空间信息技术研究中心

GIT – Geo-spatial Information Technology Center

一、中心概况

上海交通大学空间信息技术研究中心（GIT），致力于地理空间事件认知理论与技术的发展，为地球观测与导航领域的技术进步和产业发展提供关键技术与智力支持。GIT中心中近期的发展目标是在微波图像解译、多模导航应用技术、超高速光采样与高精度光处理等研究领域达到国内领先水平，在微波图像智能计算、地理空间目标事件认知等方向在国内外产生学术影响；GIT的长远发展目标是在SMART微波成像认知、SMART多模自主导航应用服务等方向保持国际先进水平。

GIT中心主要研究方向：

l      智能微波成像

l      遥感图像理解

l      多模导航

l      空间光信号处理

l      信号处理SoC

GIT中心现有专职和兼职教师、博士后与专职研究人员共30多人，硕士生和博士生70多人。其中教授、副教授15人，中国科学院/中国工程院两院院士1人。

 

中心主任：郁文贤教授。

二、中心学术顾问委员会

GIT中心聘任国内外相关领域知名专家作为中心的学术顾问。中心学术顾问委员会主要为中心的发展规划、工作进展、重大科研任务等提供技术咨询与建议。学术顾问委员会每年组织一次活动，听取中心主任汇报中心主要工作并提供学术评价意见。

学术顾问委员会主任：

李德仁 教授，中国科学院、工程院院士；

刘永坦 教授，中国科学院、工程院院士；

学术顾问委员会副主任：

吴一戎 教授，中国科学院院士，中科院电子所；

学术顾问委员会委员：

于起峰 教授，中国科学院院士，国防科技大学

吴曼青 研究员，中国工程院院士，中电38所

龚健雅 教授、武汉大学

鲍虎军 教授、浙江大学

陆建华 教授、清华大学

房建成 教授、北京航空航天大学

三、科学研究

1、             研究方向与责任教授

（1）智能微波成像   刘兴钊  教授

研究微波压缩感知成像、SMART成像探测等新型微波成像体制与面向解译与应用的微波成像数据处理技术，更灵活、有效的获取关于目标与环境的微波特征信息，提高微波成像与处理系统的智能化水平和自适应能力，扩大微波成像的应用范围与适用性。

（2）遥感图像理解  郁文贤 教授

研究遥感影像三维信息提取与重建、运动目标检测、SAR图像增强与解译、地理空间数据组织与搜索、多源信息融合、地理空间事件认知等理论与应用技术，提高遥感数据定量化、自动化处理与应用水平。

（3）   多模导航技术  郁文贤 教授、赵健康 研究员

研究PNT扩展体系、高灵敏度、高动态、抗干扰卫星导航信号处理、GNSS／INS／视觉／通信高精度多模导航、自组织网络定位、高精度导航定位应用等技术，提高导航产业应用能力。

（4）   空间光信号处理  陈建平 教授（兼职）、曾贵华 教授

研究高速高精度光采样、光纤同步授时、信号处理的全光实现、量子定位等技术，提高空间应用中宽带信号采样、海量数据实时处理、远程同步与授时、高精度定位以及低功耗高速处理等方面技术水平。

（5）   信号处理SOC  刘佩林 教授

研究面向多样化应用的低功耗、高安全信号处理SOC设计和嵌入式应用技术，促进实时小型化SAR处理技术和通信导航产业技术的发展。

 

2、             中心科研条件与设施

GIT中心通过学校985工程二期、三期和211工程三期的建设支持，相关设备投资超过3000万元。在遥感、导航、光信号处理、SOC设计等方向形成先进的科研实验系统。

l        SMART微波成像认知技术验证系统

该实验系统以自行研发的小功率连续波体制合成孔径雷达系统为核心，能够实现全极化、多频段和多种调制波形的工作方式。该系统可以在微波暗室内部署，实现对人造环境和场景的定量测量，也可以实现在室外进行部署，通过在轨道上运行实现对近距离自然景物的成像。利用该系统可以研究不同地物环境下，背景与目标之间的相互作用关系，以及针对不同环境、目标的最优探测方法与方式，实现SAR传感器的智能化，提高SAR传感器的探测效能。

主要性能指标：

信号频段：L-S-C-X四波段、全极化工作模式；

空间分辨率：优于 0.15m×0.15m ；

工作模式：连续波体制、一发三收模式，多基地成像；

发射功率：<1w,连续可调；

波形调制：包络波形可编程；

处理系统：实时成像处理。

 

l        高性能遥感数据处理系统

该系统为智能化SAR、可见光遥感图像解译、海量遥感数据信息提取和地理空间事件认知等研究提供数据与高性能计算服务。系统采用分布式开放合作研究架构，实现算法、数据和处理结果的共享与交换。

主要性能指标：

存储系统：100TB SAS存储阵列；

核心计算系统：8个6核CPU、192GB内存、4个GPU处理核心、16GB显存；

高性能图形处理系统：10块Nvidia FX5600显示处理器；

数据体系：TerraSAR、Quick Bird、SRTM DEM、全球GIS与分类数据；

算法体系：检测、分类、融合、分割、信号与图像特征提取等。

 

l        多模导航技术试验验证环境

该实验系统以多模无缝组合导航为用户特征，星间链路为信号传输特征，深空组网为网络特征，主要覆盖未来导航领域空间段和用户端的技术研究需求。主要包括：分布式可重构天基平台体系架构研究及演示平台；信号激励生成及演示平台，由轨道及信号标准误差信号生成子系统、高稳定光纤频率传递及信号推送子系统、姿态控制误差生成子系统等组成；空间模块群智能自适应网络实验平台；高精度GNSS双频接收机射频与多模基带处理实验平台；多信标同步与室内无缝覆盖定位平台。

主要性能指标：

高精度时间传递/发布精度：小于400ps；

多路径激励实测环境分辨率不小于10ns，增强型推算分辨率不大于5ns；

航天器间通信样机：适应m级到百km级通信距离，具备数据转发和自主路由功能；

覆盖所有GPS、Galileo、北斗的不同调制方式与载频；

位置反向传递节点密度不小于100个/平方米，传递距离不小于30米。

 

l        超高速光信号采样与处理实验系统

该实验系统针对雷达、高能物理、空间探测等领域的宽带采样与精密测量研究需求，主要包括：宽带信号光学感知：瞬态信号的超快、分布式探测；超宽带高精度光学采样和量化；超快数字和模拟光信号处理和传输。图1是采样速率84Gs/s（有效位数4比特）的光采样实验系统。

图1  超高速光采样系统

 

l        量子定位与关联成像技术实验环境

量子定位实验平台如图2所示。该平台配置了两套独立的系统：一套用于研究单光子信号下的量子定位技术，另一套用于研究连续光信号下的量子定位技术。在前一套系统中，所配置的激光器为一台为氩离子激光器，利用该激光器可产生离散变量量子纠缠信号。此外，为了检测所发出的信号，还配置了EMCCD，单光子检测器等。在后一套系统中，所配置的激光器为一台为倍频激光器，利用该激光器可产生连续变量量子纠缠信号，为了检测激光器发出的信号，配置了Homodyne检测器等。另外，还为两套系统配置了频率计数器(SR625)、数字延迟发生器等，这些器件都是导航定位、测距、时钟同步研究中的核心设备。在此基础上将发展量子定位实验室演示系统和室外量子测距试验系统。

图2  量子定位实验平台

关联成像遥感技术平台如图3所示。该平台配置了一个热光源发生系统（包括一台激光器、DD马达等），空间光调制器，高分辨率CCD，符号计数器以及自行开发的算法与软件系统等。在此基础上，将再配置一套高速微波关联成像系统。利用该平台上的这些设备可开展关联成像以及在遥感、精密刻度等方面的实验研究与应用研究。

图3  关联成像遥感技术平台

 

l        信号处理SOC设计与验证环境

信号处理SOC设计与验证平台有四个组成部分：基础IP库，这些IP涵盖了多媒体、通信、DSP、导航以及工业控制这几个主要的SoC应用领域；设计辅助平台软件，包括基于几种主流SoC总线的顶层IP代码生成、架构层面的性能预估、不同抽象层次的仿真模型生成、可配置参数的设计优化迭代等； SoC验证软硬件平台，包括SoC芯片各个模块不同抽象层次的模型的混合仿真，RTL仿真的硬件加速等，实现SoC芯片的系统级仿真；可靠性分析与测试环境，包括可靠性分析的数学模型仿真环境、可靠性参数统计仿真工具以及可靠性分析硬件环境等。

主要性能指标：

平台支持ARM、MIPS、SPARC等主流SoC处理器的IP，IP可综合并有对应的行为级仿真模型（周期精确的指令仿真器），支持AMBA、WishBone等主流SoC总线。能够用于设计的SoC最高主频不低于300MHz。平台提供RTL硬件仿真能力，仿真速度不小于100MHz。平台支持的可配置SoC验证原型硬件支持的逻辑规模不小于500万门，并能够扩充。

3、             中心在研科研项目

GIT中心承担了国家973、863、科技支撑、国家NSF基金、国防科研和上海市科委项目及横向科研项目，年均科研经费超过800万人民币。典型在研项目如下：

l        微波图像压缩感知处理技术（973课题）

l        微弱GPS信号处理及高灵敏度GPS接收机的研究（NSF基金）

l        遥感图像情报快速处理（GF预研）

l        国家空间数据应急协同平台（科技支撑）

l        多源遥感图像海上目标融合处理系统（863重点）

l        多模导航技术（上海市优秀学科带头人项目）

l        超高速低功耗光子信息处理集成芯片与技术基础研究（973项目，首席单位）

l        光通信系统中的超高速全光模数转换技术（863项目）

l        面向高精度光学模数转换的采样与量化新方法与关键技术研究（国家自然科学基金项目）

l        …

四、中心联合实验室与特聘研究专家

中心依托上海交通大学信息技术与电气工程研究院的开放式交流合作研究平台，与工业界、产业界建立互动发展的联合实验室。目前的联合实验室有：

l        航天导航制导与控制技术实验室（上海交大与上海航天技术研究院联合建设）

l        先进信息化制造识别控制技术研发中心（上海交大与温州宏丰合金有限公司联合建设）

中心特聘国内外相关技术领域学者作为中心的特聘研究专家，开展学术与技术深度交流合作，共同推动地理空间信息技术领域的前沿技术研究。

五、中心文化环境

GIT中心推行自主、开放、合作的团队研究发展模式。支持研究者在前沿基础领域开展自主独立创新研究与学术发展，通过开放交流合作促进研究网络体系的形成与技术资源的整合，面向应用领域形成整合的系统发展能力并推动技术的工程应用和产业系统技术进步。

GIT中心坚持学术民主、公平公正、团结协作的工作原则，尤其重视青年人才的扶植和培养；GIT中心提供良好的人文服务环境，力所能及地为每一位教师和学生提供解决困难的帮助。

六、中心工作联系人：

遥感方向工作事务联系人：王开志，博士

导航方向工作事务联系人：钱良副教授

教学与学生工作事务联系人：龚玲讲师