复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室由金亚秋院士于 1988 年创立的波散射与遥感中心发展而来,依托良好的电磁信息领域研究基础,面向空天信息等技术前沿,是我国空天电磁信息领域关键技术攻关和高端人才培养基地。实验室 以国家重大科研任务为牵引, 结合新工科学科建设, 设置有电磁波散射辐射与空天信息获取、极高频通信与空天信息传输、空天智能信息处理与应用三大研究方向。主要研究方向包括:

1 )雷达成像与智能信息获取

利用合成孔径雷达对雷达照射区域进行高分辨率成像,并将成像结果应用于目标识别与分类,电磁仿真验证等。

2 )微波视觉与类人脑人工智能

“微波视觉”理论由实验室金亚秋院士与徐丰教授共同提出。微波视觉借鉴人脑光视觉原理和计算机视觉相关技术、融合电磁物理规律与雷达成像机理,探索雷达信号处理、图像分析、信息提取等方面的新概念、新理论和新应用。

3 )雷达图像智能解译

由于特殊的成像机制与复杂的电磁散射机理, SAR 图像不同于光学图像,不易直观解读。随着我国系列雷达卫星上天,每天获取的海量 SAR 数据,需要发展系统的 SAR 数据解译和信息提取基础理论与新方法,为发展 SAR 遥感的各种重要应用提供理论技术支撑。雷达图像智能解译是基于微波视觉的这一新领域的研究,其以微波雷达图像为研究对象,结合深度学习技术和传统电磁学原理,发展雷达图像解译和信息提取的新理论和新方法。

4 )行星遥感

基于“嫦娥七号”微波雷达,开展月表极化雷达回波仿真的工作。模拟月表微波辐射亮温对“风云四号”微波星进行定标。另外,还包括月球微波“冷点”异常仿真分析,月表红外辐射特性研究,月球永久阴影区温度模拟等。

5 )雷达成像与海洋遥感

利用合成孔径雷达技术进行雷达数据信号处理,对地面和海洋场景进行成像。并专注于重建舰船尾迹轨道速度场及计算粗糙表面的电磁散射。

6 )计算电磁学与智能图像处理

研究领域包括复杂目标的计算电磁学算法、电磁建模与目标散射特性分析、基于电磁大数据的智能图像处理,基于计算电磁算法的仿真成像等。

7 )数字编码超表面以及无线能量传输

超表面是人工材料,它具有天然材料所没有的特性(如负介电常数),具有操控电磁波的能力,数字编码超表面是连接物理世界和数字世界的桥梁,通过编码的手段来对电磁波进行自由的操纵。从 2G Second generation )到 3G 4G ,再到 5G ,均使用微波频段的电磁波进行通信,因此环境中充斥着大量的微波能量,这部分能量可以被收集起来加以利用给低功耗传感器(无线医疗、智能穿戴)供电。

8 )复杂环境电磁散射建模与目标探测

通过对复杂环境如地下掩埋目标、海上舰船目标进行电磁散射建模,从而设计雷达功率、频段、极化等参数,对不同复杂场景具有不同的穿透性、分辨率、抗干扰性能等指标,实现对地下目标、海面目标等复杂场景中目标进行准确探测和目标识别,进而反演出目标位置、尺寸、属性等信息。

9 )电离层与波传播

基于大数据驱动机器学习的电离层智能三维建模和实时预报系统,形成基于电离层知识的北斗地基增强网定位新策略,实现电离层信息在我国北斗地基增强系统的验证。

10 )自动驾驶及无人智能系统

提升北斗导航系统的实时态差分( RTK )及精密单点定位( PPP )等相关技术应用,实现高精度静态 / 动态定位;北斗导航地基增强系统集成;北斗导航接收机硬件开发;北斗卫星硬件环路模拟仿真( Hardware-In-Loop )及接收机抗干扰性能测试;北斗导航系统软件定义接收机( SDR )。

自动驾驶原型系统测试:自动驾驶联合全球导航卫星系统( GNSS )实现高精度实时定位; GNSS 同惯导系统( IMU )和激光雷达( Lidar )的多传感器融合; Lidar 点云数据重建 3D 地图。