Domain Adaptation of IMU sensors using Generative Adversarial Networks

• Main Author: Radhakrishnan, Saieshwar
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) 2020
• Subjects: Autonomous vehicles; sensors; internal dynamics; Inertial Measurement Unit; covalidation; Generative Adversarial Network; WaveNets; LSTM.; Autonoma fordon; sensorer; intern dynamik; tröghetsmätningsenhet; samvalidering; Computer and Information Sciences; Data- och informationsvetenskap
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-286821

Autonomous vehicles rely on sensors for a clear understanding of the environment and in a heavy duty truck, the sensors are placed at multiple locations like the cabin, chassis and the trailer in order to increase the field of view and reduce the blind spot area. Usually, these sensors perform best when they are stationary relative to the ground, hence large and fast movements, which are quite common in a truck, may lead to performance reduction, erroneous data or in the worst case, a sensor failure. This enforces a need to validate the sensors before using them for making life-critical decisions. This thesis proposes Domain Adaptation as one of the strategies to co-validate Inertial Measurement Unit (IMU) sensors. The proposed Generative Adversarial Network (GAN) based framework predicts the data of one IMU using other IMUs in the truck by implicitly learning the internal dynamics. This prediction model along with other sensor fusion strategies would be used by the supervising system to validate the IMUs in real-time. Through data collected from real-world experiments, it is shown that the proposed framework is able to accurately transform raw IMU sequences across domains. A further comparison is made between Long Short Term Memory (LSTM) and WaveNet based architectures to show the superiority of WaveNets in terms of performance and computational efficiency. === Autonoma fordon förlitar sig på sensorer för att skapa en bild av omgivningen. På en tung lastbil placeras sensorerna på multipla ställen, till exempel på hytten, chassiet och på trailern för att öka siktfältet och för att minska blinda områden. Vanligtvis presterar sensorerna som bäst när de är stationära i förhållande till marken, därför kan stora och snabba rörelser, som är vanliga på en lastbil, leda till nedsatt prestanda, felaktig data och i värsta fall fallerande sensorer. På grund av detta så finns det ett stort behov av att validera sensordata innan det används för kritiskt beslutsfattande. Den här avhandlingen föreslår domänadaption som en av de strategier för att samvalidera Tröghetsmätningssensorer (IMU-sensorer). Det föreslagna Generative Adversarial Network (GAN) baserade ramverket förutspår en Tröghetssensors data genom att implicit lära sig den interna dynamiken från andra Tröghetssensorer som är monterade på lastbilen. Den här prediktionsmodellen kombinerat med andra sensorfusionsstrategier kan användas av kontrollsystemet för att i realtid validera Tröghetssensorerna. Med hjälp av data insamlat från verkliga experiment visas det att det föreslagna ramverket klarar av att med hög noggrannhet konvertera obehandlade Tröghetssensor-sekvenser mellan domäner. Ytterligare en undersökning mellan Long Short Term Memory (LSTM) och WaveNet-baserade arkitekturer görs för att visa överlägsenheten i WaveNets när det gäller prestanda och beräkningseffektivitet.