Object tracking in a rearward looking Radar

Abstract

Català: Continental desenvolupa sistemes avançats d´assistència als conductors. Un dels més aplicats és el Control adaptable de velocitat o Adaptive cruise control (ACC). El sistema ACC permet seguir el vehicles al capdavant de l´usuari i adaptant la seva velocitat automáticament. Aquest tracker existeix per un tipus especifico de sensors Radar d´abast mitjà o Mid-Range Radar (MRR) , instal.lat a la meitat del para-xocs del vehicle de l´usuari. Aquesta tesi es concentra en la modificació i desenvolupament d´aquest tracker per al seu ús en el seguiment de vehicles que apareguin en la part posterior del vehicle del nostre usuari. Per aixó aquest tracker usa un radar de curta distància o Short Range Radar (SRR) que estarà instal.lat en el para-xocs posterior d´aquest. El MRR tracker és un tracker orientat a objectes que esta dissenyat sobre el sistema de coordenades cartesiá. No obstant això els paràmetres d’instal.lació del MRR són diferents als de SRR, que intenta seguir vehicles de la part posterior i vehicles situats en els angles morts del conductor. Aquestes condicions posen de manifest les limitacions i errors del propi sistema SRR. Aixó ens condueix ha fer les diferents tasques: modificar el tracker orientats objectes, implementar un tracker per seguir el desenvolupament de la barrera de protecció i finalment utilitzar la informació obtinguda d´aquesta, en el procés d´associació de les mesures, per millorar la seva execució. En primer lloc les modificacions van ser localitzades en el tracker en el qual les grandàries de les obertures i les llistes no sén adequades. A més els mètodes d’agrupació tampoc sén adequats. Aquests diferents elements van ser actualitzats empíricament utilitzant mesures del SRR instal.lat en la part posterior del vehicle. Encara que aquests canvis van ser fets, les emissions del radar i els efectes de multicamí generats per la barrera de protecció van persistir. En segon lloc, un tracker de la barrera de protecció va ser dissenyat i implementat. Per al seu disseny es realitzà una anàlisi de components principals i un de component independents sobre les mesures, per exposar informació rellevant, que ens permet definir els diferents elements del tracker de Kalman. Una altra conclusió de l’anàlisi de les tesis va portar a la utilització d’un algorisme de detecció sobre la transformació estadìstica de Hough. Aquest tracker està dissenyat per seguir i fer l´estimació en la posició i forma de la barrera de protecció. Finalment usant aquesta informació en el tracker d´objectes permet corregir i millorar la seva execució esquivant les falses associacions de mesures, i per tant la creació d’objectes fantasmes. Aquesta tesi demostra una possible transició a un futur tracker orientat a objectes per a mesures del SRR.

Castellano: Continental desenvolupa sistemes avançats d´assistència als conductors. Un dels més aplicats és el Control adaptable de velocitat o Adaptive cruise control (ACC). El sistema ACC permet seguir el vehicles al capdavant de l´usuari i adaptant la seva velocitat automáticament. Aquest tracker existeix per un tipus especi?co de sensors Radar d´abast mitjà o Mid-Range Radar (MRR) , instal.lat a la meitat del para-xocs del vehicle de l´usuari. Aquesta tesi es concentra en la modi?cació i desenvolupament d´aquest tracker per al seu ús en el seguiment de vehicles que apareguin en la part posterior del vehicle del nostre usuari. Per aixó aquest tracker usa un radar de curta distància o Short Range Radar (SRR) que estarà instal.lat en el para-xocs posterior d´aquest. El MRR tracker és un tracker orientat a objectes que esta dissenyat sobre el sistema de coordenades cartesiá. No obstant això els paràmetres d?instal.lació del MRR són diferents als de SRR, que intenta seguir vehicles de la part posterior i vehicles situats en els angles morts del conductor. Aquestes condicions posen de manifest les limitacions i errors del propi sistema SRR. Aixó ens condueix ha fer les diferents tasques: modi?car el tracker orientats objectes, implementar un tracker per seguir el desenvolupament de la barrera de protecció i ?nalment utilitzar la informació obtinguda d´aquesta, en el procés d´associació de les mesures, per millorar la seva execució. En primer lloc les modi?cacions van ser localitzades en el tracker en el qual les grandàries de les obertures i les llistes no sén adequades. A més els mètodes d?agrupació tampoc sén adequats. Aquests diferents elements van ser actualitzats empíricament utilitzant mesures del SRR instal.lat en la part posterior del vehicle. Encara que aquests canvis van ser fets, les emissions del radar i els efectes de multicamí generats per la barrera de protecció van persistir. En segon lloc, un tracker de la barrera de protecció va ser dissenyat i implementat. Per al seu disseny es realitzà una anàlisi de components principals i un de component independents sobre les mesures, per exposar informació rellevant, que ens permet de?nir els diferents elements del tracker de Kalman. Una altra conclusió de l?anàlisi de les tesis va portar a la utilització d?un algorisme de detecció sobre la transformació estadìstica de Hough. Aquest tracker està dissenyat per seguir i fer l´estimació en la posició i forma de la barrera de protecció. Finalment usant aquesta informació en el tracker d´objectes permet corregir i millorar la seva execució esquivant les falses associacions de mesures, i per tant la creació d?objectes fantasmes. Aquesta tesi demostra una possible transició a un futur tracker orientat a objectes per a mesures del SRR.

English: Continental develops advanced driver assistant systems. One of the most often applied is the Adaptive Cruise Control (ACC) system. The ACC system is able to track vehicles in front and automatically adapts the speed to follow the preceeding vehicle. A tracker for such a forward looking application exists for a specific sensor, the Mid-Range Radar (MRR) mounted on the vehicle’s front bumper. This thesis concentrates on developing and implementing modifications to this tracker in order to obtain a backward looking tracker using a Short Range Radar (SRR) mounted on the vehicle’s back bumper. The MRR tracker is an object oriented tracker using the Cartesian coordinate system. However, the MRR mounting parameters are different from the SRR ones, which are centered on tracking vehicles next to and in the rear of the host vehicle, possibly disappearing into the driver’s blind spot. These conditions bring new sensor limitation effects and errors into focus. This leads to the following tasks: modifying the object tracker, developing a guardrail tracker and finally using this guardrail information in the object tracker in order to enhance its performance. Firstly, the necessary modifications were located on the object tracker itself in which gates, list sizes and clustering methods were not suitable any more. They were updated empirically depending on given measurements with the side/rearward looking SRR. Although these changes were made, radar specific limitations as multipath radar effects generated by the guardrail remained. Hence secondly, a guardrail tracker was designed and implemented. To do so, data analyses, as a principal component analysis and a independent component analysis, over SRR data were performed in order to find relevant information. According to these analyses, models and a measurement spaces were defined as the Kalman tracker’s elements. Other conclusions of these analyses led the utilization of a statistical pseudo-Hough transform based algorithm as a detection function. This tracker has the purpose to track and estimate the guardrail position and shape. Finally, using this information in the object tracker enables to correct and to enhance its performance by avoiding false associations and ghost objects. This thesis demonstrates a possible transition to a future object oriented tracker for SRR data.