Simulatorgetriebenes, eingebettetes Maschinenlernen für die GPR-Navigation und Sprengfallen-Erkennung in Kolumbien, Akronym: MEDICI-LIBERTAD

• Antragsteller: Dr.-Ing. Christoph Baer; Professor Dr.-Ing. Michael Hübner; Dr.-Ing. Christian Schulz
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423771041

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Projekt MEDICI-LIBERTAD wurden mehrere Strategien zur KI-gestützten Sensorauswertung im Rahmen der radargestützten humanitären Minenräumung erfolgreich untersucht. Diese Studien umfassten ein einzigartiges radargestütztes Ortungssystem, einen optimierten 2D-EM-Simulator und eine KI-Anwendung in eingebetteten Systemen. Der 2D-Simulator kann auf einfache Weise synthetische und zufällige GPR-Daten für KI-basierte Detektionsalgorithmen erzeugen, die sowohl überwacht als auch unüberwacht sind. Seine Praxistauglichkeit wurde in bekannten Detektionsverfahren wie YOLO und Detectron 2 sowie in Algorithmen, die in eingebetteten Systemen verwendet werden, nachgewiesen. Im Hinblick auf das radargestützte Ortungssystem wurde eine neuartige Idee namens Channel Fingerprinting erforscht und vorgestellt. Sie ermöglicht die Berechnung einer hochpräzisen Position in 2D-Umgebungen mit nur einer einzigen Radarmessung. Auf der Grundlage des Simulators werden die Auswirkungen von Fehlplatzierungen überprüft und geeignete Schwellenwerte abgeleitet. Alle im Rahmen des Projekts erzielten Ergebnisse erweitern den Stand der Technik im Allgemeinen und insbesondere die humanitäre Entminungstechnologie. Zukünftige Forschungsinitiativen werden auf die Projektergebnisse zurückgreifen. Darüber hinaus können die erzielten Ergebnisse auf andere Forschungsgebiete übertragen werden und Untersuchungen auf dem Gebiet der Radarortung und hochoptimierter / multiphysikalischer Simulationen unterstützen. Da der Partner der Universidad Nacional de Colombia aktiv an dem Projekt beteiligt waren, ist es wichtig zu erwähnen, dass MEDICI-LIBERTAD als internationales Projekt durchgeführt wurde. Folglich wurde der internationale Austausch der Universitäten gestärkt und Studierenden ermöglicht, einen Teil ihrer Abschlussarbeit im Ausland zu globalen Forschungsfragen zu schreiben, was neben der reinen Forschungsarbeit sehr erfreulich ist.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• A Novel Localization System in SAR-Demining Applications Using Invariant Radar Channel Fingerprints. Sensors, 22(22), 8688.
  Karsch, Nicholas; Schulte, Hendrik; Musch, Thomas & Baer, Christoph
  
• A Statistical FDFD Simulator for the Generation of Labeled Training Data Sets in the Context of Humanitarian Demining using GPR. 2022 IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic and Multiphysics Modeling and Optimization (NEMO) (2022, 7, 6), 1-3. American Geophysical Union (AGU).
  Schorlemer, Jonas; Jebramcik, Jochen; Baer, Christoph; Rolfes, Ilona & Schulz, Christian
  
• Cognitive FMCW-Radar Concept for Ultrafast Spatial Mapping using Frequency Coded Channels. 2021 18th European Radar Conference (EuRAD) (2022, 4, 5). American Geophysical Union (AGU).
  Karsch, Nicholas; Baer, Christoph & Musch, Thomas
  
• Comparison of Short-Range SAR Imaging Algorithms for the Detection of Landmines using Numerical Simulations. 2021 18th European Radar Conference (EuRAD) (2022, 4, 5). American Geophysical Union (AGU).
  Schorlemer, Jonas; Jebramcik, Jochen; Rolfes, Ilona & Barowski, Jan
  
• Detecting Improvised Land-mines using Deep Neural Networks on GPR Image Dataset targeting FPGAs. 2022 IEEE Nordic Circuits and Systems Conference (NorCAS) (2022, 10, 25), 1-7. American Geophysical Union (AGU).
  Mahmood, Safdar; Scharoba, Stefan; Schorlemer, Jonas; Schulz, Christian; Hubner, Michael & Reichenbach, Marc