Výzkumný tým Tomáše Zálabského

Výzkumný záměr

Výzkumný tým se zabývá aplikačně zaměřeným výzkumem a vývojovými činnostmi v oblasti moderních radiolokačních systémů a komponent s využitím pokročilých technik signálového zpracování pro detekci, identifikaci, klasifikaci a lokalizaci objektů. Hlavní oblasti vědecko-výzkumné činnosti jsou:

• Návrh anténních prvků, syntéza anténních řad a polí
• Detekce, identifikace, lokalizace  a klasifikace objektů s využitím radarových senzorů
• MIMO radarové systémy
• Aplikace globálních navigačních systémů v oblasti dopravních prostředků, jejich bezpečnost a spolehlivost
• Studium nehomogenit, poruch a elektrických vlastností organické elektroniky s využitím mapování rozložení elektromagnetického pole v blízké zóně zdroje záření

Klíčová slova

Radar; Radiolokace; Detekce; Identifikace; Lokalizace; Klasifikace; Zpracování signálu; Komunikační systémy; Optimalizace; Antény; Anténní řady; Mikrovlnné obvody; Digitální signálové procesory; FPGA, Globální navigační systémy GNSS

Aktuálně řešené projekty

• PROSPEKTOR II. - Výzkum a vývoj nové generace radarového senzoru na bázi polarimetrického aktivního anténního systému

Minulé projekty

• Výzkum a vývoj aktivního anténního systému pro detekci zájmových cílů s podporou měření polarimetrických vlastností
• Spolupráce Univerzity Pardubice a aplikační sféry v aplikačně orientovaném výzkumu lokačních, detekčních a simulačních systémů pro dopravní a přepravní procesy (PosiTrans)
• Výzkum a vývoj metod umělé inteligence, strojového učení a matematicko-statistických technik pro inženýrské aplikace
• Podpora přípravy projektu "Automatický výstražný systém pro personál pracující v blízkosti železniční tratě" do výzvy Doprava2020+
• Vývoj bezkontaktní technologie pro inteligentní ochranu zájmových prostor
• Návrh a ověření podmínek pro nasazování bezpečných vlakových lokátorů na bázi GNSS systémů na české železniční síti

Publikace

• JOSHI, Mohit Kumar, Narugopal NAYEK, Tapeshwar TIWARI, Jan PIDANIC, Zdenek NEMEC a Ratnajit BHATTACHARJEE. Multiphysics and Multipactor Analyses of TE 022 -Mode High-Power X-Band RF Window. IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2020, 30(3), 272-275. DOI: 10.1109/LMWC.2020.2971652. ISSN 1531-1309. (2020)
• HARYANTO, Toto, Adib PRATAMA, Heru SUHARTANTO, Aniati MURNI, Kusmardi KUSMARDI a Jan PIDANIC. Multipatch-GLCM for Texture Feature Extraction on Classification of the Colon Histopathology Images using Deep Neural Network with GPU Acceleration. Journal of Computer Science. 2020, 16(3), 280-294. DOI: 10.3844/jcssp.2020.280.294. ISSN 1549-3636. (2020)
• T. Zalabsky, T. Hnilicka and M. Falta, "Omnidirectional Antenna for Smart Railway Crossings," 2020 New Trends in Signal Processing (NTSP), Demanovska dolina, Slovakia, 2020, pp. 1-4, doi: 10.1109/NTSP49686.2020.9229544.
• VALENTA, V. - PIDANIČ, J. - NĚMEC, O. The Process of Metadata Management for Radar Target Classification Algorithm Development. In New Trends in Signal Processing, NTSP : proceedings. New York: IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), 2020. s. 126-129 s. ISBN 978-1-72816-154-9.
• Janveja, M., Paul, B., Trivedi, G., ...Jan, P., Nemec, Z., Design of Efficient AES Architecture for Secure ECG Signal Transmission for Low-power IoT Applications, Proceedings of the 2020 30th International Conference Radioelektronika 
• Skrabanek, P., Dolezel, P., Nemec, Z., Stursa, D., Person Detection for an Orthogonally Placed Monocular Camera, Journal of Advanced Transportation, 2020, 2020, 8843113, Jimp snad Q2 podle AIS
• J. Jordan and B. Brtnik, "Finding the Sensitivity to Transfer Branch by Graphs," 2020 New Trends in Signal Processing (NTSP), Demanovska dolina, Slovakia, 2020, pp. 1-4, doi: 10.1109/NTSP49686.2020.9229527.
• D. Matousek, B. Brtnik and J. Jordan, "Streamlined Fibonacci Charge Pump," 2020 International Conference on Applied Electronics (AE), Pilsen, Czech Republic, 2020, pp. 1-4, doi: 10.23919/AE49394.2020.9232866.
• JURYCA, Karel, Jan PIDANIC a Heru SUHARTANTO. Prediction of Wind Turbine's Doppler Frequency Shifts. In: 2020 New Trends in Signal Processing (NTSP) [online]. IEEE, 2020, 2020-10-14, s. 1-5 [cit. 2020-12-11]. ISBN 978-1-7281-6155-6. Dostupné z: doi:10.1109/NTSP49686.2020.9229547

Výzkumný tým se zabývá aplikovaným výzkumem a experimentálním vývojem s ohledem na aktuální požadavky partnerů z průmyslové sféry. Členové výzkumného týmu jsou kompetentní v návrhu a vývoji mikrovlnných a anténních prvků, dále v návrhu algoritmů signálového zpracování v moderních radarových systémech a s jejich následnou implementací v hardwarových prostředcích.  V uvedených oblastech se členové výzkumné skupiny dlouhodobě účastní řešení vědecko-výzkumných projektů podporovaných národními a mezinárodními grantovými agenturami. Výzkumný tým má též zkušenosti s aplikací globálních navigačních systémů v prostředí železniční dopravy. Výzkum této oblasti je přínosný především s ohledem na velkou perspektivu v oblasti aplikovaného výzkumu. Pro návrhy, simulace, optimalizace a verifikace dílčích částí výzkumných aktivit je využíváno moderní laboratorní vybavení FEI.

Výzkum je zaměřen do následujících podoblastí:

1) Výzkum v oblasti syntézy anténních řad a polí

Výzkum je zaměřen na vývoj algoritmů pro optimalizaci rozložení řídkých anténních řad a řídkých anténních polí, s cílem co nejvíce potlačit postranní vyzařovací laloky těchto anténních struktur. Tato optimalizace umožňuje navázání ve výzkumu pokročilých technik určování směru příchodu signálu na řídká anténní pole. Jedná se především o metody fázové interferometrie a metodu kompresního snímání. Takovéto řídké anténní struktury umožnují výrazné snížení počtu bloků vysílač/přijímač a tím značně redukují náklady na radiolokační jednotky.

2) Výzkum v oblasti detekce, identifikace a lokalizace objektů

Výzkumné aktivity jsou zaměřeny na oblasti spolehlivé detekce, identifikace a spolehlivého odhadu parametrů (polohy, rychlosti, trajektorie a dalších) žádoucích objektů, zejména objektů s nevýraznými radarovými charakteristikami – malá a silně fluktuující efektivní odrazná plocha nebo malý Dopplerův posuv, přičemž tyto objekty se vyskytují v prostředí s výrazným rušením a šumem. Pro detekci cílů jsou rozvíjeny metody klasifikace. Navrhované metody budou zaměřeny na využití v koherentním radaru.  Jedná se především o metody High resolution range profiles a metody vyhodnocující polarizační charakteristiky. Pro zvýšení spolehlivosti klasifikace bude dále zvážena kombinace několika klasifikátorů, především s využitím neuronových sítí.

3) Výzkum MIMO radarových systémů

Výzkumné aktivity cílí na využití MIMO radarových systémů s využitím jednoho a více vysílačů. Hlavní důraz je kladen na výzkum v oblasti OFDM MIMO radarových systémů, které představují moderní koncept radarových zařízení a mají široký potenciál uplatnění v praxi. V této oblasti se výzkum zaměřuje především na návrh a optimalizaci MIMO anténních polí s ohledem na oblast krytí senzoru a dosažení dostatečné rozlišovací schopnosti. Dále na oblast návrhu a optimalizace vysílaných signálů, které musí být vhodně volené především s ohledem na kvalitu detekce cílů a odolnost vůči rušení. Klíčovou aktivitou je návrh pokročilých metod zpracování signálů, které umožní spolehlivý odhad pozic cílů s vysokou přesností, zlepší rozlišovací schopnosti senzoru oproti konvenčním metodám a budou umožnovat následné přesné sledování cílů v čase.

 4) Aplikace GNSS

Výzkumným cílem je ověření možnosti implementace GNSS systémů pro zvýšení bezpečnosti provozu na dopravních infrastrukturách a autonomní řízení, s využitím prvků spolehlivé a bezpečné detekce a lokalizace objektů. Výzkum cílí zejména na ověření požadavků na nasazení systémů bezpečné lokalizace na železničních tratích s využitím systémů GNSS. Získané poznatky budou ověřovány i pro využití na silniční dopravní infrastruktuře.

5) Výzkum v oblasti měření nehomogenit, poruch a elektrických vlastností organické elektroniky 

Výzkum cílí na návrh a realizaci inovativní metody pro mapování a vizualizaci rozložení elektromagnetického pole v blízké zóně zdroje záření. Metoda umožní detekovat a lokalizovat nehomogenity a poruchy ohebných štítů elektromagnetických interferencí (EMI) elektroniky založené na konceptu umělé kůže. Sloužit bude také pro studium vložného útlumu a při materiálovém výzkumu a optimalizaci tenkých vrstev kompozitů, a to z elektrického, mechanického a chemického hlediska. Moderní materiálová základna dodá studovaným vrstvám elasticitu, ohebnost, samoobnovitelnost, biokompatibilitu či odbouratelnost a zároveň schopnost stínit EMI.. Metoda umožní detailní pozorování materiálu, jehož makroskopické vlastnosti jako homogenita dispergovaných plniv, elektrická vodivost či soudržnost se mění v důsledku mechanického namáhání.

Ing. Tomáš Zálabský, Ph.D.

Jsem vedoucím Výzkumného centra Fakulty elektrotechniky a informatiky a též tohoto výzkumného týmu. Kromě toho, že na fakultě přednáším, tak se především věnuji vědecko-výzkumné činnosti. Nejvíce se zajímám o oblast návrhu, syntézy, simulace a optimalizace anténních prvků, řad a polí. Mám též bohaté zkušenosti s návrhem a realizací pasivních vysokofrekvenčních obvodů, jakými jsou například planární a vlnovodoné filtry, směrové odbočnice, či děliče výkonu. V současné době se též aktivně věnuji signálovému zpracování rádiových signálů z různých senzorů či radarů za účelem detekce, lokalizace, identifikace a klasifikace cílů.

V rámci své univerzitní kariéry jsem posbíral mnoho zkušeností s řešením řady vědecko-výzkumných projektů ve spolupráci s průmyslovými partnery z tuzemska, ale též se zahraničními výzkumnými organizacemi. Snažím se tuto spolupráci dále prohlubovat a tím i rozvíjet výzkumný tým a stále posouvat hranice poznání jeho jednotlivých členů.