KR101878484B1 - 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 차량의 전방부에 배치되어 차량의 전방을 스캐닝하는 라이다부; 상기 라이다부와 전기적으로 연결되어 상기 라이다부를 제어하는 제어부; 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 차량의 위치를 감지하여 제1정보를 출력하고, 상기 제1정보를 제어부로 송신하는 GPS를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1정보에 따라 상기 라이다부를 수평 방향과 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나 틸팅시켜 제어하는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템에 관한 것이다.
최근, 스마트 자동차 분야에서는 운전자의 편의성을 위해 자동차의 주행을 보조하거나 무인 주행을 수행하는 시스템이 탑재되고 있다.
종래의 시스템으로는, 차량용 카메라, 센서(초음파, 레이더) 등이 있다.
차량용 카메라는, 자동차 주위의 피사체를 촬영하고, 이를 디스플레이하여 운전자의 주행을 보조한다. 또, 센서는 초음파나 마이크로파(극초단파, 10cm 내지 100cm 파장)를 발사하고, 피사체에 반사된 펄스를 수신하여 피사체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 무선 탐지 장치이다.
그러나 차량용 카메라나 초음파 센서는 측정 거리 및 감지 각도의 정확도가 낮은 문제점이 있다. 특히, 초음파 센서의 측정 거리는 5m 정도밖에 되지 않는 문제가 있다. 또, 레이저 센서의 경우, 파장이 수 cm인 마이크로파를 출사하기 때문에 분해능이 떨어지는 문제점이 있다.
라이다(light detection and ranging; LiDAR)는, 펄스 레이저광을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 거리 또는 대기현상 등을 측정하는 장치로서, 레이저 레이더라고도 한다. 반사광의 시간측정은 클럭펄스로 계산하며, 그 진동수 30㎒로 5m, 150㎒로 1m의 분해능을 가져 기존의 차량용 카메라나 센서보다 월등한 탐지효율을 보인다.
따라서 라이다를 무인 주행 시스템(Unmanned vehicle system)에 탑재하려는 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 실정이다.
그러나 기존의 라이다는, 차량의 주행이나 도로의 상황을 고려하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 차량의 주행이나 도로의 상황을 고려할 수 있는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템은, 차량의 전방부에 배치되어 차량의 전방을 스캐닝하는 라이다부; 상기 라이다부와 전기적으로 연결되어 상기 라이다부를 제어하는 제어부; 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 차량의 위치를 감지하여 제1정보를 출력하고, 상기 제1정보를 제어부로 송신하는 GPS를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1정보에 따라 상기 라이다부를 수평 방향과 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나 틸팅시켜 제어할 수 있다.
상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 차량의 주행 상태를 감지하여 제2정보를 출력하고, 상기 제2정보를 상기 제어부로 송신하는 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1정보와 상기 제2정보에 따라 상기 라이다부를 제어할 수 있다.
상기 센서부는, 상기 차량의 진행 방향을 감지하는 조향센서와 상기 차량의 속도를 감지하는 속도센서를 포함할 수 있다.
상기 라이다부는, 복수 개이고, 복수 개의 상기 라이다부는 상기 차량의 전방에 서로 수평 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 라이다부는, 제1라이다와 제2라이다를 포함하고, 상기 제1,2라이다는 수직 방향으로 배열될 수 있다.
상기 제1,2라이다는 각도 차이를 가지고 수직 방향으로 배열되고, 상기 제1,2라이다의 각도 차이는 3도 이하일 수 있다.
상기 라이다부는 100m 이상의 거리를 감지할 수 있다.
상기 라이다부는, 상기 라이다부를 구동시키는 구동유닛을 더 포함하고, 상기 구동유닛은, 서보모터, 압전소자, 멤스(MEMS), VCM(voice coil motor)일 수 있다.
본 발명에서는, GPS와 다양한 종류의 차량용 센서로부터 차량의 위치에 따른 도로 상황과 차량의 주행 조건을 판단하고, 이를 반영하여 라이다를 구동시킴으로써, 최적의 스캐닝 범위를 구현할 수 있는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 라이다 시스템을 탑재한 차량을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 라이다 시스템의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 라이다부의 구동을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 변형예의 라이다부의 구동을 나타낸 개념도이다.
도 5는 우회전도로에서 본 발명의 라이다 시스템이 탑재된 차량과 라이다 시스템의 구동을 나타낸 평면도이다.
도 6은 오르막길에서 본 발명의 라이다 시스템이 탑재된 차량과 라이다 시스템의 구동을 나타낸 좌측면도이다.
도 2는 본 발명의 라이다 시스템의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 라이다부의 구동을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 변형예의 라이다부의 구동을 나타낸 개념도이다.
도 5는 우회전도로에서 본 발명의 라이다 시스템이 탑재된 차량과 라이다 시스템의 구동을 나타낸 평면도이다.
도 6은 오르막길에서 본 발명의 라이다 시스템이 탑재된 차량과 라이다 시스템의 구동을 나타낸 좌측면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, "전후 방향"은 도면에 나타난 x축 방향일 수 있다. 이 경우, "전방"은 x축의 화살표 방향일 수 있다. 또, "좌우 방향"은 도면에 나타난 y축 방향일 수 있다. 이 경우, "우측"은 y축의 화살표 방향일 수 있다. 또, "상하 방향"은 도면에 나타난 z축 방향일 수 있다. 이 경우, "아래"는 z축의 화살표 방향일 수 있다.
"좌우 방향"은 "수평 방향"에 포함될 수 있다. 즉, "수평 방향"은 기본적으로 "좌우 방향"이지만, 본 발명의 "수평 방향"은 이에 한정되지 않고, "좌우 방향"과 경사진 방향도 포함하는 넓은 개념일 수 있다. "상하 방향"은 "수직 방향"에 포함될 수 있다. 즉, "수직 방향"은 기본적으로 "상하 방향"이지만, 본 발명의 "수직 방향"은 이에 한정되지 않고, "수직 방향"과 경사진 방향도 포함하는 넓은 개념일 수 있다. 이하, 설명의 편의상, "좌우 방향"을 "수평 방향"으로, "상하 방향"을 "수직 방향"으로 호칭하도록 한다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 라이다 시스템을 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 라이다 시스템을 탑재한 차량을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 라이다 시스템의 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 라이다부의 구동을 나타낸 개념도이고, 도 4는 본 발명의 변형예의 라이다부의 구동을 나타낸 개념도이고, 도 5는 우회전도로에서 본 발명의 라이다 시스템이 탑재된 차량과 라이다 시스템의 구동을 나타낸 평면도이고, 도 6은 오르막길에서 본 발명의 라이다 시스템이 탑재된 차량과 라이다 시스템의 구동을 나타낸 좌측면도이다.
본 발명의 라이다 시스템은, 라이다부(100), 제어부(200, 전자 제어 유닛, electronic control unit), GPS(300, global positioning system) 및 센서부(400)를 포함할 수 있다.
라이다부(100)는 차량(1)의 전방부(2)에 배치될 수 있다. 여기서 차량(1)은 승용차, 승합차, 버스 등 모든 주행 수단을 포함하는 개념일 수 있다. 또, 차량(1)의 전방부(2)는 차량의 전방 프레임, 범퍼, 그릴, 앰블럼 등을 포함하는 개념일 수 있다. 라이다부(100)는 차량(1)의 전방을 감지할 수 있다. 즉, 본 발명의 라이다부(100)는 차량(1)의 주행을 가이드, 주행 보조, 무인 주행을 위해 차량의 전방을 스캐닝할 수 있다. 즉, 본 발명의 라이다부(100)는 차량의 주행을 위한 주된 탐지 정보를 제공하는 "메인 라이다부"일 수 있다. 그 결과, 본 발명의 라이다부(100)는 100m 이상의 거리를 감지하여(장거리 라이다부) 차량(1)의 주행을 가이드하거나, 주행 보조, 무인 주행 등을 수행할 수 있다. 본 발명의 라이다부(100)를 보조하기 위해 다양한 "서브 라이다부"가 차량(1)에 탑재될 수 있다. 예를 들면, 차량(1)의 사이드 미러에 장착되어 차량(1)의 후방 측부를 스캐닝하는 "제1서브라이다부(미도시)와 차량(1)의 후방부에 장착되어 차량(1)의 후방을 스캐닝하는 "제2서브라이다부(미도시)"가 존재할 수 있다. "서브 라이다부"에 대한 자세한 설명은 생략한다.
라이다부(100)는 복수 개일 수 있다. 라이다부(100)가 복수 개인 경우, 라이다부(100)는 차량(1)의 전방부(2)에 수평 방향으로 이격되어 배치될 수 있다. 라이다부(100)는 한정된 스캐닝 범위를 가지는 반면, 차량용 라이다의 경우, 차량(1)의 주행시 수평 방향으로 많은 장애물이나 탐지 대상이 있어, 수평 방향 스캐닝 범위가 중요하기 때문이다. 따라서 차량(1)의 설계조건에 따라 넓은 수평 방향 스캐닝 범위를 확보할 필요가 있는 경우, 수평 방향으로 이격된 복수 개의 라이다부(100)가 탑재되어 설계조건에 맞는 수평 방향 스캐닝 범위와 탐지능을 확보할 수 있다. 라이다부(100)는, 제1라이다(110), 제2라이다(120), 구동유닛(130), 하우징(140), 적외선필터(150)를 포함할 수 있다.
라이다부(100)의 제1,2라이다(110,120)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1,2라이다(110,120)는 수직 방향으로 배열될 수 있다. 상술한 바와 같이, 차량용 라이다의 경우, 수평 방향 스캐닝 범위가 중요하므로, 수직 방향으로 좁은 화각(FOV, filed of view)을 수평 방향으로 넓은 화각을 가질 수 있다. 그 결과, 탐지를 위해 수직 방향 스캐닝이 중요한 도로의 굴곡이나, 오르막길, 내리막길에서 사각지대가 발생할 수 있다. 본 발명의 라이다부(100)는 이를 해결하기 위해 수직 방향으로 배열된 제1,2라이다(110,120)를 포함할 수 있다. 제1,2라이다(110,120)는 독립적인 라이다 모듈로 각각 후술하는 발광유닛과 수광유닛을 가진다. 따라서 본 발명의 라이다부는 "two channel Lidar"로 호칭될 수 있다.
라이다부(100)의 제1,2라이다(110,120)는, 각도 차이를 가지고 수직 방향으로 배열될 수 있다. 이 경우, 제1라이다(110)는 수평선(horizontal line)을 기준으로 상향 1.5도 이하의 범위에서 틸트(tilt)되어 배치될 수 있다.(도 3 (a) 참조) 또, 제2라이다(120)는 수평선(horizontal line)을 기준으로 하향 1.5도 이하의 범위에서 틸트(tilt)되어 배치될 수 있다.(도 3 (a) 참조) 따라서 제1,2라이다(110,120)의 각도 차이는 3도 이하일 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1,2라이다(110,120)에 각도 차이를 두고 수직 방향으로 배열한 것은, 차량(1)의 움직임(예를 들면, 비포장 도로에서의 차량의 요동)에 대비하여 수직 방향 스캐닝 범위를 보다 넓게 확보하기 위함이다. 즉, 예기치 못한 차량(1)의 움직임에 대비해 안전율을 둔 것이다. 그러나 제1,2라이다(110,120)의 각도 차이가 높아질수록 먼 거리의 목표물의 스캐닝할 수 없다. 본 발명의 제1,2라이다(110,120)는 상술한 바와 같이 차량의 주행에 주로 사용되는 "메인 라이다"이기 때문에 먼 거리까지 스캐닝해야 할 필요가 있다. 따라서 안전율과 스캐닝 거리를 트레이드-오프(trade-off)해서 제1,2라이다(110,120)의 각도 차이를 3도 이하의 범위에서 조절하여야 한다.
이하, 제1,2라이다(110,120)의 구성 요소에 대해서 설명하도록 한다. 제1,2라이다의 구성 요소는 동일한 기술적 범위에 있다. 따라서 제1라이다(110)의 구성 요소에 대해서만 설명하도록 한다. 제1라이다(110)는 광을 출사하고, 피사체에 반사된 광을 수광하여 피사체와의 거리, 피사체의 형태 등을 판단할 수 있다. 이러한 과정을 "스캐닝(scanning)"이라 할 수 있다. 또, 이러한 스캐닝에 의해 차량(1)의 주행 보조, 무인 주행 등을 위한 주행 정보를 출력할 수 있다. 제1라이다(110)는 렌즈모듈(미도시), 발광유닛(미도시), 수광유닛(미도시) 및 기판(미도시)을 포함할 수 있다.
렌즈모듈에는 발광유닛에서 출사된 레이저가 투과할 수 있다. 렌즈모듈은 1 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 이 경우, 렌즈모듈의 렌즈는 정렬되어 광축(Optical Axis)을 가질 수 있다. 또, 렌즈모듈의 1 이상의 렌즈는 렌즈배럴(미도시)에 결합될 수 있다. 렌즈배럴은 광축 방향으로 내부공간이 형성된 중공의 렌즈홀더일 수 있다. 따라서 렌즈모듈의 1 이상의 렌즈는 광축이 정렬되어 렌즈배럴의 내부공간에 수용될 수 있다. 렌즈모듈의 1 이상의 렌즈는 "콜리메이터(collimator) 렌즈부", "스티어링(steering)렌즈부" 및 "확대렌즈부"로 구분될 수 있다. "콜리메이터 렌즈부"는 발광유닛에서 출사된 레이저를 집중시켜 평행광으로 만드는 기능을 수행할 수 있다. "스티어링 렌즈부"는 "콜리메이터 렌즈부"를 투과한 광의 경로를 변경시켜 조향 기능을 수행할 수 있다. "확대렌즈부"는 "콜리메이터 렌즈부"를 투과한 광의 화각을 확대시킬 수 있다. 본 발명의 라이다부(100)는 렌즈모듈에 의해 기설계된 스캐닝 범위에 레이저 펄스를 출사할 수 있다.
발광유닛은 렌즈모듈과 이격되어 배치될 수 있다. 발광유닛은 렌즈모듈과 수평 방향으로 이격될 수 있다. 이 경우, 발광유닛은 렌즈모듈의 후방에 배치될 수 있다. 발광유닛은 렌즈모듈을 구성하는 렌즈의 광축(Optical Axis)과 정렬되어 배치될 수 있다. 발광유닛은 전방으로 광을 출력할 수 있다. 발광유닛은 적외선 광을 출력할 수 있다. 발광유닛은 레이저를 출력할 수 있다. 다만, 발광유닛에서 출력된 광이 상술한 종류의 광으로 제한되는 것은 아니다. 발광유닛에서 출력된 광은 렌즈모듈로 입사할 수 있다. 발광유닛는 하나의 레이저 다이오드(Laser Diode) 또는 하나의 빅셀(VCSEL)일 수 있다. 발광유닛는 후술하는 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
수광유닛에서는, 발광유닛에서 출력된 광이 피사체에 반사된 후 재귀하여 입력될 수 있다. 수광유닛은 수광 센서(미도시)일 수 있다. 이 경우, 수광 센서는 기판에 실장될 수 있다. 수광유닛은 발광유닛에서 출력된 후 재귀하는 광을 감지할 수 있다. 따라서 피사체에 반사되어 재귀한 광은 수광유닛에 입력될 수 있다. 수광유닛에 입력된 광은 디지털 신호로 변환되고, 분석되어 다양한 주행 정보를 출력할 수 있다. 주행 정보는 차량(1)의 주행 보조, 무인 주행 등에 이용될 수 있다.
기판은, 발광유닛, 수광유닛 및 제어부와 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서 기판은 발광유닛에 전력을 공급하여 발광유닛이 광을 출사할 수 있도록 할 수 있다. 또, 수광유닛에 입력된 광은 기판에서 디지털 신호로 변환될 수 있다. 나아가 이러한 디지털 신호는 기판에서 분석되어 제3정보로 출력될 수 있다. 즉, 제3정보는 라이다부(100)가 스캐닝한 정보로 제어부로 전달되어 저장될 수 있다.
라이다부(100)에서 출력된 주행 정보는 차량(1)의 여러 전자 기기로 전달되어, 차량(1)의 주행 여부, 방향, 속도 등을 제어하기 위한 기초 수단으로 활용될 수 있다. 또, 운전자에게 디스플레이되어 주행 보조의 기초 수단으로 활용될 수 있다.
라이다부(100)의 구동유닛(130)은 라이다부(100)를 구동시킬 수 있다. 구동유닛(130)은, 서보모터(자세 제어 모터), 압전소자(piezo), 멤스(MEMS, micro-electro-mechanical system), VCM(voice coil motor) 등일 수 있다. 본 발명의 라이다부(100)는 도 3(구동유닛 미도시)에서 나타내는 바와 같이 구동할 수 있다. 라이다부(100)는 도 3의 (A)에서 나타내는 바와 같이 수직 방향으로 이동(도 3의 (A)의 화살표 A 참조)하는 구동을 할 수 있다. 또, 라이다부(100)는 수직 방향으로 틸팅(tilting)하는(도 3의 (A)의 화살표 C 참조) 구동을 할 수 있다. 이러한 라이다부(100)의 수직 방향 구동에 의해 라이다부(100)의 수직 방향 스캐닝 범위는 제어될 수 있다. 라이다부(100)는 도 3의 (B)에서 나타내는 바와 같이 수평 방향으로 이동(도 3의 (B)의 화살표 B 참조)하는 구동을 할 수 있다. 또, 라이다부(100)는 수평 방향으로 틸팅(tilting)하는(도 3의 (B)의 화살표 D 참조) 구동을 할 수 있다. 이러한 라이다부(100)의 수평 방향 구동에 의해 라이다부(100)의 수평 방향 스캐닝 범위는 제어될 수 있다. 따라서 본 발명의 라이다 시스템에서는, 후술하는 GPS(300), 센서부(400)에서 도출된 차량의 위치에 따른 도로 상황과 차량의 주행 조건에 따라, 라이다부(100)를 수평, 수직 방향으로 구동시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명의 라이다 시스템에서는 도로 상황과 차량의 주행 조건에 맞는 최적의 범위로 스캐닝할 수 있다.
라이다부(100)의 하우징(140)은 라이다부(100)의 외장부재로 중공 형태일 수 있다. 즉, 하우징(140)에는 내부공간이 형성될 수 있다. 하우징(140)의 내부공간에는 제1라이다(110), 제2라이다(120) 및 구동유닛(130)이 수용될 수 있다. 하우징(140)의 전방면에는 적외선필터(150)가 배치될 수 있다. 따라서 제1,2라이다(110,120)에서 출사된 광 중 적외선 영역의 광이 투과할 수 있다. 또, 피사체에 반사되어 제1,2라이다(110,120)로 재귀하는 광 중 적외선 영역의 광이 투과하여 제1,2라이다(110,120)로 조사될 수 있다. 그 결과, 라이다부(100)의 스캐닝에 노이즈(noise)로 작용하는 다른 파장의 광을 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 변형예의 라이다부(100a)를 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 변형예의 라이다부의 구동을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 변형예는 제1라이다(110a)가 제1광학소자(111a)를 포함하고, 제2라이다(120a)가 제2광학소자(121a)를 포함하고, 제1라이다(110a)와 제2라이다(120a) 사이에는 광통로(112a)가 형성된 점에서, 상술한 본 발명의 제1,2라이다(110,120)와 차이점이 있다. 이에 의해, 후술하지만, 본 변형예의 라이다부(100a)의 제2라이다(120a)는 발광유닛, 수광유닛 중 적어도 하나가 생략될 수 있다. 이하, 상술한 본 발명의 제1,2라이다(110,120)와 동일한 기술적 사상에 대해서는 설명을 생략한다.
제1라이다(110a)는 제1광학소자(111a)를 포함할 수 있다. 제1광학소자(111a)는 제1라이다(110a)에서 출력된 광의 광 경로 상에 배치될 수 있다. 제1광학소자(111a)는 제1라이다(110a)에서 출력된 광의 광 경로에 45도 경사지게 배치될 수 있다. 제1광학소자(111a)는 제1라이다(100a)의 발광 유닛의 전방에 배치될 수 있다. 또, 제1광학소자(111a)는 제1라이다(100a)의 렌즈모듈의 후방에 배치될 수 있다. 제1광학소자(111a)는 출력광의 일부는 투과시키고 일부는 반사시킬 수 있다. 즉, 제1광학소자(111a)는 미러(mirror)와 같은 반사체일 수 있다. 이 경우, 제1광학소자(111a)의 반사율과 투과율의 비율은 1:1일 수 있다. 즉, 제1광학소자(111a)는 출력광의 50%는 투과시키고, 나머지 50%는 반사시킬 수 있다. 제1광학소자(111a)를 투과한 광은 제1라이다(110a)의 스캐닝을 위해 피사체에 입사될 수 있다. 제1광학소자(111a)에서 반사된 광은 광통로(112a)를 통해 제2광학소자(121a)에 입사될 수 있다.
제2라이다(120a)는 제2광학소자(121a)를 포함할 수 있다. 제2광학소자(121a)는 제1광학소자(111a)에서 반사된 광의 광 경로상에 배치될 수 있다. 제2광학소자(121a)는 제2라이다(120a)에서 출력된 광의 광 경로에 45도 경사지게 배치될 수 있다. 제2광학소자(121a)는 제1광학소자(111a)의 후방에 배치될 수 있다. 제2광학소자(121a)는 제2라이다(120a)의 렌즈모듈의 후방에 배치될 수 있다. 제2광학소자(121a)는 제1광학소자(111a)에서 반사된 광을 반사시킬 수 있다. 즉, 제2광학소자(121a)는 미러(mirror)와 같은 반사체일 수 있다. 이 경우, 제2광학소자(121a)의 반사율은 100%일 수 있다. 제2광학소자(121a)에서 반사된 광은 제2라이다(120a)의 스캐닝을 위해 피사체에 입사될 수 있다.
상술한 바를 종합하면, 단일의 발광 유닛에서 출력된 광은, 제1,2광학소자(111a,121a)에 의해 일부는 제1라이다(110a)의 출력광으로 활용되고, 나머지는 제2라이다(120a)의 출력광으로 활용될 수 있다. 나아가 제1라이다(110a)의 출력광과 제2라이다(120a)의 출력광의 분배 비율은 1:1일 수 있다. 따라서 단일의 발광 유닛으로 2channel 라이다부(100a)를 작동할 수 있는 장점이 있다. 나아가 제1,2라이다(110a,120a)에서 출력되어 피사체에 반사된 광은, 출력광의 광 경로를 따라 재귀하여 단일의 수광유닛으로 입사될 수 있다. 이 경우, 발광유닛과 수광유닛은 동일한 위치에 배치될 수 있다. 그 결과, 수광유닛 또한 생략될 수 있는 장점이 있다.
제어부(200, 전자 제어 유닛, electronic control unit)는, 라이다부(100), GPS(300) 및 센서부(400)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(200)는 라이다부(100), GPS(300) 및 센서부(400) 각각에서 출력된 제1정보, 제2정보, 제3정보를 수신받아, 이를 저장, 분석, 판단하여 라이다부(100)를 제어할 수 있다. 제어부(200)는 GPS(300)로부터 출력된 제1정보를 수신받을 수 있다. 제어부(200)는 센서부(400)로부터 출력된 제2정보를 수신받을 수 있다. 제어부(200)는 라이다부(100)로부터 출력된 제3정보를 수신받을 수 있다. 제어부(200)는 제1,2,3정보 중 적어도 하나 이상에 따라 라이다부(100)를 수평 방향과 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나 틸팅시켜 제어할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 제1,2정보를 분석하여 차량의 위치에 따른 주변 상황(도로의 진행 방향, 도로의 곡률)과 차량의 주행 상태(차량의 진행 방향 및 속도)에 대응하여 수평, 수직 방향 범위를 스캐닝할 수 있게 라이다부(100)를 구동시킬 수 있다. 나아가 제어부(200)는 라이다부(100)가 스캐닝한 정보를 제3정보로 저장하고, 이 후, 차량(1)이 동일한 위치에 있는 경우, 제3정보에 따라 라이다부(100)를 구동시킬 수 있다. 이 경우, 제어부(200)는, 제1정보에 의해 라이다부(100)를 제어할 수 없을 때, 제3정보에 따라 라이다부(100)를 제어할 수 있다. "제1정보에 의해 라이다부(100)를 제어할 수 없을 때"란, 기상 악화나 통신 장애 등의 악조건에 의해 GPS(300)로부터 제1정보를 수신받지 못 하거나 불안정하게 수신받는 경우를 의미할 수 있다. 제어부(200)는 라이다부(100)의 구동유닛(130)에 구동 제어 신호를 송신할 수 있다. 구동유닛(130)은 제어부(200)로부터 구동 제어 신호를 수신받아 작동하며, 제1,2라이다(110,120)를 구동 제어 신호에 맞게 구동시킬 수 있다.
GPS(300, global positioning system), 센서부(400)는 각각 제1정보와 제2정보를 출력할 수 있다.
GPS(300)는, 차량(1)의 위치를 감지할 수 있다. GPS(300)에는 정밀지도데이터 및 실시간 도로 상황 데이터(공사에 따른 갓길 통행 유도, 날씨에 따른 도로 결빙 상황 등)가 저장될 수 있다. 따라서 GPS(300)는, 차량(1)의 위치를 정밀지도데이터 및 실시간 도로 상황 데이터에 대입시켜 차량(1)의 위치에 따른 주변 상황을 출력할 수 있다. GPS(300)에서 출력된 주변 상황을 "제1정보"라 할 수 있다. 즉, "제1정보"는 차량(1)의 위치에 따른 주변 상황일 수 있다. GPS(300)는 "제1정보"를 제어부(200)로 송신할 수 있다.
센서부(400)는 차량(1)의 주행 상태를 감지할 수 있다. 센서부(400)는 각종 차량용 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 센서부(400)는 조향 센서(410), 속도센서(420)를 포함할 수 있다. 조향 센서(410)는 차량(1)의 진행 방향을 감지할 수 있다. 또, 속도센서(420)는 차량(1)의 속도를 감지할 수 있다. 센서부(400)는 차량(1)의 주행 상태를 감지하고, 이를 출력할 수 있다. 센서부(400)에서 출력된 차량(1)의 주행 상태를 "제2정보"라 할 수 있다. 즉, "제2정보"는 차량(1)의 현재 진행 방향, 속도 등일 수 있다. 센서부(400)는 "제2정보"를 제어부(200)로 송신할 수 있다.
이하, 본 발명의 라이다 시스템의 작동에 대해서 설명한다.
도 5는 우회전도로에서 본 발명의 라이다 시스템이 탑재된 차량과 라이다 시스템의 구동을 나타낸 평면도이다. 본 발명의 라이다 시스템은, 차량(1)이 우회전도로에 진입하기 전, 라이다부(100)를 수평방향 우측으로 이동(도 5의 화살표 G 참조)시키거나 틸팅시킬 수 있다. 따라서 차량(1)이 우회전하기 전에 차량(1)의 우측을 스캐닝할 수 있다. 차량(1)이 우회전하기 전에는 차량(1)의 전방보다 차량(1)의 우측에 위치한 피사체에 대한 스캐닝 정보가 필요하다. 본 발명의 라이다 시스템의 제어부(200)는 GPS(300)에서 출력된 제1정보(차량의 주변 상황, 예를 들면, 우회전도로 진입전)와 센서부(400)에서 출력된 제2정보(차량의 주행 조건, 예를 들면, 차량의 진행 방향, 속도 등)를 송신 받고, 제어부(200)에 저장된 제3정보(과거 라이다부(100)의 스캐닝에 의해 저장된 차량의 주변 상황)를 출력하여, 전방 도로가 우회전도로인지 여부, 차량(1)의 우회전 진입 여부, 차량(1)의 우회전 진입 시기 등을 분석, 판단하여 최적의 수평 방향 스캐닝 범위를 가지도록 라이다부(100)를 구동시킬 수 있다. 이 경우, 기상악화, 통신장애 등의 악조건으로 제1정보에 의해 라이다부(100)를 제어할 수 없을 때, 제3정보에 따라 차량의 주변 상황을 판단하고, 제2정보에 따라 차량의 주행 조건을 판단하여 라이다부(100)를 구동시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명의 라이다시스템은 라이다부가 구동하지 않는 종래의 라이다 시스템과 비교하여, 주행 보조, 무인 주행을 위한 정확한 정보를 제공할 수 있다. 만약, 차량(1)이 우회전을 한다면, 차량(1)의 우회전시, 본 발명의 라이다부(100)는 점차 수평 방향 좌측으로 이동하거나 틸팅되고, 차량(1)의 우회전이 끝난 후 직진시, 원위치로 복귀할 수 있다.
도 6은 오르막길에서 본 발명의 라이다 시스템이 탑재된 차량과 라이다 시스템의 구동을 나타낸 좌측면도이다. 본 발명의 라이다 시스템은, 차량(1)이 오르막길에 진입하기 전, 라이다부(100)를 수직방향 위로 이동(도 6의 화살표 H 참조)시키거나 틸팅시킬 수 있다. 따라서 차량(1)이 오르막길을 오르기 전에 차량(1)의 상측을 스캐닝할 수 있다. 차량(1)이 오르막길을 오르기 전에는 차량(1)의 전방보다 차량(1)의 상측에 위치한 피사체에 대한 스캐닝 정보가 필요하다. 본 발명의 라이다 시스템의 제어부(200)는 GPS(300)에서 출력된 제1정보(차량의 주변 상황, 예를 들면, 오르막길 진입전)와 센서부(400)에서 출력된 제2정보(차량의 주행 조건, 예를 들면, 차량의 진행 방향, 속도 등)를 송신 받고, 제어부(200)에 저장된 제3정보(과거 라이다부(100)의 스캐닝에 의해 저장된 차량의 주변 상황)를 출력하여, 전방 도로가 오르막길인지 여부, 차량(1)의 오르막길 진입 여부, 차량(1)의 오르막길 진입 시기 등을 분석, 판단하여 최적의 수직 방향 스캐닝 범위를 가지도록 라이다부(100)를 구동시킬 수 있다. 이 경우, 기상악화, 통신장애 등의 악조건으로 제1정보에 의해 라이다부(100)를 제어할 수 없을 때, 제3정보에 따라 차량의 주변 상황을 판단하고, 제2정보에 따라 차량의 주행 조건을 판단하여 라이다부(100)를 구동시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명의 라이다시스템은 라이다부가 구동하지 않는 종래의 라이다 시스템과 비교하여, 주행 보조, 무인 주행을 위한 정확한 정보를 제공할 수 있다. 만약, 차량(1)이 오르막길에 진입한다면, 차량(1)이 올라가는 경우, 본 발명의 라이다부(100)는 점차 수직 방향 하측으로 이동하거나 틸팅되고, 차량(1)이 다 올라간 후 직진시, 원위치로 복귀할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (11)
- 차량의 전방부에 배치되어 차량의 전방을 스캐닝하는 라이다부;
상기 라이다부와 전기적으로 연결되어 상기 라이다부를 제어하는 제어부; 및
상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 차량의 위치를 감지하여 제1정보를 출력하고, 상기 제1정보를 제어부로 송신하는 GPS를 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1정보에 따라 상기 라이다부를 수평 방향과 수직 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이동시키거나 틸팅시켜 제어하며,
상기 라이다부는,
제1라이다;
상기 제1라이다와 수직 방향으로 배열되는 제2 라이다;
상기 제1라이다에서 출력된 광의 광 경로 상에 45도 경사지게 배치되며, 상기 제1라이다에서 출력된 광의 50%는 투과시키고 50%는 반사시키는 제1광학소자;
상기 제1라이다와 제2라이다 사이를 연결하며, 상기 제1광학소자에서 반사된 광을 상기 제2라이다 방향으로 전달하는 광경로;
상기 제2 라이다 내에 상기 제1광학소자에서 반사된 광의 광 경로 상에 배치되며, 상기 제1광학소자에서 반사된 광을 전방으로 반사시키는 제2광학소자;를 포함하고,
상기 제2라이다는, 상기 제2광학소자에서 반사된 광에 의해 출력하고 상기 제1, 2 광학소자 및 광경로를 통하여 재귀하는 빛을 상기 제1 라이다에 구비된 수광유닛을 통하여 감지하는 것을 특징으로 하는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 차량의 주행 상태를 감지하여 제2정보를 출력하고, 상기 제2정보를 상기 제어부로 송신하는 센서부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 제1정보와 상기 제2정보에 따라 상기 라이다부를 제어하는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 차량의 진행 방향을 감지하는 조향센서와 상기 차량의 속도를 감지하는 속도센서를 포함하는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 라이다부가 스캐닝한 제3정보를 저장하고,
상기 제1정보와 상기 제3정보에 따라 상기 라이다부를 제어하는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1정보에 의해 상기 라이다부를 제어할 수 없을 때, 상기 제3정보에 따라 상기 라이다부를 제어하는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 라이다부는,
복수 개이고, 복수 개의 상기 라이다부는 상기 차량의 전방에 서로 수평 방향으로 이격되어 배치된 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1,2라이다는 각도 차이를 가지고 수직 방향으로 배열되고,
상기 제1,2라이다의 각도 차이는 3도 이하인 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 라이다부는 100m 이상의 거리를 감지하는 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 라이다부는,
상기 라이다부를 구동시키는 구동유닛을 더 포함하고,
상기 구동유닛은,
서보모터, 압전소자, 멤스(MEMS), VCM(voice coil motor)인 도로형상인식 전방충돌예방 라이다 시스템.
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JPH08186305A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-16 | Nec Eng Ltd | 光増幅装置 |
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JP2016503503A (ja) * | 2012-11-20 | 2016-02-04 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh | 周辺センサの傾斜補償を有する装置および車両 |
KR20160078043A (ko) * | 2014-12-24 | 2016-07-04 | 전자부품연구원 | 2차원 라이더 스캐너의 광학계 및 제어장치 |
-
2016
- 2016-11-25 KR KR1020160158079A patent/KR101878484B1/ko active IP Right Grant
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
일본 공표특허공보 특표2016-503503호(2016.02.04.) 1부. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20180059008A (ko) | 2018-06-04 |
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