pohjaavat vuosikymmeniä vanhoihin tapoihin ja käytänteisiin. Samaan aikaan kun uutisarvolla ja poliittisilla ja kaupallisilla tavoitteilla on merkityksensä, vaikuttaa kuolemasta kertovien uutisten sisältöön myös tarve ymmärtää tapahtunutta ja löytää lohdutusta.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme
World GlobeA line styled icon from Orion Icon Library.HiddenA line styled icon from Orion Icon Library.Eye