KR101915858B1 - Apparatus and method for reducing measurement error due to signal size and LIDAR sensor system using the same - Google Patents

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KR101915858B1 KR1020160165178A KR20160165178A KR101915858B1 KR 101915858 B1 KR101915858 B1 KR 101915858B1 KR 1020160165178 A KR1020160165178 A KR 1020160165178A KR 20160165178 A KR20160165178 A KR 20160165178A KR 101915858 B1 KR101915858 B1 KR 101915858B1
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Abstract

본 발명은, 수광신호의 크기를 기준값과 비교하여, 통과여부를 결정하는 노이즈 제거부, 상기 노이즈 제거부와 병렬로 연결되며, 상기 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 상기 지연신호와 상기 수광신호의 교차점에서 제1 펄스를 출력하는 오차 저감부 및 상기 노이즈 제거부로부터 통과신호가 입력되면, 상기 오차 저감부에서 입력되는 제1 펄스의 폭을 조절하여 제2 펄스를 출력하는 펄스폭 조절부를 포함하는, 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치를 제공한다.The present invention relates to a noise canceling apparatus, comprising: a noise canceling unit for comparing a magnitude of a light receiving signal with a reference value and determining whether to pass the light receiving signal; a noise canceling unit connected in parallel with the noise removing unit, And outputting a first pulse at an intersection of the delay signal and the light reception signal, and an error reduction unit for receiving a pass signal from the noise removal unit, And a pulse width adjusting unit for adjusting the width of the first pulse input from the pulse width adjusting unit to output a second pulse.

Description

신호크기에 의한 측정오차를 저감하는 장치 및 방법 그리고 이를 이용한 라이다 센서 시스템{Apparatus and method for reducing measurement error due to signal size and LIDAR sensor system using the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and method for reducing a measurement error caused by a signal size, and a Lidar sensor system using the same.

본 발명은 신호크기에 의한 측정오차를 저감하는 장치 및 방법 그리고 이를 이용한 라이다 센서 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for reducing a measurement error caused by a signal size, and a lidar sensor system using the same.

레이저 센서는 여러 분야에서 다양하게 이용되고 있고, 보안시스템에 많이 사용되며, 조립라인에서 움직이는 물체의 위치와 방향을 측정하는데 사용되기도 한다. 또한, 레이저 센서는 센서에서 물체까지의 거리를 측정하는데 사용되기도 하며, 물체가 존재하는지의 여부, 존재한다면 그 거리 등과 같은 정보를 획득할 수 있다. Laser sensors are widely used in various fields, and are often used in security systems, and are often used to measure the position and direction of moving objects in an assembly line. The laser sensor is also used to measure the distance from the sensor to the object, and can acquire information such as whether or not the object is present and its distance, if any.

레이저 센서는 홈/빌딩 시큐리티, 관공서/문화재 침입 감시, 지하철 등 공공시설의 비가시 펜스, 공사 측량 등 다양한 분야에 사용되며, 최근 차량에 탑재되어 운전환경(도로, 다른 차량 등)을 센싱하는 라이다(LIDAR: Light Detection And Ranging) 시스템에 사용되고 있다.Laser sensors are used in a variety of fields such as home / building security, public office / cultural property intrusion monitoring, non-bypass fencing of public facilities such as subways, construction survey, etc. Recently, (Light Detection And Ranging) system.

라이다(LIDAR) 시스템은 발광부에서 광원에서 레이저가 출발한 때부터 물체에 반사되어 수신부으로 입사되는 때까지의 시간(즉, 비행시간: Time of Flight)을 측정하여 물체와의 거리를 산출할 수 있으며, 수신부에서 얼마나 정밀하게 비행시간을 측정하느냐에 따라 센서의 정밀도가 달라진다. 또한, 물체가 원거리에 위치하거나 반사계수가 매우 적을 경우, 물체에 반사되어 수신측에 입사하는 레이저의 세기가 약하므로 물체의 반사계수 차이에 따라 물체와 센서 사이의 측정거리에 오차가 발생할 수 있으며, 이러한 오차는 차량에 적용되는 라이다(LIDAR) 시스템과 같이 높은 신뢰도를 필요로 하는 분야에서 반드시 제거되어야 한다.The LIDAR system calculates the distance from the light source to the object by measuring the time (ie, time of flight) from the light source to the time when the laser is reflected from the object to be incident on the receiver The accuracy of the sensor varies depending on how precisely the flight time is measured at the receiver. In addition, when the object is located at a long distance or the reflection coefficient is very small, the intensity of the laser reflected on the object and incident on the receiving side is weak, so an error may occur in the measurement distance between the object and the sensor depending on the difference in reflection coefficient of the object , These errors must be removed in fields requiring high reliability such as LIDAR systems applied to vehicles.

KRKR 10-152452410-1524524 B1B1

본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 수광부에서 출력하는 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 지연신호와 수광신호의 교차점을 검출하는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of an embodiment of the present invention is to compare a light receiving signal output from a light receiving unit with a delay signal obtained by delaying a time by a first delay time and raising the level by a first applied voltage, The present invention provides an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference for detecting an intersection of signals.

또한, 이득제어 피드백을 통하여 수광부에서 출력하는 수광신호의 레벨을 안정화한 다음, 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 지연신호와 수광신호의 교차점을 검출함으로써, 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킴에 따라 발생할 수 있는 미량의 오차를 보완할 수 있는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치를 제공하기 위한 것이다.Further, after the level of the light receiving signal output from the light receiving unit is stabilized through the gain control feedback, the light receiving signal is delayed by the first delay time, and the delay signal obtained by raising the level by the first applied voltage is compared with the light receiving signal And a device for reducing a measurement error due to a difference in signal magnitude that can compensate for a small error that can occur as the level is raised by the first applied voltage by detecting the intersection of the delay signal and the light receiving signal .

본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치는, 수광신호의 크기를 기준값과 비교하여, 통과여부를 결정하는 노이즈 제거부, 상기 노이즈 제거부와 병렬로 연결되며, 상기 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 상기 지연신호와 상기 수광신호의 교차점에서 제1 펄스를 출력하는 오차 저감부 및 상기 노이즈 제거부로부터 통과신호가 입력되면, 상기 오차 저감부에서 입력되는 제1 펄스의 폭을 조절하여 제2 펄스를 출력하는 펄스폭 조절부를 포함한다. An apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an exemplary embodiment of the present invention includes a noise rejection unit that compares a size of a received light signal with a reference value to determine whether to pass the signal, An error reduction circuit that compares the light receiving signal with a delay signal obtained by delaying the light receiving signal by a first delay time and raising the level by a first applied voltage and outputting a first pulse at an intersection of the delay signal and the light receiving signal, And a pulse width adjusting unit for adjusting a width of the first pulse inputted from the error reducing unit to output a second pulse when a pass signal is inputted from the noise removing unit.

또한, 상기 노이즈 제거부와 상기 오차 저감부의 공통입력단에 연결되고, 수광부에서 출력되는 수광신호의 레벨을 이득제어 피드백을 통해 안정화하는 레벨제어부를 더 포함한다. The apparatus further includes a level control unit connected to the common input terminal of the noise removing unit and the error reducing unit and stabilizing the level of the light receiving signal output from the light receiving unit through gain control feedback.

또한, 상기 노이즈 제거부는 입력되는 상기 수광신호의 크기가 기준값을 초과하는 때에, 로우레벨에서 하이레벨로 출력을 변화시킴으로써, 상기 펄스폭 조절부에 통과신호를 제공한다. The noise removing unit may provide a pass signal to the pulse width adjusting unit by changing the output from a low level to a high level when the magnitude of the received light receiving signal exceeds a reference value.

또한, 상기 펄스폭 조절부는 상기 노이즈 제거부로부터 상기 통과신호가 입력되면, 제3 지속시간을 갖는 제3 펄스를 출력하는 제1 조절부 및 상기 제1 조절부로부터 상기 제3 펄스가 입력되면, 상기 오차 저감부로부터 입력되는 제1 펄스의 폭을 제2 지속시간을 갖도록 축소시킨 제2 펄스를 출력하는 제2 조절부를 포함한다. The pulse width adjusting unit may include a first adjusting unit for outputting a third pulse having a third duration when the pass signal is inputted from the noise removing unit, and a second adjusting unit for, when the third pulse is inputted from the first adjusting unit, And a second adjusting unit for outputting a second pulse obtained by reducing the width of the first pulse inputted from the error reducing unit so as to have a second duration.

본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 방법은, 노이즈 제거부에서, 수광신호의 크기를 기준값과 비교하여, 수광신호의 크기가 기준값을 초과하는 때에 로우레벨에서 하이레벨로 출력을 변화시켜 통과신호를 출력하는 노이즈 제거단계, 오차 저감부에서, 상기 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 상기 지연신호와 상기 수광신호의 교차점에서 제1 펄스를 출력하는 신호 비교단계 및 펄스폭 조절부에서, 상기 노이즈 제거부로부터 하이레벨의 통과신호가 입력되면, 상기 오차 저감부에서 입력되는 제1 펄스의 폭을 조절하여 제2 펄스를 출력하는 펄스폭 조절단계를 포함한다.A method of reducing a measurement error due to a difference in signal magnitude according to an embodiment of the present invention is a method of reducing a measurement error in a noise elimination by comparing the magnitude of a light receiving signal with a reference value, and when the magnitude of the light receiving signal exceeds a reference value, And outputting a pass signal by varying the level of the output signal to a level lower than the first delay time, comparing the delay signal obtained by delaying the light reception signal by the first delay time and raising the level by the first application voltage, A signal comparing step of outputting a first pulse at an intersection of the delay signal and the light receiving signal, and a pulse width adjusting unit, when a high-level pass signal is inputted from the noise removing unit, And adjusting a width of one pulse to output a second pulse.

또한, 상기 노이즈 제거단계와 상기 신호 비교단계는 병렬적으로 수행된다.In addition, the noise removing step and the signal comparing step are performed in parallel.

또한, 상기 노이즈 제거단계 이전에, 수광부에서 출력되는 상기 수광신호의 레벨을 이득제어 피드백을 통해 안정화하는 레벨제어단계를 더 포함한다. The method further includes a level control step of stabilizing the level of the light receiving signal output from the light receiving unit through the gain control feedback before the noise removing step.

본 발명의 일실시예에 따른 라이다 센서 시스템은, 레이저 빔을 물체를 향해 송출하는 레이저 발광부, 상기 레이저 빔이 상기 물체에 반사된 광을 수신하여 수광신호를 출력하는 레이저 수신부, 상기 레이저 발광부에서 송출되는 레이저 빔을 검출하여 레이저 검출 신호를 출력하는 송신레이저 감지부, 상기 레이저 수신부에서 출력하는 상기 수광신호를 입력받아, 상기 수광신호의 크기를 기준값과 비교하여, 통과여부를 결정하는 노이즈 제거부와, 상기 노이즈 제거부와 병렬로 연결되며, 상기 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 상기 지연신호와 상기 수광신호의 교차점에서 제1 펄스를 출력하는 오차 저감부, 및 상기 노이즈 제거부로부터 통과신호가 입력되면, 상기 오차 저감부에서 입력되는 제1 펄스의 폭을 조절하여 제2 펄스를 출력하는 펄스폭 조절부,를 포함하는 수광신호 처리부, 상기 송신레이저 감지부로부터 레이저 검출 신호가 입력되면 시간 계수를 시작하고, 상기 수광신호 처리부로부터 제2 펄스가 입력되면 시간 계수를 종료하여, 레이저 빔의 비행시간을 측정하는 시간-디지털컨버터 및 상기 레이저 발광부에 제어신호를 제공하며, 상기 비행시간을 기초로, 물체까지의 거리를 산출하는 신호처리부를 포함한다. A laser sensor system according to an embodiment of the present invention includes a laser emitting unit that emits a laser beam toward an object, a laser receiving unit that receives the laser beam reflected from the object and outputs a light receiving signal, A transmission laser detection unit for detecting a laser beam emitted from the laser unit and outputting a laser detection signal; a noise detection unit for receiving the light reception signal output from the laser reception unit, comparing the magnitude of the light reception signal with a reference value, And a comparator which compares the received signal with a delayed signal which is connected in parallel with the noise removing unit and is delayed by a first delay time and raised in level by a first applied voltage, An error reduction unit for outputting a first pulse at an intersection of the light reception signal, And a pulse width adjusting unit for adjusting the width of the first pulse inputted from the error reducing unit to output a second pulse. When a laser detection signal is input from the transmitting laser detecting unit, A time-to-digital converter for terminating a time count when the second pulse is received from the light-receiving signal processor and measuring a flight time of the laser beam, and a controller for providing a control signal to the laser light emitter, And a signal processing unit for calculating a distance from the first antenna to the second antenna.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따르면, 물체의 반사계수에 따라 물체에 반사되어 수광부에 입사하는 빔의 세기가 달라 수광부가 출력하는 수광신호의 크기가 다르더라도, 크기가 다른 수광신호의 상승시간(Rasing Time)의 차이에 의해 발생하는 레이저 빔의 비행시간 측정오차를 감소시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, even if the intensity of the beam incident on the light receiving unit is different depending on the reflection coefficient of the object and the intensity of the light receiving signal output by the light receiving unit is different, Time of the laser beam caused by the difference in the flight time of the laser beam.

또한, 수광신호를 제1 지연시간동안 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 수광신호를 비교하여, 지연신호와 수광신호의 교차점을 검출하여, 수광신호 크기 차이에 의한 수광신호 측정 오차를 감소시킬 수 있다.Further, by comparing the delayed signal obtained by delaying the received light signal for the first delay time and raising the level by the first applied voltage, the intersection point of the delayed signal and the received light signal is detected and the received light signal measurement The error can be reduced.

또한, 수광부에서 출력되는 수광신호의 레벨을 이득제어 피드백을 통해 안정시킴에 따라, 수광신호에 제1 인가전압을 가하고 제1 지연시간동안 지연시킨 지연신호와 수광신호의 를 비교하여 지연신호와 수광신호의 교차점을 검출함에 있어서, 제1 인가전압을 인가함에 의한 미량의 오차를 감소시킬 수 있다.In addition, as the level of the light receiving signal output from the light receiving unit is stabilized through the gain control feedback, the first applying voltage is applied to the light receiving signal, and the delay signal delayed for the first delay time is compared with the light receiving signal, In detecting the intersection of the signals, a slight error due to the application of the first applied voltage can be reduced.

또한, 레이저 빔의 비행시간 측정오차를 감소시킴에 따라, 라이다 센서 시스템의 거리 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.In addition, by reducing the measurement error of the flight time of the laser beam, it is possible to improve the accuracy of distance measurement of the Lidar sensor system.

도 1은 물체와의 거리를 측정하는 센서의 기본적인 개념을 나타낸 도면이다.
도 2는 상기 도 1에 도시된 수광부가 출력하는 수광신호를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치가 포함된 라이다 센서 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 원리를 설명하기 위한 신호파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 다른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치의 각 지점에서의 신호파형을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a basic concept of a sensor for measuring a distance to an object.
2 is a diagram showing a light receiving signal output by the light receiving unit shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a Lada sensor system including an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
4 is a diagram illustrating an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a signal waveform for explaining the principle of reducing a measurement error due to a signal size difference.
6 is a diagram showing signal waveforms at respective points in an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects, particular advantages and novel features of one embodiment of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings and the preferred embodiments thereof. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Also, the terms "one side," " first, "" first," " second, "and the like are used to distinguish one element from another, no. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, a detailed description of known arts which may unnecessarily obscure the gist of an embodiment of the present invention will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 물체와의 거리를 측정하는 센서의 기본적인 개념을 나타낸 도면이며, 도 2는 상기 도 1에 도시된 수광부가 출력하는 수광신호를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view showing a basic concept of a sensor for measuring a distance to an object, and FIG. 2 is a view showing a light receiving signal outputted by the light receiving unit shown in FIG.

일반적 레이저 거리측정 센서를 도시한 도 1을 참조하면, 발광부(1)에서 레이저 빔(LB)이 렌즈를 통해 물체에 조사되면, 물체(2)의 재질, 표면의 형태, 빔의 입사각, 물체(2) 고유의 반사계수 등에 따라 물체(2)에 반사되어 나오는 레이저 빔(LB)의 세기가 달라진다. 물체(2)에 반사된 레이저 빔(LB)은 렌즈를 통해 수광부(3)에 입사하고, 수광부(3)는 입사한 레이저 빔(LB)의 세기에 비례하는 크기의 수광신호(RS)를 출력한다. 신호처리유닛(4)은 수광부(3)에서 제공하는 수광신호(RS)에 기초하여, 레이저 빔(LB)의 방출시부터 물체(2)에 반사되어 수광부(3)에 도달하기까지의 비행시간(ToF: Time of Flight)을 측정하고, 비행시간에 기초하여 레이저 센서와 물체(2) 사이의 거리를 측정한다.1 showing a general laser distance measuring sensor, when a laser beam LB is irradiated to an object through a lens in a light emitting portion 1, the material of the object 2, the shape of the surface, the incident angle of the beam, (2) The intensity of the laser beam LB reflected on the object 2 varies depending on the inherent reflection coefficient or the like. The laser beam LB reflected by the object 2 is incident on the light receiving unit 3 via the lens and the light receiving unit 3 outputs a light receiving signal RS having a magnitude proportional to the intensity of the incident laser beam LB do. The signal processing unit 4 calculates the flying time from the emission of the laser beam LB to the object 2 to reach the light receiving unit 3 based on the light receiving signal RS provided by the light receiving unit 3, (ToF: Time of Flight), and measures the distance between the laser sensor and the object 2 based on the flight time.

도 2에 도시된 바와 같이, 수광부(3)가 출력하는 수광신호(RS)는 크기가 큰 수광신호(RS1) 또는 크기가 작은 수광신호(RS2)일 수 있다. 이때, 신호처리유닛(4)은 수광신호(RS)가 일정한 크기(Vth)를 초과하는 시점(t1, t2)을 레이저 빔(LB)이 수광부(3)에 도착한 도착시점으로 인식한다. 수광신호(RS)의 상승시간(Rasing Time) 차이 때문에 레이저 빔(LB)이 동일한 순간(t0)에 수광부(3)에 도착하더라도, 크기가 큰 수광신호(RS1)의 신호처리유닛(4)이 인식하는 도착시점(t1)과 크기가 작은 수광신호(RS2)의 신호처리유닛(4)이 인식하는 도착시점(t2)이 달라진다. 이러한 도착시점의 차이는 센서와 물체(2)의 거리가 동일한 경우라도, 물체(2)의 특성에 따라 비행시간이 상이하게 측정될 수 있는 원인이 된다.As shown in FIG. 2, the light receiving signal RS output by the light receiving unit 3 may be a large light receiving signal RS1 or a small light receiving signal RS2. At this time, the signal processing unit 4 recognizes the time points t1 and t2 at which the laser beam LB arrives at the light-receiving unit 3 when the light-receiving signal RS exceeds the predetermined magnitude Vth. Even if the laser beam LB arrives at the light receiving section 3 at the same instant t0 because of the difference in the rising time of the light receiving signal RS, the signal processing unit 4 of the large light receiving signal RS1 The arrival time t2 at which the signal processing unit 4 recognizes the received light reception signal RS2 having a small size and the arrival time t1 at which it is recognized differs. This difference in arrival time causes the flight time to be measured differently depending on the characteristics of the object 2 even when the distance between the sensor and the object 2 is the same.

따라서, 물체(2)의 특성에 따라 동일거리를 비행하였음에도 불구하고 비행시간의 차이가 발생할 수 있으며, 이러한 차이는 센서가 물체(2)와의 거리를 정밀하게 측정하지 못하게 한다. 따라서 이러한 수광신호(RS)의 크기차이에 의한 측정오차를 저감할 필요가 있다. 특히, 자동차의 자율주행 시스템 등에 포함되는 라이다 센서 시스템(LIDAR Sensor System)은 거리를 측정함에 있어서 높은 정밀도를 요구하므로, 상술한 신호크기 차이에 의한 측정오차를 줄여야 한다.Therefore, a difference in flight time may occur even though the same distance is flown according to the characteristics of the object 2, and this difference prevents the sensor from accurately measuring the distance to the object 2. Therefore, it is necessary to reduce the measurement error due to the size difference of the light receiving signal RS. In particular, since the LIDAR sensor system included in the autonomous navigation system of a vehicle requires high accuracy in measuring the distance, it is necessary to reduce the measurement error due to the signal size difference described above.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치가 포함된 라이다 센서 시스템(10)을 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a lidar sensor system 10 including an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 센서 시스템(10)은, 레이저 빔을 물체를 향해 송출하는 레이저 발광부(14), 상기 레이저 빔이 상기 물체에 반사된 광을 수신하여 수광신호(RS)를 출력하는 레이저 수광부(16), 상기 레이저 발광부(14)에서 송출되는 레이저 빔을 검출하여 레이저 검출 신호를 출력하는 송신레이저 감지부(15), 상기 수광신호(RS)의 크기 차이에 의한 측정오차를 저감한 제2 펄스(PS2)를 출력하는 수광신호 처리부(20), 상기 송신레이저 감지부(15)로부터 레이저 검출 신호가 입력되면 시간 계수를 시작하고, 상기 수광신호 처리부(20)로부터 제2 펄스(PS2)가 입력되면 시간 계수를 종료하여, 레이저 빔의 비행시간을 측정하는 시간-디지털 컨버터(12), 상기 레이저 발광부(14)에 제어신호를 제공하며, 상기 비행시간을 기초로 물체까지의 거리를 산출하는 신호처리부(11)를 포함한다.3, the Lidar sensor system 10 according to an embodiment of the present invention includes a laser emitting unit 14 for emitting a laser beam toward an object, A transmission laser detecting unit 15 for detecting a laser beam emitted from the laser emitting unit 14 and outputting a laser detecting signal, a light receiving unit 16 for receiving the light receiving signal RS, A light receiving signal processing unit 20 for outputting a second pulse PS2 in which a measurement error due to the size difference of the RSs is reduced, a time counting unit 20 for starting a time count when a laser detection signal is inputted from the transmission laser detecting unit 15, A time-to-digital converter 12 for terminating a time count when the second pulse PS2 is input from the light-receiving signal processing unit 20 and measuring a flight time of the laser beam, Based on the flight time, And a signal processing unit 11 for calculating the distance to.

레이저 발광부(14)는 레이저 다이오드(Laser Diode) 및 제어신호에 따라 레이저 다이오드에 필요한 전력을 공급하는 드라이버를 포함한다. 레이저 발광부(14)는 신호처리부(11)로부터 제어신호가 입력되면, 제어신호에 따라 레이저의 On/Off, 레이저 빔의 펄스 폭을 조절하여 레이저 빔을 방출한다.The laser emitting unit 14 includes a laser diode and a driver for supplying power to the laser diode according to a control signal. When the control signal is inputted from the signal processing unit 11, the laser emitting unit 14 emits a laser beam by controlling the pulse width of the laser beam on / off and the pulse width of the laser beam according to the control signal.

송신레이저 감지부(15)는 레이저 발광부(14)에서 방출되는 레이저 빔의 일부를 반사판(미도시) 등을 이용하여 수신하고, 레이저 발광부(14)에서 레이저 빔이 송출되었음을 나타내는 검출신호를 출력한다. 송신레이저 감지부(15)는 레이저 빔을 수신할 수 있는 포토다이오드(PhotoDiode), PIN 다이오드 등의 수광소자를 포함한다.The transmission laser detecting unit 15 receives a part of the laser beam emitted from the laser emitting unit 14 by using a reflector (not shown) or the like and outputs a detection signal indicating that the laser beam is transmitted from the laser emitting unit 14 Output. The transmission laser detecting unit 15 includes a light receiving element such as a photodiode or PIN diode capable of receiving a laser beam.

레이저 수광부(16)는 물체에 반사된 레이저 빔을 수신하여 수광신호(RS)를 출력한다. 레이저 수광부(16)는 송신레이저 감지부(15)와 같이, 레이저 빔을 수신할 수 있는 포토다이오드(PhotoDiode), PIN 다이오드 등의 수광소자를 포함한다.The laser light receiving unit 16 receives the laser beam reflected by the object and outputs a light receiving signal RS. The laser light receiving unit 16 includes a light receiving element such as a photodiode and a PIN diode capable of receiving a laser beam, like the transmission laser detecting unit 15.

수광신호 처리부(20)는 수광신호(RS)의 크기 차이에 의한 측정오차를 줄이기 위하여, 수광신호(RS)를 제1 지연시간동안 지연시키고 제1 인가전압(V1)만큼 레벨을 상승시킨 지연신호(DS)와 수광신호(RS)를 비교하여, 지연신호(DS)와 수광신호(RS)의 교차점에서 제2 펄스(PS2)를 출력한다.The light receiving signal processing unit 20 delays the light receiving signal RS for the first delay time and increases the level by the first applied voltage V1 in order to reduce the measurement error due to the size difference of the light receiving signal RS, And outputs the second pulse PS2 at the intersection of the delay signal DS and the light receiving signal RS.

시간-디지털 컨버터(12)(TDC: Time to Digital Convertor)는 송신레이저 감지부(15)로부터 레이저 검출신호가 입력되면 시간 계수를 시작하고, 수광신호 처리부(20)로부터 제2 펄스(PS2)가 입력되면 시간 계수를 종료하여, 레이저 빔의 비행시간을 측정한다. 측정된 비행시간은 신호처리부(11)로 제공된다. The time-to-digital converter (TDC) 12 starts a time count when a laser detection signal is input from the transmission laser detection unit 15 and a second pulse PS2 from the light reception signal processing unit 20 When it is inputted, the time count is ended, and the flight time of the laser beam is measured. The measured flight time is provided to the signal processing unit 11.

신호처리부(11)는 DSP(Digital Signal Processor)일 수 있으며, 정보처리 가능한 컨트롤러를 포함한다. 신호처리부(11)는 레이저 발광부(14)에 레이저 빔의 On/Off, 펄스폭 조절 등의 정보를 포함하는 제어신호를 제공한다. 신호처리부(11)는 시간-디지털 컨버터(12)로부터 입력받은 비행시간을 기초로 센서와 물체 사이의 거리를 산출하는 레인징(Ranging) 알고리즘을 수행하여 센서와 물체 사이의 거리를 측정한다.The signal processing unit 11 may be a DSP (Digital Signal Processor) and includes a controller capable of information processing. The signal processing unit 11 provides the laser emitting unit 14 with a control signal including information such as ON / OFF of the laser beam and pulse width control. The signal processing unit 11 performs a ranging algorithm to calculate the distance between the sensor and the object based on the flight time input from the time-to-digital converter 12 to measure the distance between the sensor and the object.

기준클락 생성부(13)는 신호처리와 펄스 폭 산출의 기준이 되는 기준클락(clock)을 생성하여 시간-디지털 컨버터(12)와 신호처리부(11)에 공급한다. 기준클락 생성부(13)에서 공급하는 기준클락은 라이다 센서 시스템(10)의 각 구성에서 기준으로 사용된다.The reference clock generating unit 13 generates a reference clock serving as a reference for signal processing and pulse width calculation and supplies the reference clock to the time-to-digital converter 12 and the signal processing unit 11. The reference clock supplied from the reference clock generating unit 13 is used as a reference in each configuration of the Ridasensor system 10.

상술한 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 센서 시스템(10)은 수광신호 처리부(20)에서, 수광신호(RS)를 제1 지연시간동안 지연시키고 제1 인가전압(V1)만큼 레벨을 상승시킨 지연신호(DS)와 수광신호(RS)를 비교하여, 지연신호(DS)와 수광신호(RS)의 교차점을 검출하여, 수광신호(RS) 크기 차이에 의한 수광신호 측정 오차를 감소시킬 수 있다. 따라서, 물체의 반사계수에 따라 물체에 반사되어 레이저 수광부(16)에 입사하는 빔의 세기가 달라 레이저 수광부(16)가 출력하는 수광신호(RS)의 크기가 다르더라도, 크기가 다른 수광신호(RS)의 상승시간(Rasing Time)의 차이에 의해 발생하는 레이저 빔의 비행시간 측정오차를 감소시킬 수 있다. 또한, 레이저 빔의 비행시간 측정오차를 감소시킴에 따라, 라이다 센서 시스템(10)의 거리 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.In the RI sensor system 10 according to the embodiment of the present invention, the light receiving signal processing unit 20 delays the light receiving signal RS for the first delay time and raises the level by the first applied voltage V1 (RS) by comparing the delay signal DS and the light receiving signal RS from the delay signal DS and the light receiving signal RS to thereby reduce the measurement error of the light receiving signal due to the size difference of the light receiving signal RS have. Therefore, even if the intensity of the beam incident on the laser light receiving portion 16 is different depending on the reflection coefficient of the object and the intensity of the light receiving signal RS outputted by the laser light receiving portion 16 is different, The error of measurement of the flight time of the laser beam caused by the difference of the rising time of the laser beam (RS) can be reduced. In addition, by reducing the error of measuring the flight time of the laser beam, it is possible to improve the accuracy of the distance measurement of the laser sensor system 10.

이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치를 자세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치를 나타낸 도면이다. 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 라이다 센서 시스템(10)의 수광신호 처리부(20)는 측정오차 저감부(100)를 포함한다.4 is a diagram illustrating an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an embodiment of the present invention. The light receiving signal processing unit 20 of the Lidar sensor system 10 according to an embodiment of the present invention includes a measurement error reducing unit 100. [

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치는, 수광신호(RS)의 크기를 기준값(Vth)과 비교하여, 통과여부를 결정하는 노이즈 제거부(110), 노이즈 제거부(110)와 병렬로 연결되며, 수광신호(RS)를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압(V1)만큼 레벨을 상승시킨 지연신호(DS)와 수광신호(RS)를 비교하여, 지연신호(DS)와 수광신호(RS)의 교차점에서 제1 펄스(PS1)를 출력하는 오차 저감부(120), 및 노이즈 제거부(110)로부터 통과신호(PS0)가 입력되면, 오차 저감부(120)에서 입력되는 제1 펄스(PS1)의 폭을 조절하여 제2 펄스(PS2)를 출력하는 펄스폭 조절부(130)를 포함하는 측정오차 저감부(100)를 포함한다.4, an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an exemplary embodiment of the present invention compares a magnitude of a light receiving signal RS with a reference value Vth, A noise eliminator 110 and a noise signal generator 110 connected in parallel to the noise eliminator 110 and delaying a light reception signal RS by a first delay time and raising the level by a first applied voltage V1, An error reduction unit 120 for comparing the received signal RS with the received light signal RS and outputting the first pulse PS1 at the intersection of the delayed signal DS and the received light signal RS, And a pulse width adjusting unit 130 for adjusting the width of the first pulse PS1 inputted from the error reducing unit 120 and outputting the second pulse PS2 when the signal PS0 is inputted, (100).

노이즈 제거부(110)는 비반전 입력단자에 수광신호(RS)를 입력받고, 반전단자에 기준값에 해당하는 기준전압(Vth)를 입력받는 비교기를 포함한다. 수광신호(RS)의 크기가 기준전압(Vth)를 초과하는 때에, 로우레벨에서 하이레벨로 출력을 변화시킴으로써, 펄스폭 조절부(130)에 통과신호(PS0)를 제공한다. 통과신호(PS0)는 펄스폭 조절부(130)에 입력되며, 펄스폭 조절부(130)에서 신호를 출력할 것인지 여부를 결정하게 된다. The noise removing unit 110 includes a comparator that receives a light receiving signal RS at a non-inverting input terminal and receives a reference voltage Vth corresponding to a reference value at an inverting terminal. The pulse width control unit 130 provides the pass signal PS0 by changing the output from the low level to the high level when the magnitude of the light receiving signal RS exceeds the reference voltage Vth. The pass signal PS0 is input to the pulse width adjusting unit 130, and the pulse width adjusting unit 130 determines whether to output the signal.

노이즈 제거부(110)에 입력되는 수광신호(RS)의 크기가 기준전압(Vth)보다 작은 경우, 통과신호(PS0)는 로우레벨일 것이므로, 오차 저감부(120)에서 펄스폭 조절부(130)로 제1 펄스(PS1)가 입력되더라도 펄스폭 조절부(130)는 어떠한 신호도 출력하지 않는다. 따라서 노이즈 제거부(110)는 아날로그 신호인 수광신호(RS)에 존재할 수 있는 노이즈 성분을 제거하는 역할을 한다. 또한, 오차 저감부(120)와 노이즈 제거부(110)가 병렬로 연결되므로, 노이즈 제거부(110)를 거쳐 오차 저감부(120)로 수광신호(RS)가 입력되는 경우에 비하여, 수광신호(RS)의 오차저감을 더 효율적이고 정밀하게 수행할 수 있다.When the magnitude of the light receiving signal RS input to the noise eliminator 110 is smaller than the reference voltage Vth, the pass signal PS0 will be at a low level. Therefore, in the error reduction unit 120, The pulse width controller 130 does not output any signal even if the first pulse PS1 is input. Therefore, the noise removing unit 110 removes a noise component that may exist in the light receiving signal RS, which is an analog signal. In addition, since the error reduction unit 120 and the noise removing unit 110 are connected in parallel, compared with the case where the light receiving signal RS is input to the error reducing unit 120 via the noise removing unit 110, It is possible to more efficiently and precisely perform the error reduction of the RS.

오차 저감부(120)는 노이즈 제거부(110)와 병렬로 연결되어, 수광신호(RS)가 입력되는 공통입력단(a)을 공유한다. 오차 저감부(120)는 노이즈 제거부(110)와 병렬로 연결되어 있으며, 노이즈 제거부(110)가 통과신호(PS0)를 출력하는지 여부에 관계없이, 수광신호(RS)를 입력받아 오차 저감과정을 거쳐 제1 펄스(PS1)를 출력한다. 따라서, 노이즈 제거부(110)의 동작과 오차 저감부(120)의 동작은 서로 별개로 동시에 수행될 수 있는 것이다.The error reduction unit 120 is connected in parallel with the noise removing unit 110 to share a common input terminal a to which the light receiving signal RS is inputted. The error reduction unit 120 is connected in parallel to the noise removing unit 110 and receives the light receiving signal RS regardless of whether the noise removing unit 110 outputs the passing signal PS0, And outputs the first pulse PS1. Therefore, the operation of the noise removing unit 110 and the operation of the error reducing unit 120 can be simultaneously performed separately from each other.

오차 저감부(120)는 수광신호(RS)를 제1 지연시간만큼 지연시키고 제1 인가전압(V1)만큼 레벨을 상승시킨 지연신호(DS)가 비반전단자(d)에 입력되고, 공통입력단(a)으로부터 입력되는 수광신호(RS)가 반전단자(e)에 입력되는 타이밍 비교기(Timing Comparator)를 포함한다. 타이밍 비교기는 수광신호(RS)와 지연신호(DS)를 비교하여, 수광신호(RS)와 지연신호(DS)의 교차점에서 제1 펄스(PS1)를 출력하기 시작한다. 제1 펄스(PS1)는 제1 지속시간을 가지며, 펄스폭 조절부(130)로 제공된다.The error reduction unit 120 receives the delay signal DS delayed by the first delay time and raised in level by the first applied voltage V1 to the non-inverting terminal d, (Timing Comparator) in which the light receiving signal RS input from the input terminal (a) is input to the inverting terminal (e). The timing comparator compares the light receiving signal RS with the delay signal DS and starts outputting the first pulse PS1 at the intersection of the light receiving signal RS and the delay signal DS. The first pulse PS1 has a first duration and is supplied to the pulse width regulator 130.

도 5는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 원리를 설명하기 위한 신호파형을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 크기가 큰 수광신호(RS)(이하 제1 수광신호(RS1))와 크기가 작은 수광신호(이하 제2 수광신호(RS2))를 각각 제1 지연시간만큼 지연시키고 제1 인가전압(V1)만큼 레벨을 상승시킨 크기가 큰 지연신호(이하 제1 지연신호(DS1))와 크기가 작은 지연신호(이하 제2 지연신호(DS2))를 도시할 수 있다. 5 is a diagram showing a signal waveform for explaining the principle of reducing a measurement error due to a signal size difference. The first light receiving signal RS1 and the second small light receiving signal RS2 may be delayed by a first delay time as shown in FIG. (Hereinafter referred to as a first delay signal DS1) and a delay signal (hereinafter referred to as a second delay signal DS2) having a large magnitude that is raised in level by a first applied voltage V1.

물체의 특성에 따라, 레이저 수광부(16)에 입사하는 레이저 빔의 세기가 강하면, 레이저 수광부(16)에서 제1 수광신호(RS1)가 출력되고, 제1 수광신호(RS1)와 제1 지연신호(DS1)가 오차 저감부(120)의 타이밍 비교기에 입력된다. 타이밍 비교기는 제1 수광신호(RS1)와 제1 지연신호(DS1)가 교차하는 지점에서 제1 펄스(PS1)를 출력하므로, 제1 펄스(PS1)가 출력되는 때는 t1 지점이 된다.When the intensity of the laser beam incident on the laser light receiving section 16 is strong depending on the characteristics of the object, the first light receiving signal RS1 is outputted from the laser light receiving section 16 and the first light receiving signal RS1, (DS1) is input to the timing comparator of the error reduction unit 120. [ The timing comparator outputs the first pulse PS1 at a point where the first light receiving signal RS1 crosses the first delay signal DS1 and becomes the point t1 when the first pulse PS1 is outputted.

물체의 특성에 따라, 레이저 수광부(16)에 입사하는 레이저 빔의 세기가 약하면, 레이저 수광부(16)에서 제2 수광신호(RS2)가 출력되고, 제2 수광신호(RS2)와 제2 지연신호(DS2)가 오차 저감부(120)의 타이밍 비교기에 입력된다. 타이밍 비교기는 제2 수광신호(RS2)와 제2 지연신호(DS2)가 교차하는 지점에서 제1 펄스(PS1)를 출력하므로, 제1 펄스(PS1)가 출력되는 때는 t2 지점이 된다.The second light receiving signal RS2 is outputted from the laser light receiving section 16 and the second light receiving signal RS2 is outputted from the second light receiving signal RS2 when the intensity of the laser beam incident on the laser light receiving section 16 is weak, (DS2) is input to the timing comparator of the error reduction unit 120. [ The timing comparator outputs the first pulse PS1 at a point where the second light receiving signal RS2 crosses the second delay signal DS2 and becomes the point t2 when the first pulse PS1 is outputted.

이와 같이, 오차 저감부(120)가 제1 펄스(PS1)를 출력하는 시점은 수광신호(RS)의 크기가 클 때의 출력시점(t1)과 수광신호(RS)의 크기가 작을 때의 출력시점(t2)의 차이가 작아진 것을 도면을 통해 알 수 있다. 도 2와 도 5를 참조하면, 도 2에서 t1과 t2의 차이보다, 도 5에서 t1과 t2의 차이가 줄어들었음을 확인할 수 있다. 즉, 오차 저감부(120)는 레이저 수광부(16)에서 동시에 출력되는 제1 수광신호(RS1)와 제2 수광신호(RS2)를 측정함에 있어서 발생하는 오차(t2-t1)를 줄이는 기능을 수행한다.The time at which the error reduction unit 120 outputs the first pulse PS1 is an output when the magnitude of the light receiving signal RS is small and the magnitude of the output signal t1 and the light receiving signal RS is small It can be seen from the drawing that the difference of the time point t2 becomes smaller. Referring to FIG. 2 and FIG. 5, it can be seen that the difference between t1 and t2 in FIG. 5 is smaller than the difference between t1 and t2 in FIG. That is, the error reduction unit 120 performs a function of reducing an error t2-t1 occurring when the first light receiving signal RS1 and the second light receiving signal RS2, which are simultaneously output from the laser light receiving unit 16, are measured do.

펄스폭 조절부(130)는 노이즈 제거부(110)로부터 통과신호(PS0)가 입력되면, 제3 지속시간을 갖는 제3 펄스(PS3)를 출력하는 제1 조절부(131), 제1 조절부(131)로부터 제3 펄스(PS3)가 입력되면, 오차 저감부(120)로부터 입력되는 제1 펄스(PS1)의 폭을 제2 지속시간을 갖도록 축소시킨 제2 펄스(PS2)를 출력하는 제2 조절부(132)를 포함한다.The pulse width adjusting unit 130 includes a first adjusting unit 131 for outputting a third pulse PS3 having a third duration when the pass signal PS0 is input from the noise removing unit 110, When the third pulse PS3 is inputted from the error detection unit 131, the second pulse PS2 that is obtained by reducing the width of the first pulse PS1 input from the error reduction unit 120 to have a second duration And a second adjusting unit 132. [

제1 조절부(131)는 동기형 RS Flip-Flop 을 포함하며, 노이즈 제거부(110)로부터 하이레벨의 신호가 입력되는 즉시 제3 지속시간을 갖는 제3 펄스(PS3)를 출력한다. 제3 펄스(PS3)는 제2 조절부(132)로 입력되어, 제2 조절부(132)에 입력되는 제1 펄스(PS1)의 폭을 조절하여 출력하도록 제어한다. The first adjusting unit 131 includes a synchronous RS Flip-Flop and outputs a third pulse PS3 having a third duration immediately after a high level signal is input from the noise removing unit 110. [ The third pulse PS3 is input to the second controller 132 to control the width of the first pulse PS1 input to the second controller 132 to be controlled.

제2 조절부(132)는 동기형 RS Flip-Flop 을 포함하며, 제1 조절부(131)로부터 제3 펄스(PS3)가 입력되면, 오차 저감부(120)로부터 입력되는 제1 펄스(PS1)의 펄스 폭을 조절하여 제2 펄스(PS2)를 출력한다. 제2 펄스(PS2)는 제2 지속시간을 갖게 되며, 제2 지속시간은 제2 조절부(132)의 RS Flip-Flop의 Reset 입력단에 연결된 저항(R)과 캐패시터(C)의 값에 의해 조절된다.The second adjusting unit 132 includes a synchronous RS flip-flop. When the third pulse PS3 is inputted from the first adjusting unit 131, the second adjusting unit 132 outputs the first pulse PS1 And outputs the second pulse PS2. The second pulse PS2 has a second duration and the second duration is determined by the value of the resistor R and the capacitor C connected to the Reset input terminal of the RS Flip-Flop of the second regulator 132, .

이와 같이, 펄스폭 조절부(130)는 오차 저감부(120)로부터 제1 펄스(PS1)를 입력받는 즉시, 제2 지속시간을 갖는 제2 펄스(PS2)를 출력한다. 제2 펄스(PS2)의 제2 지속시간은 제1 펄스(PS1)의 제1 지속시간보다 짧게 설정하여, 오차 저감부(120)의 타이밍 비교기에 의해 늘어난 펄스폭을 줄이는 역할을 한다. As described above, the pulse width controller 130 outputs the second pulse PS2 having the second duration immediately after receiving the first pulse PS1 from the error reduction unit 120. [ The second duration of the second pulse PS2 is set shorter than the first duration of the first pulse PS1 to reduce the pulse width increased by the timing comparator of the error reduction unit 120. [

제2 펄스(PS2)는 시간-디지털 컨버터(12)로 입력되며, 제2 펄스(PS2)의 상승 엣지는 시간-디지털 컨버터(12)에서 수광신호(RS)가 도달한 시점으로 인식되어, 시간계수를 멈추도록 한다. The second pulse PS2 is input to the time-to-digital converter 12 and the rising edge of the second pulse PS2 is recognized as the time point when the light receiving signal RS reaches the time-to-digital converter 12, Stop the counting.

상술한 바와 같이, 노이즈 제거부(110), 오차 저감부(120), 펄스폭 조절부(130)를 포함하는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치는 수광신호(RS)의 크기가 차이나더라도 수광신호(RS)의 도달로 인정되는 측정시점의 차이를 줄일 수 있다. As described above, the apparatus for reducing the measurement error due to the signal size difference, including the noise removing unit 110, the error reducing unit 120, and the pulse width adjusting unit 130, It is possible to reduce the difference in the measurement time that is recognized as the arrival of the light receiving signal RS.

상술한 수광신호(RS)와 지연신호(DS)를 타이밍 비교기에 입력함에 있어서, 지연신호(DS)는 제1 인가전압(V1)만큼 레벨이 상승된 상태이다. 지연신호(DS)를 제1 인가전압(V1)만큼 신호의 레벨을 상승시켜 수광신호(RS)와 비교하는 경우, 수광신호(RS)와 지연신호(DS)의 레벨이 동일한 때에 발생하는 랜덤잡음을 제거할 수 있는 이점은 있으나, 제1 인가전압(V1)만큼 신호의 레벨을 상승시킴에 따라 발생하는 미량의 시차가 발생할 수 있다.In inputting the above-described light receiving signal RS and the delay signal DS to the timing comparator, the delay signal DS is in a state in which the level is raised by the first applied voltage V1. When the level of the received signal RS is equal to the level of the delay signal DS when the level of the signal is raised by the level of the first applied voltage V1 and the delay signal DS is compared with the received signal RS, It is possible to generate a minute amount of parallax caused by raising the level of the signal by the first applied voltage V1.

이러한 미량의 시차를 보완하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치는, 노이즈 제거부(110)와 오차 저감부(120)의 공통입력단에 연결되고, 수광부에서 출력되는 수광신호(RS)의 레벨을 이득제어 피드백을 통해 안정화하는 레벨제어부(200)를 더 포함한다.In order to compensate for such minute amount of parallax, an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an embodiment of the present invention is connected to a common input terminal of a noise removing unit 110 and an error reducing unit 120, And a level control unit (200) for stabilizing the level of the light receiving signal (RS) outputted from the light receiving unit through gain control feedback.

도 4에 도시된 바와 같이, 레벨제어부(200)는 노이즈 제거부(110)와 오차 저감부(120)의 공통입력단(a)에 레벨제어부(200)의 출력단이 연결되고, 레벨제어부(200)의 입력단은 레이저 수광부(16)의 출력단과 연결된다. 레벨제어부(200)는 증폭부(210)와 출력측정부(220)를 포함하며, 증폭부(210)가 수광신호(RS)를 출력하면, 출력측정부(220)가 증폭부(210)에서 출력되는 수광신호(RS)의 크기를 측정하여 일정 이득(Gain)을 유지하도록 이득제어(Gain Control)신호를 증폭부(210)로 피드백하고, 증폭부(210)는 이득제어신호에 기초하여 일정 이득(Gain)으로 수광신호(RS)를 출력한다.4, an output terminal of the level control unit 200 is connected to the common input terminal a of the noise canceling unit 110 and the error reducing unit 120, and the level control unit 200 is connected to the output terminal of the level control unit 200, Is connected to the output terminal of the laser light receiving section (16). The level control unit 200 includes an amplification unit 210 and an output side unit 220. When the amplification unit 210 outputs a light reception signal RS, The amplification unit 210 feeds back a gain control signal to the amplification unit 210 so as to maintain the constant gain Gain by measuring the magnitude of the light reception signal RS, And outputs a light receiving signal RS with a gain Gain.

이와 같이, 수광부에서 출력되는 수광신호(RS)의 레벨을 이득제어 피드백을 통해 안정시킴에 따라, 수광신호(RS)에 제1 인가전압(V1)을 가하고 제1 지연시간동안 지연시킨 지연신호(DS)와 수광신호(RS)의 를 비교하여 지연신호(DS)와 수광신호(RS)의 교차점을 검출함에 있어서, 제1 인가전압(V1)을 인가하여 신호 레벨의 변동에 의한 미량의 오차를 감소시킬 수 있다.The level of the light receiving signal RS output from the light receiving unit is stabilized through the gain control feedback so that the first application voltage V1 is applied to the light receiving signal RS and the delay signal DS to the light receiving signal RS and detects the intersection point of the delay signal DS and the light receiving signal RS, the first applied voltage V1 is applied to detect a slight error due to the fluctuation of the signal level .

도 6은 본 발명의 일실시예에 다른 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치의 각 지점에서의 신호파형을 나타낸 도면이다. 도 5의 각 지점(a, b, c, d, e, f, g)에서 이동하는 신호의 파형이 도 6의 a, b, c, d, e, f, g에 도시된다. 도 5 및 6을 참조하면, 먼저 레이저 수광부(16)에서 수광신호(RS)가 출력되고(S100), 수광신호(RS)는 이득제어부로 입력되어 이득제어 피드백을 통해 수광신호(RS)의 레벨을 안정화하는 레벨제어단계가 수행된다(S110).6 is a diagram showing signal waveforms at respective points in an apparatus for reducing a measurement error due to a signal size difference according to an embodiment of the present invention. B, c, d, e, f, and g in FIG. 6 are waveforms of signals moving at the respective points a, b, c, d, e, 5 and 6, a light receiving signal RS is first outputted from the laser light receiving unit 16 (S100), and the light receiving signal RS is inputted to the gain control unit, and the level of the light receiving signal RS (S110).

다음으로, 노이즈 제거부(110)와 오차 저감부(120)의 공통입력단(a)으로 입력되는 수광신호(RS)는 노이즈 제거부(110)와 오차 저감부(120)로 입력되어 노이즈 제거단계(S120)와 오차 저감단계(S130)가 수행된다. Next, the light receiving signal RS input to the noise eliminating unit 110 and the common input terminal a of the error reducing unit 120 is input to the noise removing unit 110 and the error reducing unit 120, (S120) and an error reduction step (S130) are performed.

도 6의 a 및 b에 도시된 바와 같이, 노이즈 제거단계(S120)에서, 수광신호(RS)는 기준값(Vth)과 비교되어, 수광신호(RS)의 크기가 기준값(Vth)을 초과하는 때에 통과신호(PS0)를 출력한다. 통과신호(PS0)는 수광신호(RS)의 크기가 기준값(Vth)을 초과하는 시점에서 로우레벨에서 하이레벨로 변화한다.6A and 6B, in the noise removing step S120, the light receiving signal RS is compared with the reference value Vth, and when the magnitude of the light receiving signal RS exceeds the reference value Vth And outputs the pass signal PS0. The pass signal PS0 changes from a low level to a high level at the time when the magnitude of the light receiving signal RS exceeds the reference value Vth.

도 6의 d, e 및 f에 도시된 바와 같이, 오차 저감단계(S130)에서, 수광신호(RS)와 수광신호(RS)를 제1 인가전압(V1)만큼 레벨이 상승시키고 제1 지연시간만큼 지연시킨 지연신호(DS)를 비교하여, 수광신호(RS)와 지연신호(DS)의 교차점에서 제1 지속시간을 갖는 제1 펄스(PS1)를 출력한다.The level of the light receiving signal RS and the light receiving signal RS are raised by the first applied voltage V1 in the error reducing step S130 as shown in Figs. 6D, 6E and 6F, And outputs the first pulse PS1 having the first duration at the intersection of the light receiving signal RS and the delay signal DS.

다음으로, 도 6의 b, c, f 및 g에 도시된 바와 같이, 펄스폭 조절단계(S140)에서, 노이즈 제거부(110)로부터 하이레벨의 통과신호(PS0)가 입력되면, 오차 저감부(120)에서 입력되는 제1 펄스(PS1)의 폭을 조절하여 제2 펄스(PS2)를 출력한다. 이때, 제1 조절단계(S141)에서 노이즈 제거부(110)로부터 하이레벨의 통과신호(PS0)가 입력되면, 제1 조절부(131)에서 제3 지속시간을 갖는 제3 펄스(PS3)를 출력하고, 제2 조절단계(S142)에서, 제3 펄스(PS3)가 입력되면, 제2 조절부(132)는 제1 펄스(PS1)의 폭을 조절하여 제2 지속시간을 갖는 제2 펄스(PS2)로 출력한다. 6 (b), 6 (c), and 6 (g), when the high-level pass signal PS0 is input from the noise removing unit 110 in the pulse width adjusting step S140, The second pulse PS2 is outputted by adjusting the width of the first pulse PS1 inputted from the second pulse generator 120. [ When the high level pass signal PS0 is inputted from the noise removing unit 110 in the first adjusting step S141, the third adjusting unit 131 adjusts the third pulse PS3 having the third duration The second adjusting unit 132 adjusts the width of the first pulse PS1 and outputs the second pulse having the second duration PS1 by adjusting the width of the first pulse PS1. In the second adjusting step S142, when the third pulse PS3 is input, (PS2).

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수광부가 출력하는 수광신호(RS)의 크기가 다르더라도, 크기가 다른 수광신호(RS)의 상승시간(Rasing Time)의 차이에 의해 발생하는 레이저 빔의 비행시간 측정오차를 감소시킬 수 있으며, 레이저 빔의 비행시간 측정오차를 감소시킴에 따라, 라이다 센서 시스템(10)의 거리 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, even if the magnitude of the light receiving signal RS output by the light receiving unit is different, a difference in the rising time (Rasing Time) of the light receiving signal RS It is possible to reduce the measurement error of the flight time of the laser beam and reduce the measurement error of the flight time of the laser beam, thereby improving the accuracy of the distance measurement of the laser sensor system 10.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification and the modification are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 발광부 2: 물체
3: 수광부 4: 신호처리유닛
10: 라이다 센서 시스템 11: 신호처리부
12: 시간-디지털 컨버터 13: 기준클락 생성부
14: 레이저 발광부 15: 송신레이저 감지부
16: 레이저 수광부 20: 수광신호 처리부
100: 측정오차 저감부 110: 노이즈 제거부
120: 오차 저감부 130: 펄스폭 조절부
131: 제1 조절부 132: 제2 조절부
200: 레벨제어부 210: 증폭부
220: 출력측정부1: light emitting portion 2: object
3: light receiving unit 4: signal processing unit
10: Raidasensor system 11: Signal processor
12: time-digital converter 13: reference clock generating unit
14: laser emitting unit 15: transmitting laser detecting unit
16: Laser light receiving section 20: Light receiving signal processing section
100: measurement error reduction unit 110: noise rejection unit
120: Error Reduction Unit 130: Pulse Width Adjustment Unit
131: first adjusting unit 132: second adjusting unit
200: level control unit 210: amplification unit
220:

Claims (8)

수광신호의 크기를 기준값과 비교하여, 통과여부를 결정하는 노이즈 제거부;
상기 노이즈 제거부와 병렬로 연결되며, 상기 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 상기 지연신호와 상기 수광신호의 교차점에서 제1 펄스를 출력하는 오차 저감부; 및
상기 노이즈 제거부로부터 통과신호가 입력되면, 상기 오차 저감부에서 입력되는 제1 펄스의 폭을 조절하여 제2 펄스를 출력하는 펄스폭 조절부를 포함하는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치.A noise removing unit for comparing the magnitude of the light receiving signal with a reference value to determine whether to pass the light;
And a comparator which compares the received signal with a delay signal which is connected in parallel with the noise canceling signal and which raises the level of the received signal by a first delay time and raises the level by a first applied voltage, An error reduction unit that outputs a first pulse at an intersection; And
And a pulse width adjusting unit for adjusting a width of a first pulse inputted from the error reducing unit to output a second pulse when a pass signal is inputted from the noise removing unit. 청구항 1에 있어서,
상기 노이즈 제거부와 상기 오차 저감부의 공통입력단에 연결되고, 수광부에서 출력되는 수광신호의 레벨을 이득제어 피드백을 통해 안정화하는 레벨제어부를 더 포함하는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치.The method according to claim 1,
And a level control unit connected to a common input terminal of the noise removing unit and the error reducing unit and configured to stabilize the level of the light receiving signal output from the light receiving unit through gain control feedback. 청구항 1에 있어서,
상기 노이즈 제거부는
입력되는 상기 수광신호의 크기가 기준값을 초과하는 때에, 로우레벨에서 하이레벨로 출력을 변화시킴으로써, 상기 펄스폭 조절부에 통과신호를 제공하는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치.The method according to claim 1,
The noise removing unit
Wherein the output signal is changed from a low level to a high level when the magnitude of the received light reception signal exceeds a reference value, thereby reducing a measurement error due to a signal size difference that provides a pass signal to the pulse width adjustment unit. 청구항 3에 있어서,
상기 펄스폭 조절부는
상기 노이즈 제거부로부터 상기 통과신호가 입력되면, 제3 지속시간을 갖는 제3 펄스를 출력하는 제1 조절부; 및
상기 제1 조절부로부터 상기 제3 펄스가 입력되면, 상기 오차 저감부로부터 입력되는 제1 펄스의 폭을 제2 지속시간을 갖도록 축소시킨 제2 펄스를 출력하는 제2 조절부를 포함하는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 장치.The method of claim 3,
The pulse width adjusting unit
A first adjuster for outputting a third pulse having a third duration when the pass signal is inputted from the noise eliminator; And
And a second adjustment unit for outputting a second pulse obtained by reducing the width of the first pulse input from the error reduction unit to have a second duration when the third pulse is input from the first adjustment unit, To thereby reduce the measurement error caused by the measurement error. 노이즈 제거부에서, 수광신호의 크기를 기준값과 비교하여, 수광신호의 크기가 기준값을 초과하는 때에 로우레벨에서 하이레벨로 출력을 변화시켜 통과신호를 출력하는 노이즈 제거단계;
오차 저감부에서, 상기 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 상기 지연신호와 상기 수광신호의 교차점에서 제1 펄스를 출력하는 신호 비교단계; 및
펄스폭 조절부에서, 상기 노이즈 제거부로부터 하이레벨의 통과신호가 입력되면, 상기 오차 저감부에서 입력되는 제1 펄스의 폭을 조절하여 제2 펄스를 출력하는 펄스폭 조절단계를 포함하는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 방법.A noise removing step of comparing a magnitude of a light receiving signal with a reference value and outputting a pass signal by changing an output from a low level to a high level when the magnitude of the light receiving signal exceeds a reference value;
A first delay circuit for delaying the received light signal by a first delay time and comparing the received signal with a delayed signal whose level is raised by a first applied voltage, A signal comparison step of outputting a signal; And
And a pulse width adjusting step of adjusting a width of the first pulse inputted from the error reducing unit to output a second pulse when a high level pass signal is inputted from the noise removing unit in the pulse width adjusting unit, A method for reducing a measurement error due to a difference. 청구항 5에 있어서,
상기 노이즈 제거단계와 상기 신호 비교단계는 병렬적으로 수행되는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 방법.The method of claim 5,
Wherein the noise removing step and the signal comparing step reduce a measurement error due to a signal size difference performed in parallel. 청구항 5에 있어서,
상기 노이즈 제거단계 이전에, 수광부에서 출력되는 상기 수광신호의 레벨을 이득제어 피드백을 통해 안정화하는 레벨제어단계를 더 포함하는 신호크기 차이에 의한 측정오차를 저감하는 방법.The method of claim 5,
And a level control step of stabilizing the level of the light receiving signal output from the light receiving unit through gain control feedback before the noise removing step. 레이저 빔을 물체를 향해 송출하는 레이저 발광부;
상기 레이저 빔이 상기 물체에 반사된 광을 수신하여 수광신호를 출력하는 레이저 수신부;
상기 레이저 발광부에서 송출되는 레이저 빔을 검출하여 레이저 검출 신호를 출력하는 송신레이저 감지부;
상기 레이저 수신부에서 출력하는 상기 수광신호를 입력받아, 상기 수광신호의 크기를 기준값과 비교하여, 통과여부를 결정하는 노이즈 제거부와, 상기 노이즈 제거부와 병렬로 연결되며, 상기 수광신호를 제1 지연시간만큼 시간을 지연시키고 제1 인가전압만큼 레벨을 상승시킨 지연신호와 상기 수광신호를 비교하여, 상기 지연신호와 상기 수광신호의 교차점에서 제1 펄스를 출력하는 오차 저감부, 및 상기 노이즈 제거부로부터 통과신호가 입력되면, 상기 오차 저감부에서 입력되는 제1 펄스의 폭을 조절하여 제2 펄스를 출력하는 펄스폭 조절부,를 포함하는 수광신호 처리부;
상기 송신레이저 감지부로부터 레이저 검출 신호가 입력되면 시간 계수를 시작하고, 상기 수광신호 처리부로부터 제2 펄스가 입력되면 시간 계수를 종료하여, 레이저 빔의 비행시간을 측정하는 시간-디지털컨버터; 및
상기 레이저 발광부에 제어신호를 제공하며, 상기 비행시간을 기초로, 물체까지의 거리를 산출하는 신호처리부를 포함하는 라이다 센서 시스템.A laser emitting unit for emitting a laser beam toward an object;
A laser receiving unit for receiving the light reflected by the object and outputting a light receiving signal;
A transmission laser detection unit for detecting a laser beam emitted from the laser emitting unit and outputting a laser detection signal;
A noise removing unit that receives the light receiving signal output from the laser receiving unit and compares the magnitude of the light receiving signal with a reference value to determine whether to pass the light receiving signal; An error reduction unit that compares a delay signal obtained by delaying a time by a delay time and raising a level by a first applied voltage and the light receiving signal to output a first pulse at an intersection of the delay signal and the light receiving signal, And a pulse width adjusting unit for adjusting the width of the first pulse inputted from the error reducing unit to output a second pulse when a pass signal is inputted from the rejection.
A time-to-digital converter for starting a time count when a laser detection signal is inputted from the transmission laser detection unit, terminating a time count when a second pulse is inputted from the light reception signal processing unit, and measuring a flight time of the laser beam; And
And a signal processing unit for providing a control signal to the laser emitting unit and calculating a distance to the object based on the flight time.
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