News

The rising stars of the TU Delft, featuring Dante Muratore

After his PhD in what he calls “hardcore analogue microelectronics”, rising star Dante Muratore knew he wanted to continue his career working on systems that are closer to an actual application. A postdoc position at Stanford University, in which he worked on the electronics for an artificial retina to treat medical conditions leading to the loss of vision, brought him just that. Then, wanting to come back to Europe and to continue doing bioelectronics at the highest level possible, an opening at TU Delft crossed his path. ‘It was the easiest choice I ever made,’ he says.

Read more about Dante in the link below!

More ...


Winnaar Kooy Prijs 2021: Keith Klein

Op 3 juni – de dag waarop het Kooy Symposium online plaatsvond – is de winnaar van de Kooy Prijs bekend gemaakt. De voorzitter van de afdeling Defensie en Veiligheid van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI) Jan Wind, reikte samen met de voorzitter van de Kooyprijs jury Bart Koene, de prijs van 2.000 euro uit aan Ir. Keith T.J. Klein. Hij won de prijs met zijn afstudeerscriptie: ‘Estimating 3D motion from radar data: Exploiting an omnidirectional radar array for motion estimation in the context of SAR imaging on agile platform.’

Eind 2020 heeft de Kooyprijs jury een negental inzendingen – gericht defensie- en veiligheidstechnologie - ontvangen met voordrachten voor de Kooyprijs 2021. Alle inzendingen waren van uitzonderlijk goede kwaliteit. De jury heeft de verslagen met waardering gelezen, complimenteert de opstellers met de kwaliteit ervan en waardeert deze bijdragen aan de Defensie & Veiligheid onderzoeksgebieden.

Na rijp beraad is besloten om de Kooyprijs 2021 uit te reiken aan Keith Klein. Keith Klein is afgestudeerd aan de TU Delft bij de Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde & Informatica en heeft zijn onderzoek bij TNO uitgevoerd van maart 2020 tot november 2020. Hij werd begeleid vanuit de TU-afdeling Microwave Sensing, Signals and Systems. Zijn afstudeerbegeleiders waren Dr. F. Uysal (TU Delft), Prof. dr. A. Yarovoy (TU Delft), Dr. M. Caro Cuenca (TNO), Ir. M.P.G. Otten (TNO) en Dr. ir. J.J.M. de Wit (TNO). Het verslag is met het cijfer 9.0 gehonoreerd.

Inhoud van de afstudeerscriptie

Keith heeft gewerkt aan 3D-snelheidsbepaling van onbemande vliegtuigen met behulp van radargegevens. Het verkrijgen van een nauwkeurige positiebepaling is een uitdagend probleem bij coherente radarverwerkingstechnieken zoals Synthetisch Apertuur Radar (SAR). Dit geldt des te meer voor lichte en wendbare platforms zoals multi-copters/drones. Hun moeilijk voorspelbare bewegingen moeten nauwkeurig worden bepaald tijdens het verzamelen van gegevens en worden gecompenseerd tijdens de verwerking.

Om een gefocust SAR-beeld te krijgen, moet elke pulslocatie nauwkeurig bekend zijn, opdat elke puls coherent is toe te voegen aan het beeldraster. Traditioneel wordt dit bereikt met een traagheidsnavigatiesysteem (Inertial Navigation System, INS) en GNSS (Global Navigation Satellite System) ontvanger. Hoewel deze combinatie redelijke prestaties kan leveren, vormen gewicht en grootte vaak een beperking voor lichte platforms, waardoor voor de INS de beschikbare mogelijkheden en de haalbare nauwkeurigheid beperkt zijn.

Toepasbaarheid van omnidirectionele radararry

Keith Klein heeft expliciet een analyse gedaan naar de toepasbaarheid van een omnidirectionele radararray voor het schatten van de beweging van een drone platform en het verbeteren van de positioneringsnauwkeurigheid. Voortbouwend op bestaande 1D-SAR-bewegingscompensatietechnieken, heeft hij nieuwe methoden ontwikkeld voor het goed benaderen van de 3D-beweging van het radarplatform door schatting van de hoogte en snelheid.

Daarnaast wordt ook een nieuwe 3D-autofocustechniek gepresenteerd die multi-beam-autofocus wordt genoemd. Deze techniek zorgt voor de correctie van 3D-trajectfouten van puls tot puls door gebruik te maken van de bundelvormende mogelijkheden van de array om meerdere gebieden scherp te stellen terwijl de afbeelding wordt gecreëerd. Door gebruik te maken van een Extended Kalman-filter (EKF) worden positieschattingen verkregen op basis van de radarsnelheidsmetingen. Dit maakt beeldvorming zonder INS mogelijk, wat relevant is in gebieden waar GNSS signalen niet/nauwelijks beschikbaar zijn.

Het fuseren van de schattingen verkregen uit deze methode met de bestaande INS-output levert ook prestatieverbetering op in termen van SAR-beeldfocus. Hierdoor wordt de oplosbaarheid en detecteerbaarheid van zwakke doelen verbeterd. De gepresenteerde resultaten creëren ook nieuwe onderzoeksmogelijkheden, niet alleen voor snelle SAR-beeldvorming, maar ook voor autonome navigatie op basis van radargegevens.

Het systeem van de drone-mounted radar --waar Keith onderzoek naar heeft gedaan—is door TNO ontwikkeld voor het Expeditionary Maneuver Warfare Department van de U.S. Office of Naval Research (ONR). Het systeem is van belang voor verkenningsmissies en hiermee bij uitstek relevant voor Defensie.

Toekomst

Keith Klein was blij verrast met zijn prijs. ‘Mijn begeleiders hebben mijn verslag ingediend zonder dat ik het wist. Toen ik een telefoontje kreeg dat ik de Kooyprijs had gewonnen heb ik even gewacht om het aan mijn omgeving te vertellen tot ik zéker wist dat het geen grap was. En natuurlijk ben ik er erg blij mee! Dank aan mijn begeleiders.’

Keith Klein is na zijn afstuderen gaan werken bij TNO. ‘Ik werk hier niet verder aan mijn afstudeerproject. Dat is nu overgenomen door stagiaire en het plan is om daar later ook weer nieuwe afstudeerders op te zetten. Het betekent dat het geen rapport is dat in de spreekwoordelijke la verdwijnt. Goed om te weten dat de materie voldoende potentieel heeft om verder aan te werken.’

Jury

De jury bestond uit de heren Dr. L. Koene (Juryvoorzitter en bestuurslid KIVI DV, NLDA/FMW), Ing. L.F. Galle (Ministerie van Defensie, Directie Materieel), Prof.dr.ir. P.H.A.J.M. van Gelder (TU Delft), Prof. dr. B.R.H.M. Haverkort (Universiteit Twente), Prof. dr. ir. F.E. van Vliet (TNO, Universiteit Twente) en Prof. dr. ir. P.J. Oonincx (NLDA/FMW).


Watch the ceremony at youtube

Abstract of the thesis

Acquiring an accurate estimate of position is a challenging problem in coherent radar processing techniques such as Synthetic Aperture Radar (SAR). Even more so, for light and agile platforms such as multi-copters. Due to their unpredictable flight path, their motion must be accurately measured during data acquisition, and compensated for during processing. To obtain a focused SAR image, each pulse location must be accurately known to ensure that each pulse is added coherently to the imaging grid. Traditionally, this is achieved with an Inertial Navigation System (INS). While an INS can provide reasonable performance, its weight and size are often a constraint for agile platforms, limiting the available options and attainable accuracy. In this study, we perform an analysis on the applicability of an omnidirectional radar array for explicitly estimating the motion of a multi-copter platform, and improving on the positioning accuracy achieved by the on board INS. Building on existing 1D SAR motion compensation techniques, we develop new methods for estimating the 3D motion of the radar platform by estimating its height and velocity. In addition, we also present a novel 3D autofocus technique termed multi-beam autofocus. This technique allows for the correction of 3D trajectory errors from pulse to pulse by exploiting the beamforming capabilities of the array, and focusing multiple regions as the image is created. Using an Extended Kalman Filter (EKF), we obtain position estimates from the radar velocity measurements based on the last known INS position. We experimentally verify that using our velocity estimation method alone, the positioning performance is already improved compared to that of a state-of-the-art INS, allowing for INS-free imaging using arbitrary flight paths. This enables imaging in GNSS-denied environments, and has the potential to further reduce the weight of the platform. We also show that fusing the estimates obtained from our method with the existing INS output yields an additional performance increase in terms of SAR image focus, improving the resolvability and detectability of weak targets. The presented results open further avenues of research, not only in agile SAR imaging but also in autonomous GNSS-denied navigation.


MS3 at IEEE Radar Conference in May 2021

The past week saw members of our group attending (online of course!) and presenting our work at the 2021 IEEE Radar Conference “Radar on the move”, one of the flagship conferences in radar and related research, organised annually by the IEEE AESS society.
The conference had over 600 registrations worldwide, and just about over 200 papers accepted for inclusion into the proceedings.
Our group presented contributions in a mix of topics, ranging from automotive radar, to radar for human activity recognition (including a tutorial on this topic), as well as radar for navigation of small UAVs in GPS-denied environments.


Where are they now? Marc Vizcarro i Carretero

Master students come and go... after an intensive period working in the group, they return home, find a job, or have other opportunities they take. We don’t always know where they go, how they are, and how they experienced their time at TU Delft. We asked Marc Vizcarro i Carretero, a Master student who graduated on the 13 day of August 2019, to share his story...

My name is Marc Vizcarro i Carretero. I am a young radar and antenna engineer enthusiast. Not so long ago, already working within the European defense industry at INDRA in Madrid, Spain, I felt the need to solidify my base-knowledge in radar technology. I had always seen TU Delft as a leading European engineering university acting both as a technological-hub and as an international ecosystem from which I could boost my career. For this reason, in 2017, I chose TU Delft to pursue the Master of Science in Electrical Engineering (TSS Track, now WiCos).

Did TU Delft help to get you where you wanted to be?

TU Delft did not just help - choosing TU Delft was one of the best careers and personal choices I have made so far. I did not only achieve more than I initially had expected, studying at TU Delft also gave me an invaluable network, from former MSc colleagues, academy, and industry partners to, most important, new friends.

My current career track would not have been possible if I had not had the unconditional support from the MS3 department and more specifically Prof. Alexander Yarovoy. Studying at TU Delft gave me the opportunity for my internship at Thales Nederland B.V. (Delft, NL), my participation in the 11th International SAR/Radar Summer School, and my subsequent MSc Thesis within the Fraunhofer FHR Institute (Bonn, DE) with Dr. Stefano Turso.

Eventually, with such a background, HENSOLDT (former Radar, EW, and Optronics activities from AIRBUS Defense & Space) offered me a tailored position as an Antenna Design Engineer three months before my graduation. Later, in October 2019, I joined the Active and Passive Antenna Department at HENSOLDT in Ulm. Ever since then, I have been so far involved in Phased Array and Active Electronically Scanned Arrays (AESA) development activities.

Why Radar Engineering and the MS3 Department?

With the on-going technological developments within both defense and civil industries, radar engineering sets the perfect framework to be involved in a wide range of topics. From 5G, autonomous driving up to defense and space-related projects; radar engineering allows young professionals to have the broad profile the industry demands. This is why, based on the radar engineering academic legacy of the MS3 department and their broad curricula, I would definitely recommend the program to anybody interested in delving into radar engineering from the electromagnetic and signal processing point of view. From there on, it is a personal decision whether to stay in the academic world or to work in the public sector or industry. In my case, along with the interests that once brought me to TU Delft, I decided to continue with my professional career as a radar engineer within the European defense industry, where I can still be involved in research activities, tackling real engineering challenges both at a conceptual but hands-on level.

What about you and your future after TU Delft?

Joining HENSOLDT means to me an opportunity to be involved in research and development for military sensors within European projects such as the Captor-E radar for the Eurofighter, or in the long run, for FCAS, the Next Generation Jet-fighter and other NATO-related projects. Projects expected to shape Europe’s technological and industrial infrastructure, while ultimately fostering technological advancements in civilian applications around the world.

At HENSOLDT, I just found a great place where I can fully develop myself as a Radar Engineer. There is so much to learn and my decision to work on antennas first is nothing but a wise choice. Becoming a Radar System Engineer means first to specialize in several topics to then ultimately get a clear picture at a system level. With the current trends ranging from fully digital AESA to multifunctioning and polarimetric radars up to the “system of systems” FCAS concept, transversal engineering profiles with a high emphasis on systems engineering, but relevant hands-on experience are thus required.

Thanks to TU Delft I was able to set the right benchmark from which I could make the next move in my career. For this reason I look forward to still being connected with TU Delft as an alumnus and provide engineering opportunities to radar enthusiasts, while fostering research activities within the European radar community.

Final Note: Feel free to contact me if you have further questions about the MS3 program or if you are even looking for an internship position.

More ...