KR100811938B1

KR100811938B1 - 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더 및 이의제어 방법

Info

Publication number: KR100811938B1
Application number: KR1020060064197A
Authority: KR
Inventors: 김철호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2008-03-10
Also published as: US7411661B2; JP2008020428A; US20080007707A1; JP5234707B2; KR20080005639A

Abstract

본 발명은 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 0.5° 단위의 반사정밀도를 갖는 다수의 반사미러가 내경면에 부착된 구조의 원통형 반사기를 이용하여, 차량용 레이더의 레이저 스캐닝 동작이 보다 안정적으로 이루어질 수 있고, 원거리 및 근거리 검출이 교번으로 이루어질 수 있도록 한 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 원통형 몸체 및 이 원통형 몸체의 내경면에서 그 원주방향을 따라 장착되는 다수의 반사미러로 구성된 원통형 반사기와; 상기 원통형 반사기를 회전시키는 회전구동수단과; 상기 원통형 반사기의 중공홀에 배치되는 레이저 수광부와; 상기 원통형 반사기의 후부쪽 위치에서 대칭을 이루며 배치되는 좌/우측 레이저 발광부와; 상기 원통형 반사기의 회전각도를 검출하는 위치검출부와; 상기 레이저 수광부 및 위치검출부의 신호를 수신하는 제어부와; 상기 위치검출부의 검출신호에 따라 레이저의 변조 주파수를 조정하는 변조회로부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더를 제공한다.

원통형 반사기, 차량용 레이저 레이더, 레이저 발광부, 레이저 수광부, 위치검출부, 변조회로부, 제어부

Description

원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더 및 이의 제어 방법{Laser radar for vehicle using cylinder reflector and method for control the same}

도 1은 본 발명에 따른 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더를 나타내는 블럭다이어 그램.

도 2는 본 발명에 따른 원통형 반사기의 구조를 설명하는 일부 단면 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 원통형 반사기의 회전을 위한 구성을 설명하는 평면도,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 레이저 조사각을 설명하는 개념도,

도 6은 본 발명에 따른 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 장애물 검지 검출 로직을 설명하는 파형도,

도 7은 본 발명에 따른 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더에 적용되어, 원통형 반사기의 회전각도를 검출하는 구성을 설명하는 개략도,

도 8 및 도 9는 기존의 차량용 레이저 레이더를 설명하는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 원통형 반사기 12 : 원통형 몸체

14 : 반사미러 16 : 종동기어

18 : 모터 20 : 구동기어

22 : 롤러 24 : 좌측 레이저 발광부

26 : 우측 레이저 발광부 28 : 레이저 수광부

30 : 약자계 자석띠 32 : 강자계 자석띠

34 : 홀센서 36 : 신호처리회로

38 : A/D변환기 40 : MCU

42 : 변조회로부

차량의 고급화 추세에 따라, 전방 차량과의 거리 및 상대속도를 검출할 수 있는 레이더가 차체 전방쪽(범퍼 또는 그릴 등)에 장착되고 있다.

차량용 레이더는 크루즈 컨트롤을 위한 것으로서, 전방 차량과의 거리 및 상대속도를 검출하여 근접시에 자동으로 브레이킹 또는 경보가 이루어지게 하는 주행속도 적응 제어에 이용되고 있다.

기존의 레이더 및 그 동작 방법을 첨부한 도 8 및 도 9를 참조로 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

도 8에 도시된 레이더는 산업용 레이더로서, 레이저 다이오드(100)와 0.5°씩 회전 가능한 프리즘(200)이 주요 구성으로 포함되어 있으며, 그 레이저 스캐닝 방법은 레이저 다이오드(100)에서 레이저를 생성하는 단계와, 프리즘(200)을 통한 레이저 반사와 함께 레이저가 검출 대상물로 송출되는 단계와, 검출하고자 하는 장애물로부터 반사된 레이저를 수신하는 단계와, 송출된 레이저와 수신된 레이저의 시간차를 측정하는 단계와, 시간차이를 이용하여 검출 대상물과의 거리를 산출하는 단계로 이루어진다.

그러나, 도 8에 도시된 기존의 레이더는 프리즘을 이용하기 때문에 주행중 차체 진동에 취약하여 정확한 레이저 송출이 이루어지지 않는 단점이 있고, 프리즘이 회전하기 때문에 회전모멘텀을 줄이기 위한 별도의 설계가 요구되며, 프리즘을 위한 기계적 구동부가 더 필요하기 때문에 레이더 자체를 소형으로 제작하는데 어려움이 있다.

도 9에 도시된 레이더는 차량용 레이더로서, 레이저 다이오드(100)를 갖는 발신기(300)와 레이저를 수신하는 수신기(400)를 포함하는 렌즈모듈(500)이 주요 구성으로 되어 있으며, 그 레이저 스캐닝 방법은 발신기(300)에 설치된 레이저 다이오드(100)에서 레이저가 생성되는 단계와, 렌즈모듈(500)의 렌즈를 통해 레이저 빔이 발광되어 검출 대상물로 송출되는 단계와, 검출하고자 하는 장애물로부터 반사된 레이저를 수신기에서 수신하는 단계와, 송출된 레이저와 수신된 레이저의 시간 차이를 측정하는 단계와, 검출 대상물의 크기를 측정하기 위하여 렌즈모듈(500)이 수평 이동되는 단계로 이루어진다.

그러나, 도 9에 도시된 기존의 레이더는 레이저를 이용하여 여러각도의 물체를 검출할 수 없고, 레이저 빔 검출 각도가 약 4°에서 6°로 매우 협소한 단점이 있으며, 또한 근거리 및 원거리를 검출할 경우 각각 원거리 검출용 및 근거리 검출용 레이저 거리 검출 장치를 별도로 더 설치해야 하는 단점이 있다.

기존의 차량용 레이더 장치로서, 한국공개특허공보 공개번호 제1999-022667호에는 발광수단과, 이 발광수단에서의 출사광을 수평방향으로 주사하고 프리즘의 정각이 연속적으로 변화하는 나선형상을 갖는 수평주사수단과, 수평주사수단을 회전시키는 작동기와, 물체에서의 반사광을 수광하는 수광수단을 포함하여 구성된 차량용 광레이더 장치가 개시되어 있는 바, 차체 진동에 취약한 프리즘을 이용하기 때문에 정확한 레이저 송출이 이루어지지 않는 단점이 있다.

일본공개특허공보 공개번호 평8-261753(1996.10.11)에는 발광소자에서 출사된 레이저빔이 모터에 의해 회전되는 다각형의 미러를 통해 임의의 각도로 단속되는 광레이더 장치가 개시되어 있는 바, 다각형의 미러는 프리즘과 거의 흡사한 구조로 되어 있으며, 레이저 송출범위가 좁은 단점이 있다.

일본공개특허공보 공개번호 평8-248131(1996.09.27)에는 레이저광선을 출사하는 레이저 광원, 정속회전하여 레이저 광선을 스캐닝 방향으로 반사하는 회전미러 등으로 구성되어, 레이저 광선의 조사각도를 시간에 비해 비선형으로 변화시키는 조사광학계가 구비된 레이저 레이더 장치가 개시되어 있는 바, 회전하는 미러를 이용하여 조사각도를 변화시킬 수 있지만 레이저 송출범위 및 대상물에 대한 검출 범위가 협소한 단점이 있다.

일본공개특허 공개번호 평7-140248(1995.06.02)에는 레이저 광원에서 조사된 레이저광이 모터에 의해 회전되며, 상하부가 광원측 방향으로 경사진 멀티 반사타입으로 형성된 미러를 거쳐 대조물에 조사되고, 그 광을 수광하여 대조물까지의 거리를 측정하는 레이저 레이더 장치가 개시되어 있는 바, 마찬가지로 회전하는 미러를 이용하여 조사각도를 변화시킬 수 있지만 레이저 송출범위 및 대상물에 대한 검출 범위가 협소한 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 차량용 레이더 장치가 갖는 제반 문제점을 감안하여 연구된 결과물로서, 0.5°단위의 반사정밀도를 갖는 다수의 반사미러가 내경면에 그 원주방향으로 부착된 원통형 반사기를 이용하여, 차량의 주행 진동에도 영향을 받지 않고 레이더의 레이저 스캐닝 동작이 보다 안정적으로 이루어질 수 있고, 원거리 및 근거리 검출이 교번으로 이루어질 수 있도록 한 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일구현예는 원통형 몸체 및 이 원통형 몸체의 내경면에서 그 원주방향을 따라 장착되는 다수의 반사미러로 구성된 원통형 반사기와; 상기 원통형 반사기를 회전시키는 회전구동수단과; 상기 원통형 반사기의 중공홀에 배치되는 레이저 수광부와; 상기 원통형 반사기의 후부쪽 위치에서 대칭을 이루며 배치되는 좌/우측 레이저 발광부와; 상기 원통형 반사기의 회전각도를 검출하는 위치검출부와; 상기 레이저 수광부 및 위치검출부의 신호를 수신하는 제어부와; 상기 위치검출부의 검출신호에 따라 레이저의 변조 주파수를 조정하는 변조회로부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더를 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 원통형 반사기의 반사미러는 원통형 몸체의 내경면에서 그 원주방향을 따라 0.5°단위로 120개가 장착된 것을 특징으로 한다.

상기 회전구동수단은 상기 원통형 몸체의 외경면에 장착된 종동기어와; 차체 소정 위치에 장착되는 모터와; 상기 모터의 축에 일체로 부착되어 상기 종동기어에 맞물리는 구동기어와; 상기 원통형 몸체의 외경면에 밀착되어 원통형 몸체의 회전시 흔들림을 잡아주는 롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 위치검출부는 상기 원통형 몸체의 외경면에서 그 원주방향을 따라 부착된 약자계 자석띠와; 상기 약자계 자석띠의 소정 위치에 부착되는 강자계 자석띠와; 상기 원통형 몸체의 외경면으로부터 이격된 차체에 고정 장착되어 상기 약자계 자석띠 및 강자계 자석띠로부터 자력을 검출하는 홀센서로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 레이저 수광부로부터 수광된 레이저 빔을 신호 처리하는 신호처리회로와; 신호처리회로로부터 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와; 상기 A/D 변환기로부터 디지털 신호를 수신하여 검출대상물과의 거리 및 상대속도 등을 연산하며, 상기 위치 검출부의 홀센서로부터 신호를 수신하여 레이저의 변조 주파수를 조정하는 변조회로부를 제어하는 MCU를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 원통형 몸체 및 이 원통형 몸체의 내경면에서 그 원주방향을 따라 장착되는 다수의 반사미러로 구성된 원통형 반사기를 차체 소정 위치에 구비하는 단계와; 상기 원통형 반사기를 회전구동수단으로 회전시키는 단계와; 좌/우측 레이저 발광부에서 생성된 레이저가 상기 원통형 반사기의 반사미러에 반사되어 검출 대상물로 송출되는 단계와; 검출 대상물로부터 반사된 레이저를 레이저 수광부에서 수신하여 제어부로 전송하는 단계와; 상기 제어부에서 수광된 레이저 빔을 신호 처리하여 디지털로 변환한 다음, 검출 대상물과의 거리 및 상대속도 등을 연산하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 제어 방법을 제공한다.

상기 좌측 레이저 발광부에 의한 검출과 우측 레이저 발광부에 의한 검출을 구분하기 위하여 상기 좌/우측 레이저 발광부는 시간을 분리해서 레이저를 송출하는 것을 특징으로 한다.

상기 좌/우측 레이저 발광부는 레이저 송출시 산란된 레이저에 의한 방해를 구분하기 위하여 특정코드를 함께 전송하고, 상기 레이저 수광부에서 특정코드에 대한 대비를 통해 해당 채널의 데이터인지를 구분하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 원통형 반사기의 회전각도를 위치검출부의 홀센서에서 검출하는 단계와; 원통형 반사기의 1회전당 검출신호가 제어부로 전송되는 단계와; 상기 제어부에서 레이저의 변조 주파수를 조정하는 변조회로부를 선택 제어하여, 상기 원통형 반사기의 1회전시 레이저를 변조하는 주파수를 원거리용 저주파로, 다음 1회전시 근거리용 고주파로 조정되게 하는 단계와; 레이저 변조하는 원거리용 주파수 및 근거리용 주파수에 따라 상기 레이저 발광부의 레이저 송출범위가 원거리 또는 근거리로 조절되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더를 나타내는 블럭다이어 그램이고, 도 2는 본 발명에 따른 원통형 반사기의 구조를 설명하는 일부 단면 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 원통형 반사기의 회전을 위한 구성을 설명하는 평면도이다.

본 발명은 차량의 전방부 예를들어, 앞범퍼 또는 그릴 부분에 장착되는 원통형 반사기를 이용한 레이저 레이더로서, 차량의 주행 진동에도 영향을 받지 않고 레이더의 레이저 스캐닝 동작이 보다 안정적으로 이루어질 수 있고, 원거리 및 근 거리 검출이 교번으로 이루어질 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

상기 원통형 반사기(10)는 원통형 몸체(12) 및 이 원통형 몸체(12)의 내경면에서 그 원주방향을 따라 장착되는 다수의 반사미러(14)로 구성된다.

보다 상세하게는, 상기 원통형 반사기(10)의 반사미러(14)는 원통형 몸체(12)의 내경면에서 그 원주방향을 따라 0.5°단위로 120개가 장착되어, 후술하는 바와 같이 원통형 몸체(12)의 회전구동에 따라 레이저의 송출반사각을 가변시켜 검출대상물을 빠르게 검출할 수 있다.

상기 원통형 반사기(10)는 회전구동수단에 의하여 회전되는 바, 그 구성을 보면 원통형 몸체(12)의 외경면에서 그 원주방향을 따라 장착된 종동기어(16)와, 차체 소정 위치에 장착되어 제어부의 모터제어회로에 의하여 구동하는 모터(18)와, 상기 모터(18)의 축에 일체로 부착되는 동시에 상기 종동기어(16)에 맞물려 회전력을 전달하는 구동기어(20)를 포함하여 구성되고, 상기 원통형 몸체(12)가 회전될 때 지지역할을 하여 흔들림을 방지할 수 있도록 원통형 몸체의 외경면에 구름 가능하게 밀착되는 롤러(22)를 더 포함한다.

상기 원통형 반사기(10)의 후부 위치에는 좌/우측 레이저 발광부(24,26) 및 레이저 수광부(28)가 배치되는 바, 상기 좌/우측 레이저 발광부(24,26)는 원통형 반사기(10)의 후부쪽 위치에서 그 좌측 및 우측 위치에 대칭으로 배치되고, 상기 레이저 수광부(28)는 원통형 몸체(10)의 중공홀 중앙 위치에 배치된다.

여기서, 상기 원통형 반사기 및 그 외경 인접위치에 설치되어 원통형 반사기의 회전각도를 검출하는 위치검출부를 첨부한 도 7을 참조로 설명하면 다음과 같 다.

상기 위치검출부는 상기 원통형 몸체(12)의 외경면에서 그 원주방향을 따라 부착된 마그네틱 밴드 형태의 약자계 자석띠(30)와, 상기 약자계 자석띠(30)의 소정 위치에 하나의 점으로 부착되는 강자계 자석띠(32)와, 상기 원통형 몸체(12)의 외경면으로부터 이격된 차체 위치에 고정 장착되어 상기 약자계 자석띠(30) 및 강자계 자석띠(32)로부터 자력을 검출하는 홀센서(34)로 구성되며, 도 7의 파형도에 나타낸 바와 같이 상기 홀센서(34)에서 감지되는 약자계 자석띠 검출 신호의 출력 파형와 강자계 자석띠 검출 신호의 출력 파형은 그 크기가 다르며, 하나의 점으로 감지하는 강자계 자석띠의 파형이 더 크게 나타나게 된다.

이에, 상기 홀센서(34)는 강자계 자석띠(32)로부터의 신호검출을 원통형 몸체의 1회전당 1번씩 반복해서 감지하게 된다.

여기서, 상기 레이저 수광부 및 위치검출부의 신호를 수신하여 검출 대상물과의 거리 및 상대속도 등을 연산하는 제어부에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 제어부는 상기 레이저 수광부(28)로부터 수광된 레이저 빔을 신호 처리하는 신호처리회로(36)와, 이 신호처리회로(36)로부터 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(38)와, 상기 A/D 변환기(38)로부터 디지털 신호를 수신하여 검출대상물과의 거리 및 상대속도 등을 연산하는 MCU(40)로 구성된다.

또한, 상기 제어부의 MCU(40)의 출력측에는 변조회로부(42)가 연결되는 바, 상기 MCU(40)는 위치 검출부의 홀센서(34)로부터 원통형 반사기(10)의 회전각 검출 신호를 수신하여 상기 변조회로부(42)에 레이저 변조 주파수를 조정하는 신호를 보 내는 역할도 한다.

이에, 상기 MCU(40)가 원통형 반사기(10)의 1회전 마다 회전각 검출 신호를 변조회로부로 전송하여, 레이저의 변조 주파수가 원거리용 저주파 또는 근거리용 고주파로 선택 조정되어진다.

여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 작동을 위한 제어 방법을 순서대로 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 레이저 조사각을 설명하는 개념도이고, 도 6은 본 발명에 따른 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 장애물 검지 검출 로직을 설명하는 파형도이다.

상기 원통형 반사기(10)의 원통형 몸체(12)가 상기 모터(18)의 구동에 의하여 회전을 시작한다.

즉, 상기 모터(18)의 구동과 함께 모터축에 부착된 구동기어(20)가 회전하고, 이 구동기어(20)에 맞물린 종동기어(16)가 회전을 하며, 이 종동기어(16)가 부착된 원통형 몸체(12)가 회전을 하게 된다.

이때, 상기 원통형 몸체(12)의 외경면에 밀착된 롤러(22)도 함께 구름 동작을 하면서 원통형 몸체(12)의 회전시 흔들림 등을 견고하게 잡아주는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 원통형 반사기의 회전속도 설계는 다음과 같이 이루어질 수 있다.

레이저 발광부와 검출대상물체간의 거리(S)는 다음과 같이 속도(v)와 시간(t)의 곱으로 표현할 수 있으며, 예를 들어 레이저 발광부에서 검출대상물체간의 거리(차간거리)가 150m일 경우, 빛의 이동 속도가 3×10⁸m/s이므로, 아래의 계산식과 같이 왕복시간은 1us가 된다.

S = vt

150m ×2(왕복) = 3×10 ⁸ ×t

t= 1us

본 발명에 따른 원통형 반사기의 회전 각도에 대해 레이저를 송출하는 시간을 10us로 설정하되, 충분한 에너지를 공급하고 검출하는데 걸리는 시간을 최대 11us로 설정하며, 레이저 수광부의 채널이 두개이므로 22us로 설정한다.

따라서, 총 레이저 송출시간은 22us + 100us(신호처리시간) + 500us(모터 구동에 의한 회전속도)의 합으로 622us가 소요되며, 여기에 원통형 반사기의 최대 미러수는 120개이므로 622us×120 = 74.6ms가 소요된다.

이에, 초당 13.4회전이며 RPM으로 계산하면, 원통형 반사기의 회전속도는 약 804 rpm이 된다.

다음으로, 원통형 반사기(10)의 회전 구동과 함께 상기 좌/우측 레이저 발광부(24,26)에서 생성된 레이저가 상기 원통형 반사기(10)의 반사미러(14)에 반사되어 검출 대상물로 송출되는 단계가 진행된다.

연이어, 상기 검출 대상물로부터 반사된 레이저를 레이저 수광부(28)에서 수 신하여 제어부로 전송하는 단계가 진행된다.

이때, 상기 좌측 레이저 발광부(24)에 의한 검출과 우측 레이저 발광부(26)에 의한 검출을 구분하기 위하여 상기 좌/우측 레이저 발광부(24,26)는 시간을 분리해서 레이저를 송출하며, 특히 상기 좌/우측 레이저 발광부(24,26)는 레이저 송출시 산란된 레이저에 의한 방해를 구분하기 위하여 특정코드를 함께 전송하고, 상기 레이저 수광부에서 특정코드에 대한 대비를 통해 해당 채널의 데이터인지를 구분하게 된다.

이어서, 상기 제어부에서 수광된 레이저 빔을 신호처리회로(36)에서 신호로 처리하게 되고, 신호처리회로(36)에서 처리된 아날로그 신호는 A/D변환기(38)에서 디지털 신호로 변환된 다음, 상기 MCU(40)로 전송된다.

이에, 상기 MCU(40)에서 디지털 변환신호를 바탕으로 검출 대상물과의 거리 및 상대속도 등을 연산하여, 차간거리가 좁은 경우 브레이킹 장치에 작동신호를 보내 자동 제동 또는 감속이 이루어지는 작동 등이 이루어지게 된다.

여기서, 본 발명에 따른 레이더가 원거리 또는 근거리의 대상 물체를 교번으로 검출하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

상기 원통형 반사기(10)의 회전 구동과 함께 상기 위치검출부의 홀센서(34)의 센싱이 연속적으로 이루어지는 바, 홀센서(34)가 원통형 몸체(12)에 부착된 약자계 자석띠(30)와 강자계 자석띠(32)로부터 자력을 검출하는 센싱을 하게 된다.

즉, 상기 홀센서(34)에서 원통형 반사기(10)의 회전에 따라 약자계 자석띠(30)는 원통형 몸체(12)의 외경면에서 그 원주방향을 따라 길게 부착되어 있기 때문에 그 자력을 길게 검출하고, 강자계 자석띠(32)는 점 형태로 부착되어 있기 때문에 그 자력을 순간적으로 검출하게 된다.

이때, 상기 약자계 자석띠(30)의 출력은 상하폭이 짧은 파형으로 출력되고, 강자계 자석띠(32)의 출력은 상하폭이 높은 파형으로 출력되므로, 결국 상기 홀센서(34)는 강자계 자석띠(32)로부터의 신호검출을 원통형 몸체(12)의 1회전당 1번씩 반복해서 감지하게 된다.

이에, 상기 홀센서(34)로부터 원통형 반사기(10)의 1회전당 검출신호가 제어부의 MCU(40)로 전송되어진다.

이어서, 상기 MCU(40)에서 레이저의 변조 주파수를 조정하는 변조회로부(42)에 고주파 또는 저주파 선택 제어 신호를 전송하게 된다.

즉, 상기 원통형 반사기(10)의 1회전시 레이저를 변조하는 주파수를 원거리용 저주파로 선택하라는 신호를 변조회로부(42)에 전송하고, 곧바로 원통형 반사기(10)의 그 다음 1회전시에는 근거리용 고주파로 선택하라는 신호를 변조회로부에 전송하게 된다.

이에, 상기 MCU(40)의 변조회로 제어 신호에 따라 상기 변조회로부(42)는 고주파 또는 저주파를 선택하여, 상기 레이저 발광부의 레이저 송출범위가 원거리 또는 근거리로 선택 조절된다.

이와 같이, 원거리와 근거리를 검출하기 위해서는 레이저에 변조 신호를 인가할 때 제어신호의 주파수를 바꾸어주면 되고, 즉 원거리에서 물체가 검출되지 않을 경우 주파수의 인가 범위를 높혀 근거리 물체를 검출하도록 설정하고, 원거리와 근거리를 검출하려면 레이저를 변조하는 주파수를 조정해주면 된다.

원거리의 경우 낮은 주파수인 500MHz대역을 이용하고 근거리의 경우 높은 주파수인 1GHz대역을 이용하여 검출하며, 이렇게 주파수를 조절하는 이유는 주파수에 따라 거리 검출 식별력(Resolution)이 달라지기 때문이다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더 및 이의 제어 방법에 의하면, 0.5°단위의 반사정밀도를 갖는 다수의 반사미러가 내경면에 그 원주방향으로 부착된 원통형 반사기를 이용하여, 차량의 주행 진동에도 영향을 받지 않고 레이더의 레이저 스캐닝 동작이 보다 안정적으로 이루어질 수 있다.

또한, 원통형 반사기의 회전시마다 레이저 송출을 원거리 및 근거리로 교번하여 원거리 및 근거리의 검출대상물에 대한 검출이 모두 가능한 장점이 있다.

Claims

원통형 몸체 및 이 원통형 몸체의 내경면에서 그 원주방향을 따라 장착되는 다수의 반사미러로 구성된 원통형 반사기와;

상기 원통형 반사기를 회전시키는 회전구동수단과;

상기 원통형 반사기의 중공홀에 배치되는 레이저 수광부와;

상기 원통형 반사기의 후부쪽 위치에서 대칭을 이루며 배치되는 좌/우측 레이저 발광부와;

상기 원통형 반사기의 회전각도를 검출하는 위치검출부와;

상기 레이저 수광부 및 위치검출부의 신호를 수신하는 제어부와;

상기 위치검출부의 검출신호에 따라 레이저의 변조 주파수를 조정하는 변조회로부;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더.
청구항 1에 있어서,

상기 원통형 반사기의 반사미러는 원통형 몸체의 내경면에서 그 원주방향을 따라 0.5°단위로 120개가 장착된 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더.
청구항 1에 있어서,

상기 회전구동수단은:

상기 원통형 몸체의 외경면에 장착된 종동기어와;

차체에 장착되는 모터와;

상기 모터의 축에 일체로 부착되어 상기 종동기어에 맞물리는 구동기어와;

상기 원통형 몸체의 외경면에 밀착되어 원통형 몸체의 회전시 흔들림을 잡아주는 롤러;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더.
청구항 1에 있어서,

상기 위치검출부는:

상기 원통형 몸체의 외경면에서 그 원주방향을 따라 부착된 약자계 자석띠와;

상기 약자계 자석띠의 일측에 하나의 점으로 부착되는 강자계 자석띠와;

상기 원통형 몸체의 외경면으로부터 이격된 차체에 고정 장착되어 상기 약자계 자석띠 및 강자계 자석띠로부터 자력을 검출하는 홀센서;

로 구성된 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부는:

상기 레이저 수광부로부터 수광된 레이저 빔을 신호 처리하는 신호처리회로와;

신호처리회로로부터 출력된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기와;

상기 A/D 변환기로부터 디지털 신호를 수신하여 검출대상물과의 거리 및 상대속도 등을 연산하며, 상기 위치 검출부의 홀센서로부터 신호를 수신하여 레이저의 변조 주파수를 조정하는 변조회로부를 제어하는 MCU;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더.
원통형 몸체 및 이 원통형 몸체의 내경면에서 그 원주방향을 따라 장착되는 다수의 반사미러로 구성된 원통형 반사기를 차체에 구비하는 단계와;

상기 원통형 반사기를 회전구동수단으로 회전시키는 단계와;

좌/우측 레이저 발광부에서 생성된 레이저가 상기 원통형 반사기의 반사미러에 반사되어 검출 대상물로 송출되는 단계와;

검출 대상물로부터 반사된 레이저를 레이저 수광부에서 수신하여 제어부로 전송하는 단계와;

상기 제어부에서 수광된 레이저 빔을 신호 처리하여 디지털로 변환한 다음, 검출 대상물과의 거리 및 상대속도 등을 연산하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 제어 방법.
청구항 6에 있어서,

상기 좌측 레이저 발광부에 의한 검출과 우측 레이저 발광부에 의한 검출을 구분하기 위하여 상기 좌/우측 레이저 발광부는 시간을 분리해서 레이저를 송출하는 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 제어 방법.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,

상기 좌/우측 레이저 발광부는 레이저 송출시 산란된 레이저에 의한 방해를 구분하기 위하여 특정코드를 함께 전송하고, 상기 레이저 수광부에서 특정코드에 대한 대비를 통해 해당 채널의 데이터인지를 구분하는 단계를 더 포함하는 것을 특 징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 제어 방법.
청구항 6에 있어서,

상기 원통형 반사기의 회전각도를 위치검출부의 홀센서에서 검출하는 단계와;

상기 원통형 반사기의 1회전당 검출신호가 제어부로 전송되는 단계와;

상기 제어부에서 레이저의 변조 주파수를 조정하는 변조회로부를 선택 제어하여, 상기 원통형 반사기의 1회전시 레이저를 변조하는 주파수를 원거리용 저주파로, 다음 1회전시 근거리용 고주파로 조정되게 하는 단계와;

레이저 변조하는 원거리용 주파수 및 근거리용 주파수에 따라 상기 레이저 발광부의 레이저 송출범위가 근거리 또는 원거리로 조절되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 반사기를 이용한 차량용 레이저 레이더의 제어 방법.