KR101946781B1 - 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

신호 처리 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101946781B1
KR101946781B1 KR1020180073783A KR20180073783A KR101946781B1 KR 101946781 B1 KR101946781 B1 KR 101946781B1 KR 1020180073783 A KR1020180073783 A KR 1020180073783A KR 20180073783 A KR20180073783 A KR 20180073783A KR 101946781 B1 KR101946781 B1 KR 101946781B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
laser
laser signal
transmitted
waveform
Prior art date
Application number
KR1020180073783A
Other languages
English (en)
Inventor
박용완
김건정
엄정숙
Original Assignee
영남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 영남대학교 산학협력단 filed Critical 영남대학교 산학협력단
Priority to KR1020180073783A priority Critical patent/KR101946781B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101946781B1 publication Critical patent/KR101946781B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • G01S17/895—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/484—Transmitters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
    • G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

신호 처리 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치는, 측정 위치에 대한 정보 및 상기 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어(codeword)에 기초하여 상기 측정 위치에 대한 이진 칩을 생성하는 이진 칩 생성부, 상기 이진 칩의 데이터 값에 기초하여 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출하는 송신부, 상기 레이저 신호가 개체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 수신부 및 상기 반사신호의 파형 및 상기 레이저 신호의 파형에 기초하여 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하는 신호 식별부를 포함한다.

Description

신호 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING SIGNAL}
본 발명의 실시예들은 신호 처리 기술과 관련된다.
최근, 자율 주행 자동차에는 라이다(LIDAR)를 필수로 장착하여 주행 가능한 공간에 대한 맵을 생성하고 있다. 차량의 안전을 향상하기 위해 최근에 도입되는 기능들은 영상 획득용 카메라와 거리 측정용 라이다나 레이다를 중심으로 다른 센서들의 기능을 복합하여 주행 상황을 인지한다.
그러나, 기존의 라이다는 하나의 레이저 펄스를 송출하기 때문에 물체와의 거리가 멀어질수록 돌아오는 신호의 세기가 약해지므로 장거리에 있는 물체를 인식하기 어렵다.
또한, 기존의 라이다는 수신한 신호에 포함된 노이즈를 고려하지 않고 신호를 처리하기 때문에 물체 인식에 대한 정확도가 떨어지게 된다.
한국등록특허 제10-1773020호 (2017.09.12. 공고)
본 발명의 실시예들은 신호 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치는, 측정 위치에 대한 정보 및 상기 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어(codeword)에 기초하여 상기 측정 위치에 대한 이진 칩을 생성하는 이진 칩 생성부, 상기 이진 칩의 데이터 값에 기초하여 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출하는 송신부, 상기 레이저 신호가 개체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 수신부 및 상기 반사신호의 파형 및 상기 레이저 신호의 파형에 기초하여 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하는 신호 식별부를 포함한다.
상기 송신부는, 상기 이진 칩의 데이터 값이 기 설정된 값에 해당하는 경우, 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출할 수 있다.
상기 신호 식별부는, 상기 반사신호의 파형 및 상기 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션(sliding correlation)의 결과 값이 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별할 수 있다.
상기 신호 식별부는, 상기 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값을 상기 식별된 레이저 신호의 세기로 결정하고, 상기 레이저 신호의 세기에 기초하여 상기 개체의 표면과 관련된 정보를 식별할 수 있다.
상기 신호 식별부는, 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 상기 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 식별하고, 상기 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합에 기초하여 상기 개체의 표면과 관련된 정보를 식별할 수 있다.
상기 신호 처리 장치는, 상기 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어를 생성하고, 상기 부호화한 부호어 및 상기 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어 사이의 크로스 코릴레이션(cross-correlation)을 이용하여 상기 부호화한 부호어를 복호화하는 복호화부를 더 포함할 수 있다.
상기 신호 처리 장치는, 상기 송출된 레이저 신호를 송출한 시점 및 상기 반사신호를 수신한 시점 사이의 시간차를 산출하고, 상기 시간차, 상기 식별된 레이저 신호의 파형 및 상기 반사신호의 파형에 기초하여 상기 개체와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기 신호 식별부는, 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 상기 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 각각 식별하고, 상기 거리 측정부는, 상기 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각을 이용하여 측정한 상기 개체와의 거리들의 평균 값을 상기 개체와의 거리로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법은 측정 위치에 대한 정보 및 상기 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어(codeword)에 기초하여 상기 측정 위치에 대한 이진 칩을 생성하는 단계, 상기 이진 칩의 데이터 값에 기초하여 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출하는 단계, 상기 레이저 신호가 개체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 단계 및 상기 반사신호의 파형 및 상기 레이저 신호의 파형에 기초하여 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하는 단계를 포함한다.
상기 송출하는 단계는, 상기 이진 칩의 데이터 값이 기 설정된 값에 해당하는 경우, 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출할 수 있다.
상기 식별하는 단계는, 상기 반사신호의 파형 및 상기 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션(sliding correlation)의 결과 값이 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별할 수 있다.
상기 식별하는 단계는, 상기 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값을 상기 식별된 레이저 신호의 세기로 결정하는 단계 및 상기 레이저 신호의 세기에 기초하여 상기 개체의 표면과 관련된 정보를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식별하는 단계는, 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 상기 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 식별하는 단계 및 상기 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합에 기초하여 상기 개체의 표면과 관련된 정보를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리 방법은, 상기 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어를 생성하는 단계 및 상기 부호화한 부호어 및 상기 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어 사이의 크로스 코릴레이션(cross-correlation)을 이용하여 상기 부호화한 부호어를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 신호 처리 방법은, 상기 송출된 레이저 신호를 송출한 시점 및 상기 반사신호를 수신한 시점 사이의 시간차를 산출하는 단계 및 상기 시간차, 상기 식별된 레이저 신호의 파형 및 상기 반사신호의 파형에 기초하여 상기 개체와의 거리를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 식별하는 단계는, 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 상기 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 각각 식별하고, 상기 측정하는 단계는, 상기 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각을 이용하여 측정한 상기 개체와의 거리들의 평균 값을 상기 개체와의 거리로 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 송출된 레이저 신호의 파형 및 수신한 반사신호의 파형을 이용하여 레이저 신호를 식별함으로써 레이저 신호 식별에 대한 오차를 줄여 물체 인식에 대한 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 레이저 신호를 송출하여 물체와의 거리를 측정함으로써 장거리에 있는 물체를 인식할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 추가적 실시예에 따른 신호 처리 장치의 구성도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법의 순서도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개체의 표면과 관련된 정보를 식별하는 절차를 나타낸 순서도
도 5는 본 발명의 추가적 실시예에 따른 신호 처리 방법의 순서도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 부품을 이용한 실험 환경을 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호의 송출 간격에 따른 측정 가능 거리의 실험 결과를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신된 반사신호의 세기의 실험 결과를 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호를 송출하여 측정한 개체와의 거리의 실험 결과를 나타낸 도면
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호를 송출하여 측정한 개체와의 거리에 따른 분포도에 대한 실험 결과를 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호를 송출하여 측정한 개체와의 거리의 오차에 대한 실험 결과를 나타낸 도면
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호를 송출하여 측정한 개체와의 거리의 오차에 따른 분포도에 대한 실험 결과를 나타낸 도면
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 장치(100)는 이진 칩 생성부(110), 송신부(130), 수신부(150) 및 신호 식별부(170)를 포함한다.
이진 칩 생성부(110)는 측정 위치에 대한 정보 및 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어(codeword)에 기초하여 측정 위치에 대한 이진 칩을 생성한다.
이때, 측정 위치에 대한 정보는 상이한 방향으로 송출된 각각의 레이저 신호가 어떤 위치를 측정하기 위해 송출된 것인지 식별하기 위한 것이다. 한편, 측정 위치에 대한 정보는 예를 들어, 측정하려는 위치에 대응되는 이미지의 각 픽셀 좌표, 레이저 신호 송수신 오차를 감지하기 위한 체크섬 정보 등을 포함할 수 있다.
또한, 부호어는 측정 위치에 대한 정보를 부호화하여 수신한 신호가 어떤 위치를 측정하려던 신호인지를 정확하게 판단하기 위한 것이다. 이때, 부호어는 예를 들어, 세기변조/직접검출 방식의 광코드부호 다중접속방식(Optical Code Division Multiple Access, OCDMA)을 이용하여 생성되어 다수의 이진 데이터로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 부호화 하는 방식에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있다.
한편, 이진 칩은 예를 들어, 0과 1로 구성된 다수의 비트를 포함하는 데이터를 의미한다.
예를 들어, 이진 칩 생성부(110)는 측정 위치에 대한 정보와 부호어의 XOR 연산을 통해 측정 위치에 대한 이진 칩을 생성할 수 있다.
송신부(130)는 이진 칩의 데이터 값에 기초하여 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신부(130)는 이진 칩의 데이터 값이 기 설정된 값에 해당하는 경우, 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출할 수 있다.
구체적으로, 송신부(130)는 예를 들어, 생성된 이진 칩의 데이터 값이 1인 경우에 가우시안 형태의 펄스를 가지는 레이저 신호를 생성하여 송출할 수 있다. 다른 예로, 송신부(130)는 생성된 이진 칩의 데이터 값이 0인 경우에 어떠한 레이저 신호도 송출하지 않을 수 있다.
수신부(150)는 송출된 레이저 신호가 개체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신한다.
예를 들어, 수신부(150)는 렌즈를 이용하여 반사신호를 집광하고, 집광된 반시신호를 포토 디렉터를 이용하여 광학 신호에서 전기 신호로 변환한 후, 아날로그디지털 변환기(analog-digital converter, ADC)를 이용하여 변환된 전기 신호를 디지털 신호로 변환한다.
신호 식별부(170)는 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형에 기초하여 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별한다.
구체적으로, 송출된 레이서 신호의 파형(
Figure 112018062983933-pat00001
)은 아래 수학식 1을 이용하여 나타낼 수 있다.
Figure 112018062983933-pat00002
수학식 1에서
Figure 112018062983933-pat00003
은 송출된 레이저 신호의 샘플 개수,
Figure 112018062983933-pat00004
는 송출된 레이저 신호의 샘플 번호,
Figure 112018062983933-pat00005
는 샘플링 시간에 따른 레이저 신호의 출력,
Figure 112018062983933-pat00006
는 송출된 레이저 신호의 최대 출력,
Figure 112018062983933-pat00007
는 신호의 파형,
Figure 112018062983933-pat00008
는 샘플링 시간,
Figure 112018062983933-pat00009
는 가우시안 형태의 펄스의 파형의 반치전폭(full width at half maximum, FWHM)을 의미한다.
또한, 반사신호의 파형
Figure 112018062983933-pat00010
은 아래 수학식 2를 이용하여 나타낼 수 있다.
Figure 112018062983933-pat00011
수학식 2에서
Figure 112018062983933-pat00012
은 샘플링 시간에 따른 반사신호의 세기,
Figure 112018062983933-pat00013
는 레이저 신호를 송출한 시점부터 반사신호를 수신한 시점까지의 시간,
Figure 112018062983933-pat00014
은 임의의 노이즈를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 식별부(170)는 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션(sliding correlation)의 결과 값이 기 설정된 값 이상인 경우, 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별할 수 있다. 이때, 슬라이딩 코릴레이션은 반사신호의 파형과 송출된 레이저 신호의 파형이 유사한지 여부를 따짐으로써 수신된 반사신호들 중 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하기 위한 것이다.
구체적으로, 신호 식별부(170)는 아래 수학식 3을 이용하여 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션을 수행할 수 있다.
Figure 112018062983933-pat00015
수학식 3에서
Figure 112018062983933-pat00016
는 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값,
Figure 112018062983933-pat00017
은 슬라이딩 코릴레이션 연산을 위한 변수,
Figure 112018062983933-pat00018
는 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션을 의미한다.
구체적으로, 신호 식별부(170)는 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값이 기 설정된 값 이상인 경우, 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하고, 식별된 레이저 신호를 이용하여 예를 들어, 개체와의 거리 측정, 개체의 표면과 관련된 정보 획득 등을 수행하기 위한 신호 처리를 할 수 있다. 다른 예로, 신호 식별부(170)는 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값이 기 설정된 값 미만인 경우, 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하기 위해 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션을 계속해서 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 식별부(170)는 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값을 식별된 레이저 신호의 세기로 결정하고, 식별된 레이저 신호의 세기에 기초하여 개체의 표면과 관련된 정보를 식별할 수 있다. 이때, 식별된 레이저 신호의 세기는 개체의 동일성 내지는 개체의 특성을 판단하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 서로 다른 개체가 신호 처리 장치(100)로부터 동일한 거리에 있는 경우, 식별된 레이저 신호의 세기는 개체의 표면 질감, 색상, 반사율, 입사각 등에 많은 영향을 받게 되며, 동일한 개체가 신호 처리 장치(100)로부터 동일한 거리에 있는 경우, 식별된 레이저 신호의 세기는 신호 처리 장치(100)와의 거리에 많은 영향을 받게 된다. 따라서, 식별된 레이저 신호의 세기를 이용하면 개체의 질감, 색상, 반사율, 입사각 등의 개체의 표면과 관련된 정보를 파악할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신호 식별부(170)는 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 식별하고, 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합에 기초하여 개체의 표면과 관련된 정보를 식별할 수 있다.
구체적으로, 신호 식별부(170)는 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각의 파형과 수신된 복수 개의 반사신호 각각의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션을 여러 번 수행할 수 있다. 이때, 신호 식별부(170)는 복수 개의 레이저 신호가 식별할 때 수행한 복수의 슬라이딩 코릴레이션 결과 값을 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기로 결정할 수 있다. 이후, 신호 식별부(170)는 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합을 이용하여 개체의 표면과 관련된 정보를 파악할 수 있다.
예를 들어, 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합은 아래 수학식 4를 이용하여 나타낼 수 있다.
Figure 112018062983933-pat00019
수학식 4에서
Figure 112018062983933-pat00020
는 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합,
Figure 112018062983933-pat00021
는 부호어 생성에 사용된 소수,
Figure 112018062983933-pat00022
은 식별된 레이저 신호의 번호,
Figure 112018062983933-pat00023
는 식별된
Figure 112018062983933-pat00024
번 레이저 신호의 세기를 의미한다.
도 2는 본 발명의 추가적 실시예에 다른 신호 처리 장치(200)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 추가적 실시예에 따른 신호 처리 장치(200)는 복호화부(210) 및 거리 측정부(230)를 더 포함한다. 도 2에 도시된 예에서, 이진 칩 생성부(110), 송신부(130), 수신부(150) 및 신호 식별부(170)는 도 1에 도시된 구성과 동일한 구성이므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
복호화부(210)는 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어를 생성하고, 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어 및 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어 사이의 크로스 코릴레이션(cross-correlation)을 이용하여 부호화한 부호어를 복호화할 수 있다.
예를 들어, 복호화부(210)는 신호 식별부(170)에서 슬라이딩 코릴레이션을 수행할 때 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값이 기 설정된 값 이상인 경우, 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어를 구성하는 데이터 값을 1로 설정할 수 있다. 다른 예로, 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값이 기 설정된 값 미만인 경우, 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어를 구성하는 데이터 값을 0으로 설정할 수 있다. 따라서, 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어는 0과 1로 이루어진 복수의 데이터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 복호화부(210)는 아래의 수학식 5를 이용하여 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어 및 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어 사이의 크로스 코릴레이션을 수행할 수 있다
Figure 112018062983933-pat00025
수학식 5에서
Figure 112018062983933-pat00026
는 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어 및 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어 사이의 크로스 코릴레이션,
Figure 112018062983933-pat00027
는 부호어를 구분하기 위한 변수,
Figure 112018062983933-pat00028
는 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어의
Figure 112018062983933-pat00029
번째 부호,
Figure 112018062983933-pat00030
는 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어의
Figure 112018062983933-pat00031
번째 부호를 의미한다.
예를 들어, 복호화부(210)는 크로스 코릴레이션의 결과 값이 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어 생성에 사용된 소수의 값과 같은 경우, 데이터 1을 수신한 것으로 판단할 수 있다. 다른 예로, 복호화부(210)는 크로스 코릴레이션의 결과 값이 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어 생성에 사용된 소수의 값과 같지 않은 경우, 소수의 값과 같은 크로스 코릴레이션의 결과 값이 나올 때까지 반복해서 크로스 코릴레이션을 수행할 수 있다. 이때, 복호화부(210)는 수신한 데이터들을 통해 측정 위치에 대한 정보를 식별할 수 있다. 따라서, 복호화부 따라서, 복호화부(210)는 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어를 크로스 코릴레이션을 이용하여 복호화함으로써 식별된 레이저 신호에 포함된 측정 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다.
거리 측정부(230)는 송출된 레이저 신호를 송출한 시점 및 반사신호를 수신한 시점 사이의 시간차를 산출하고, 시간차, 식별된 레이저 신호의 파형 및 반사신호의 파형에 기초하여 개체와의 거리를 측정할 수 있다.
구체적으로, 거리 측정부(230)는 아래 수학식 6을 이용하여 시간 차를 산출할 수 있다.
Figure 112018062983933-pat00032
수학식 6에서
Figure 112018062983933-pat00033
는 시간 차,
Figure 112018062983933-pat00034
는 반사신호를 수신한 시점의 시간,
Figure 112018062983933-pat00035
는 송출된 레이저 신호를 송출한 시점의 시간,
Figure 112018062983933-pat00036
는 측정하려는 위치에 대응되는 이미지의 각 픽셀 좌표를 의미한다.
한편, 거리 측정부(230)는 예를 들어, ASDF(average square difference function)를 이용하여 개체와의 거리를 측정할 수 있다. 이때, ASDF는 교차 상관함수의 일종으로 두 개의 파형 중 하나의 파형을 일정 거리만큼 움직이면서 두 개의 파형 사이에 가장 상관성이 높은 위치를 개체와의 거리로 측정하는 방법을 의미한다. 구체적으로, ASDF를 이용하여 측정한 개체와의 거리는 아래 수학식 7을 이용하여 나타낼 수 있다.
Figure 112018062983933-pat00037
Figure 112018062983933-pat00038
Figure 112018062983933-pat00039
수학식 7에서
Figure 112018062983933-pat00040
는 식별된 레이저 신호의 파형 및 반사신호의 파형의 ASDF,
Figure 112018062983933-pat00041
는 파형이 이동한 거리,
Figure 112018062983933-pat00042
는 ASDF의 샘플링 개수,
Figure 112018062983933-pat00043
는 ASDF를 수행하여 산출된 파형의 중심값을 의미한다.
Figure 112018062983933-pat00044
는 개체와의 거리를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 거리 측정부(230)는 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각을 이용하여 측정한 개체와의 거리들의 평균 값을 개체와의 거리로 결정할 수 있다.
구체적으로, 거리 측정부(230)는 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대해 예를 들어, ASDF를 이용하여 개체와의 거리를 측정하고, 측정된 값들의 평균 값을 개체와의 거리로 결정할 수 있다. 이때, 거리 측정부(230)는 아래 수학식 8을 이용하여 개체화의 거리를 나타낼 수 있다.
Figure 112018062983933-pat00045
수학식 8에서
Figure 112018062983933-pat00046
는 측정한 개체와의 거리들의 평균 값을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 방법의 순서도이다.
도 3에 도시된 방법은 예를 들어, 도 1에 도시된 신호 처리 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 신호 처리 장치(100)는 측정 위치에 대한 정보 및 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어에 기초하여 측정 위치에 대한 이진 칩을 생성한다(310).
이후, 신호 처리 장치(100)는 이진 칩의 데이터 값에 기초하여 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출한다(320).
이때, 신호 처리 장치(100)는 이진 칩의 데이터 값이 기 설정된 값에 해당하는 경우, 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출할 수 있다.
이후, 신호 처리 장치(100)는 송출된 레이저 신호가 개체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신한다(330).
이후, 신호 처리 장치(100)는 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형에 기초하여 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별한다(340).
이때, 신호 처리 장치(100)는 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값이 기 설정된 값 이상인 경우, 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개체의 표면과 관련된 정보를 식별하는 절차를 나타낸 순서도이다.
도 4에 도시된 방법은 예를 들어, 도 1에 도시된 신호 처리 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 신호 처리 장치(100)는 반사신호의 파형 및 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값을 식별된 레이저 신호의 세기로 결정할 수 있다(410).
이후, 신호 처리 장치(100)는 레이저 신호의 세기에 기초하여 개체의 표면과 관련된 정보를 식별할 수 있다(420).
이때, 신호 처리 장치(100)는 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 식별하고, 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합에 기초하여 개체의 표면과 관련된 정보를 식별할 수 있다.
도 5는 본 발명의 추가적 실시예에 따른 신호 처리 방법의 순서도이다.
도 5에 도시된 방법은 예를 들어, 도 2에 도시된 신호 처리 장치(200)에 의해 수해될 수 있다.
도 5에 도시된 예에서, 510 단계 내지 540 단계는 도 3에 도시된 310 단계 내지 340 단계와 동일하므로 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 신호 처리 장치(200)는 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어를 생성할 수 있다(550).
이후, 신호 처리 장치(200)는 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어 및 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어 사이의 크로스 코릴레이션을 이용하여 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어를 복호화할 수 있다(560).
이후, 신호 처리 장치(200)는 송출된 레이저 신호를 송출한 시점 및 반사신호를 수신한 시점 사이의 시간차를 산출할 수 있다(570).
이후, 신호 처리 장치(200)는 시간차, 식별된 레이저 신호의 파형 및 반사신호의 파형에 기초하여 개체와의 거리를 측정할 수 있다(580).
이때, 신호 처리 장치(200)는 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각을 이용하여 측정한 개체와의 거리들의 평균 값을 개체와의 거리로 결정할 수 있다.
한편, 도 3 내지 5에 도시된 순서도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용 부품을 이용한 실험 환경을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 실험은 종래의 기술과 본 발명 각각의 경우에 신호 처리에 따른 오차, 최대 측정 가능한 거리 등을 측정하기 위해 10m 거리에 위치해 있는 2m x 2m 크기의 흰색 종이에 레이저 신호를 송출하였다.
한편, 이하 도면들은 10m 거리에 위치해 있는 개체를 향해 레이저 신호를 송출하여 획득한 실험 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호의 송출 간격에 따른 측정 가능 거리의 실험 결과를 나타낸 도면이다. 이때, 실험은 레이저 신호의 송출 간격을 5ns 단위로 증가시키면서 실험하였다.
한편, 도 7에서 그래프의 가로 축은 레이저 신호의 송출 간격, 세로 축은 측정된 개체와의 거리를 의미한다. 이때, 그래프에서 위에 있는 선(701)은 본 발명을 이용하여 획득한 실험 결과, 아래에 굴곡진 선(703)은 종래의 기술을 이용하여 획득한 실험 결과를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 종래의 기술의 경우, 레이저 신호를 송출한 시점부터 반사신호를 수신한 시점까지의 시간에 기초하여 거리를 측정하기 때문에 레이저 신호를 송출하는 간격이 짧을수록 측정할 수 있는 거리가 짧아지게 된다.
하지만, 본 발명의 경우, 레이저 신호의 송출 간격에 상관없이 10m 거리에 있는 물체를 측정할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 송출된 레이저 신호마다 부호화된 코드가 다르기 때문에 수신한 반사신호가 언제 송출된 레이저 신호인지 쉽게 파악할 수 있다. 따라서, 본 발명은 레이저 신호의 송출 간격에 상관없이 장거리 물체를 측정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신된 반사신호의 세기의 실험 결과를 나타낸 도면이다. 이때, 위에 있는 선부터 아래에 있는 선까지 차례대로 하얀색 벽을 목표로 실험한 본 발명의 실험 결과(801), 검은색 벽을 목표로 실험한 본 발명의 실험 결과(803), 하얀색 벽을 목표로 실험한 종래의 기술의 실험 결과(805), 검은색 벽을 목표로 실험한 종래의 기술의 실험 결과(807)를 의미한다. 또한, 실선은 10m에 위치한 목표를 기준으로 실험 장치를 통해 측정된 실험 결과 값, 점선은 실험 장치를 통한 실험 결과에 기초하여 10m 이상의 위치에서 예상되는 실험 결과 값을 의미한다. 한편, 그래프의 가로 축은 개체와의 거리, 그래프의 세로축은 수신된 반사신호의 세기를 의미한다.
도 8을 참조하면, 종래의 기술은 검은색 벽을 기준으로 레이저를 송출한 경우, 15m에 위치한 개체까지 측정 가능하지만, 본 발명은 20m에 위치한 개체까지 측정 가능하다. 또한, 종래의 기술은 하얀색 벽을 기준으로 레이저를 송출한 경우, 45m에 위치한 개체까지 측정 가능하지만, 본 발명은 61m에 위치한 개체까지 측정 가능하다.
구체적으로, 종래의 기술은 하나의 레이저 신호만을 송출하여 개체까지의 거리를 측정하기 때문에 수신된 반사신호의 세기가 약해 장거리에 있는 개체를 인식하기 어렵지만, 본 발명은 복수의 레이저 신호를 송출하기 때문에 수신된 반사신호의 세기가 강해 장거리에 있는 개체를 인식할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호를 송출하여 측정한 개체와의 거리의 실험 결과를 나타낸 도면이다. 이때, 도 9는 개체와의 거리를 복수의 픽셀을 포함하는 이미지에 나타낸 것이다. 이미지의 가로 축은 픽셀의 행 값을 의미하고, 이미지의 세로 축은 픽셀의 열 값을 의미한다. 또한, 도면에서 측정된 개체와의 거리가 10m에 근접할 수록 이미지의 픽셀이 파란색으로 표시되고, 측정된 개체와의 거리가 10m보다 멀어질수록 이미지의 픽셀이 빨간색으로 표시된다.
구체적으로, 도 9(a)는 실제 개체와의 거리를 나타낸 이미지, 도 9(b)는 종래의 기술을 이용하여 획득한 실험 결과를 나타낸 이미지, 도 9(c)는 본 발명을 이용하여 획득한 실험 결과를 나타낸 이미지를 의미한다. 이때, 도 9(b)의 경우, 도 9(a)와 비교했을 때 각 이미지의 각 픽셀에 표시된 색들 간의 차이가 많이 나는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 도 9(c)의 경우, 도 9(a)와 비교했을 때 각 이미지의 각 픽셀에 표시된 색들 간의 차이가 거의 없고, 유사하다는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 경우, 종래의 기술에 비해 개체와의 거리 측정의 정확도가 높다는 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호를 송출하여 측정한 개체와의 거리에 따른 분포도에 대한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 이때, 도 10(a)는 실제 개체의 거리에 따른 분포도를 나타낸 도면, 도 10(b)는 종래의 기술을 이용하여 획득한 실험 결과 값, 도 10(c)는 본 발명을 이용하여 획득한 실험 결과 값을 의미한다. 또한, 그래프의 가로 축은 개체와의 거리, 그래프의 세로 축은 측정된 개체와의 거리를 나타낸 이미지에 포함된 복수의 픽셀 중 가로 축에 해당하는 개체와의 거리를 표시하는 픽셀의 개수를 의미한다.
구체적으로, 도 10(b)의 경우, 도 10(a)와 비교했을 때 종래의 기술은 측정된 개체와의 거리의 분포가 10m 이전부터 10.15m까지 넓게 분포되어 있음을 알 수 있다. 이때, 종래의 기술은 반사신호에 포함된 노이즈를 제거하지 못했기 때문에 개체와의 거리를 정확하게 측정할 수 없는 것이다.
반대로, 도 10(c)의 경우, 도 10(a)와 비교했을 때 본 발명은 실제 개체와의 거리의 분포도와 거의 일치하는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 레이저 신호를 송출할 때 측정 위치에 대한 정보를 부호화하여 송출하기 때문에 수신한 반사신호를 신호 처리 하는 과정에서 노이즈를 충분히 제거함으로써 개체와의 정확한 거리를 측정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호를 송출하여 측정한 개체와의 거리의 오차에 대한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 이때, 도 11은 측정된 개체와의 거리에 대한 오차를 복수의 픽셀을 포함하는 이미지에 나타낸 것이다. 이미지의 가로 축은 픽셀의 행 값을 의미하고, 이미지의 세로 축은 픽셀의 열 값을 의미한다. 또한, 도 11은 실제 개체와의 거리와 비교하여, 측정된 개체와의 거리의 오차의 크기가 작을수록 이미지의 픽셀이 파란색으로 표시되고, 측정된 개체와의 거리의 오차의 크기가 클수록 이미지의 픽셀이 빨간색으로 표시된다.
구체적으로, 도 11(a)는 종래의 기술을 이용하여 획득한 실험 결과에 대한 이미지, 도 11(b)는 본 발명을 이용하여 획득한 실험 결과에 대한 이미지를 의미한다.
도 11을 참조하면, 종래의 기술은 이미지에 포함된 복수의 픽셀 중 빨간색을 표시하는 픽셀이 많다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 종래의 기술은 실제 개체와의 거리와 비교하여 측정된 개체와의 거리의 오차가 많다는 것을 의미한다.
반대로, 본 발명은 이미지에 포함된 복수의 픽셀 대부분이 파란색을 표시하는 것을 알 수 있다. 이때, 본 발명은 실제 개체와의 거리와 비교하여 측정된 개체와의 거리의 오차가 적다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명은 종래의 기술에 비해 개체와의 거리 측정의 정확도가 높다는 것을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 신호를 송출하여 측정한 개체와의 거리의 오차에 따른 분포도에 대한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 이때, 도 12(a)는 종래의 기술을 이용하여 획득한 실험 결과 값, 도 12(b)는 본 발명을 이용하여 획득한 실험 결과 값을 의미한다. 또한, 그래프의 가로 축은 개체와의 거리의 오차의 크기, 그래프의 세로 축은 측정된 개체와의 거리의 오차를 나타낸 이미지에 포함된 복수의 픽셀 중 가로 축에 해당하는 개체와의 거리의 오차의 크기를 표시하는 픽셀의 개수를 의미한다.
구체적으로, 도 12(a)는 오차의 크기가 0m에 해당하는 픽셀이 거의 없고, -0.02m부터 0.05m까지 오차의 크기가 다양하며 오차가 존재하는 픽셀이 많다는 것을 알 수 있다. 이는 종래의 기술의 경우, 실제 개체와의 거리와 비교하여 측정된 개체와의 거리의 오차가 많고, 오차의 크기 또한 크다는 것을 알 수 있다.
반대로, 도 12(b)는 오차의 크기가 0m에 해당하는 픽셀이 많고, 오차가 있는 픽셀이라도 오차의 크기가 -0.005m부터 0.01m으로 작다는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 경우, 실제 개체와의 거리와 비교하여 측정된 개체와의 거리의 오차가 거의 없고, 오차가 있더라도 그 오차의 크기가 작다는 것을 알 수 있다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 예를 들어, 도 1에 도시된 이진 칩 생성부(110), 송신부(130), 수신부(150), 신호 식별부(170), 복호화부(210) 및 거리 측정부(230)와 같이 신호 처리 장치(100, 200)에 포함되는 하나 이상의 컴포넌트일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26: 네트워크 통신 인터페이스
100, 200: 신호 처리 장치
110: 이진 칩 생성부
130: 송신부
150: 수신부
170: 신호 식별부
210: 복호화부
230: 거리 측정부

Claims (16)

  1. 측정 위치에 대한 정보 및 상기 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어(codeword)에 기초하여 상기 측정 위치에 대한 이진 칩을 생성하는 이진 칩 생성부;
    상기 이진 칩의 데이터 값에 기초하여 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출하는 송신부;
    상기 레이저 신호가 개체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 반사신호의 파형 및 상기 레이저 신호의 파형에 기초하여 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하는 신호 식별부를 포함하고,
    상기 신호 식별부는, 상기 반사신호의 파형 및 상기 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션(sliding correlation)의 결과 값이 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하는 신호 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신부는, 상기 이진 칩의 데이터 값이 기 설정된 값에 해당하는 경우, 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출하는 신호 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 식별부는, 상기 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값을 상기 식별된 레이저 신호의 세기로 결정하고, 상기 레이저 신호의 세기에 기초하여 상기 개체의 표면과 관련된 정보를 식별하는 신호 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 신호 식별부는, 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 상기 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 식별하고, 상기 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합에 기초하여 상기 개체의 표면과 관련된 정보를 식별하는 신호 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어를 생성하고, 상기 부호화한 부호어 및 상기 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어 사이의 크로스 코릴레이션(cross-correlation)을 이용하여 상기 부호화한 부호어를 복호화하는 복호화부를 더 포함하는 신호 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 송출된 레이저 신호를 송출한 시점 및 상기 반사신호를 수신한 시점 사이의 시간차를 산출하고, 상기 시간차, 상기 식별된 레이저 신호의 파형 및 상기 반사신호의 파형에 기초하여 상기 개체와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 더 포함하는 신호 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 신호 식별부는, 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 상기 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 각각 식별하고,
    상기 거리 측정부는, 상기 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각을 이용하여 측정한 상기 개체와의 거리들의 평균 값을 상기 개체와의 거리로 결정하는 신호 처리 장치.
  9. 측정 위치에 대한 정보 및 상기 측정 위치에 대한 정보를 부호화한 부호어(codeword)에 기초하여 상기 측정 위치에 대한 이진 칩을 생성하는 단계;
    상기 이진 칩의 데이터 값에 기초하여 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출하는 단계;
    상기 레이저 신호가 개체에 반사되어 돌아오는 반사신호를 수신하는 단계; 및
    상기 반사신호의 파형 및 상기 레이저 신호의 파형에 기초하여 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하는 단계를 포함하고,
    상기 식별하는 단계는, 상기 반사신호의 파형 및 상기 송출된 레이저 신호의 파형 사이의 슬라이딩 코릴레이션(sliding correlation)의 결과 값이 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 송출된 레이저 신호에 대응되는 레이저 신호를 식별하는 신호 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 송출하는 단계는, 상기 이진 칩의 데이터 값이 기 설정된 값에 해당하는 경우, 상기 이진 칩을 포함하는 레이저 신호를 송출하는 신호 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 식별하는 단계는,
    상기 슬라이딩 코릴레이션의 결과 값을 상기 식별된 레이저 신호의 세기로 결정하는 단계; 및
    상기 레이저 신호의 세기에 기초하여 상기 개체의 표면과 관련된 정보를 식별하는 단계를 포함하는 신호 처리 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 식별하는 단계는,
    동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 상기 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 식별하는 단계; 및
    상기 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각의 세기의 합에 기초하여 상기 개체의 표면과 관련된 정보를 식별하는 단계를 포함하는 신호 처리 방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어를 생성하는 단계; 및
    상기 부호화한 부호어 및 상기 식별된 레이저 신호에 대응되는 부호어 사이의 크로스 코릴레이션(cross-correlation)을 이용하여 상기 부호화한 부호어를 복호화하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 송출된 레이저 신호를 송출한 시점 및 상기 반사신호를 수신한 시점 사이의 시간차를 산출하는 단계; 및
    상기 시간차, 상기 식별된 레이저 신호의 파형 및 상기 반사신호의 파형에 기초하여 상기 개체와의 거리를 측정하는 단계를 더 포함하는 신호 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 식별하는 단계는, 동일한 위치로 송출된 레이저 신호가 복수 개인 경우, 상기 송출된 복수 개의 레이저 신호 각각에 대응되는 복수 개의 레이저 신호를 각각 식별하고,
    상기 측정하는 단계는, 상기 식별된 복수 개의 레이저 신호 각각을 이용하여 측정한 상기 개체와의 거리들의 평균 값을 상기 개체와의 거리로 결정하는 신호 처리 방법.
KR1020180073783A 2018-06-27 2018-06-27 신호 처리 장치 및 방법 KR101946781B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180073783A KR101946781B1 (ko) 2018-06-27 2018-06-27 신호 처리 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180073783A KR101946781B1 (ko) 2018-06-27 2018-06-27 신호 처리 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101946781B1 true KR101946781B1 (ko) 2019-02-12

Family

ID=65369198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180073783A KR101946781B1 (ko) 2018-06-27 2018-06-27 신호 처리 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101946781B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113640820A (zh) * 2020-04-24 2021-11-12 广东博智林机器人有限公司 一种测距方法、装置、电子设备及存储介质
WO2024111693A1 (ko) * 2022-11-22 2024-05-30 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 가상 수신 배열을 이용하여 레이다-통신을 수행하기 위한 장치 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003222668A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Mitsubishi Electric Corp レーダ信号処理装置
JP4294504B2 (ja) * 2004-01-28 2009-07-15 三菱電機株式会社 目標識別装置
KR20170062024A (ko) * 2015-11-27 2017-06-07 한국항공대학교산학협력단 다중대역 및 다중모드 에스디알(sdr) 레이다 시스템, 및 그의 제어 방법
KR101773020B1 (ko) 2015-09-25 2017-09-12 영남대학교 산학협력단 라이다 센서 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003222668A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Mitsubishi Electric Corp レーダ信号処理装置
JP4294504B2 (ja) * 2004-01-28 2009-07-15 三菱電機株式会社 目標識別装置
KR101773020B1 (ko) 2015-09-25 2017-09-12 영남대학교 산학협력단 라이다 센서 장치
KR20170062024A (ko) * 2015-11-27 2017-06-07 한국항공대학교산학협력단 다중대역 및 다중모드 에스디알(sdr) 레이다 시스템, 및 그의 제어 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
김건정 외 1명. 레이저 펄스 부호화를 이용한 원거리 고해상도 3D 스캐닝 라이다. 한국광학회, 한국광학회지 Vol.27 No.4 [2016], 2016.08, pp.133-142(10쪽) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113640820A (zh) * 2020-04-24 2021-11-12 广东博智林机器人有限公司 一种测距方法、装置、电子设备及存储介质
WO2024111693A1 (ko) * 2022-11-22 2024-05-30 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 가상 수신 배열을 이용하여 레이다-통신을 수행하기 위한 장치 및 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200319338A1 (en) Systems and methods for efficient multi-return light detectors
US11885916B2 (en) Systems and methods for improving detection of a return signal in a light ranging and detection system
US20220026544A1 (en) Ranging Method, Apparatus, and Device
US8330623B2 (en) Method and apparatus for recognizing parking area
US10509111B2 (en) LIDAR sensor device
JP2020505585A (ja) ライダーを符号化および復号する方法およびシステム
US9081096B2 (en) Apparatus, method, and computer program for a resolution-enhanced pseudo-noise code technique
CN101465004A (zh) 表示3d深度图像的自适应信息的方法、介质和设备
US10648795B2 (en) Distance measuring apparatus and distance measuring method
KR101946781B1 (ko) 신호 처리 장치 및 방법
US11422263B2 (en) Range estimation for light detecting and ranging (LIDAR) systems
KR102051855B1 (ko) Uwb 레이더를 이용하는 인원 계수 방법 및 장치
US20200041651A1 (en) System and method for improving range resolution in a lidar system
US10140722B2 (en) Distance measurement apparatus, distance measurement method, and non-transitory computer-readable storage medium
US11841466B2 (en) Systems and methods for detecting an electromagnetic signal in a constant interference environment
JP5182676B2 (ja) 合成開口処理システム及び合成開口処理方法
KR101790864B1 (ko) 주파수 변조 방식의 라이다 센서 시스템에서 멀티패스에 의한 상호 간섭 제거 방법 및 그 장치
KR101896477B1 (ko) 스캐닝 라이다 장치 및 그 방법
US20120287084A1 (en) Wireless Communicational Optical Positioning Determining Device
RU2787082C2 (ru) Системы и способы для улучшения обнаружения эхо-сигнала в оптической системе измерения дальности и обнаружения
JP2024042047A (ja) 光電センサ及び検出方法
CN118169702A (zh) 一种基于激光脉冲检波技术的远程测距方法及系统
JPWO2019239552A1 (ja) レーザレーダ装置
JPH01180487A (ja) 地中埋設物探査装置
JP2005207771A (ja) パルスレーダ装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant