KR101979086B1 - 스푸핑 공격을 회피하는 라이더장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 변동되는 주기로 광펄스신호를 송출하는 광송신부; 상기 광펄스신호에 대응되는 광반사신호를 수신하는 광수신부; 및 상기 광펄스신호 대비 상기 광반사신호의 시간지연 혹은 상기 광펄스신호와 상기 광반사신호의 위상차이를 이용하여 물체와의 거리를 계산하는 제어부를 포함하는 라이더장치를 제공한다.

Description

스푸핑 공격을 회피하는 라이더장치{LIDAR APPARATUS FOR AVOIDING SPOOFING ATTACK}

본 발명은 레이저를 이용하여 물체와의 거리를 측정하는 라이더장치에 관한 것이다.

라이더장치는 주기적으로 광펄스신호를 송출하고, 광펄스신호가 물체에 반사되어 돌아오는 광반사신호를 수신하여 물체에 대한 거리를 측정한다. 물체의 거리에 따라 광펄스신호와 광반사신호 사이의 지연시간이 달라지는데, 라이더장치는 이러한 지연시간을 이용하여 물체에 대한 거리를 측정한다.

그런데, 최근 전술한 광반사신호를 모사하여 라이더장치를 공격하는 스푸핑장치가 문제가 되고 있다. 스푸핑장치는 라이더장치로부터 출력되는 광펄스신호를 수신하고 광펄스신호에 대응한 광모사신호를 라이더장치로 송출함으로써 라이더장치를 공격한다. 예를 들어, 스푸핑장치는 라이더장치로부터 광펄스신호가 송출되는 시점을 예측하여 광펄스신호에 대하여 정상적으로 생성되는 광반사신호보다 라이더장치까지의 도달시간이 짧아지도록 광모사신호를 생성하고 이를 라이더장치로 송출한다. 이렇게 되면, 라이더장치는 스푸핑장치의 위치보다 더 짧은 위치에 물체가 있는 것으로 인식하고 오작동을 일으킬 수 있다. 자율주행차량의 경우, 장애물에 대한 오인식으로 차량이 갑작스럽게 정지할 수도 있고, 예정된 경로를 벗어나서 운행할 수도 있다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 스푸핑 공격을 회피하는 라이더장치 기술을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 변동되는 주기로 광펄스신호를 송출하는 광송신부; 상기 광펄스신호에 대응되는 광반사신호를 수신하는 광수신부; 및 상기 광펄스신호 대비 상기 광반사신호의 시간지연 혹은 상기 광펄스신호와 상기 광반사신호의 위상차이를 이용하여 물체와의 거리를 계산하는 제어부를 포함하는 라이더장치를 제공한다.

여기서, 상기 광펄스신호의 주기는 랜덤하게 생성될 수 있다.

그리고, 상기 광펄스신호의 주기는 설정값 이상의 표준편차를 가지고, 상기 제어부는, 다수의 상기 광반사신호에 의해 확인되는 상기 시간지연 혹은 상기 위상차이에 대한 표준편차가 상기 설정값에 대응되는 기준표준편차를 초과하는 경우, 상기 광반사신호로 거리를 계산하지 않거나 계산된 값을 무시할 수 있다.

그리고, 상기 광송신부 혹은 상기 제어부는, 일정 주기값(T)에 랜덤 시간값(X)을 가감하여 상기 광펄스신호의 주기를 설정할 수 있다.

그리고, 상기 광송신부는, 기준 시점으로부터 일정 주기값(T)의 N(N은 자연수)배의 시간에 랜덤 시간값(X)을 가감한 시간마다 상기 광펄스신호를 송출할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는, 매 주기마다 상기 광펄스신호의 송출시점 및/혹은 송출방위를 기록하고 상기 송출시점과 상기 광반사신호의 수신시점 사이의 시간차이를 계산하여 상기 물체와의 거리를 계산계산하거나 상기 송출방위로부터 물체의 방위를 계산할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는, 변동되는 주기를 파악하고 변동되는 주기에서 상기 광반사신호의 위상을 측정하여 상기 물체와의 거리를 계산할 수 있다.

그리고, 상기 제어부 혹은 상기 광수신부는, 상기 광펄스신호가 송출된 시점으로부터 일정 시간(감지시간) 이내에 수신되는 상기 광반사신호에 대해서만 처리할 수 있다.

그리고, 상기 주기의 변동폭(변동시간)의 평균값은 상기 감지시간보다 길고 상기 주기보다 짧을 수 있다. 예를 들어, 변동시간의 평균값은 상기 감지시간의 5배 이상 10배 이하의 범위에서 결정될 수 있다.

그리고, 상기 제어부는, M(M은 2 이상의 자연수)개의 주기에서 상기 감지시간 이외의 시간(비감지시간)에 상기 광반사신호가 수신되면 에러신호를 생성할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스푸핑 공격을 회피하도록 라이더장치가 작동될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 정상적인 경우와 공격받는 경우의 광반사신호의 형태를 나타내는 도면이다.
도 3은 광펄스신호, 광반사신호 및 광모사신호 사이의 시간 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 스푸핑장치가 주기를 예측하여 광모사신호를 송출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 주기를 변동시키는 일 예시 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 주기를 변동시키는 다른 일 예시 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 스푸핑장치가 주기를 잘못 예측할 때의 예시를 나타내는 도면이다.
도 8은 스푸핑장치가 지난 주기를 추종할 때의 예시를 나타내는 도면이다.
도 9는 두 개 이상의 주기값을 중심으로 랜덤하게 형성되는 광펄스신호의 주기를 나타내는 도면이다.
도 10은 주기의 변동시간과 감지시간의 관계에 따른 광모사신호의 공격 성공 가능성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 라이더장치(100)는 제어부(110), 광송신부(120) 및 광수신부(130) 등을 포함할 수 있다.

제어부(110)는 라이더장치(100)의 제반 기능을 제어할 수 있다. 특히, 제어부(110)는 광송신부(120)에서 송출되는 광펄스신호의 주기를 제어할 수 있고, 광수신부(130)에서 수신되는 광반사신호를 이용하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다.

광송신부(120)는 광원장치, 예를 들어, 레이저광원을 포함하고 있으면서 이러한 광원장치를 이용하여 광펄스신호를 송출할 수 있다.

광송신부(120)는 주기를 변동시키면서 광펄스신호를 송출한다.

주기는 펄스반복주기(PRT: Pulse Repetition Time)라고도 부르는데, 이하에서는 설명의 편의를 위해 주기로 통칭한다. 여기서, 주기는 광펄스신호가 송출되고 다음 광펄스신호가 송출될 때까지의 시간 간격과 같을 수 있다. 주기가 변동한다는 것은 이러한 시간 간격이 변동한다는 것과 같을 수 있다. 주기라고 표현하기는 하지만, 일정 시간 간격마다 반복되는 반복성은 없는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 측면에서, 주기가 변동된다고 표현하지 않고 사이클(cycle)시간이 변동된다거나 프레임(frame)시간이 변동된다고 표현할 수 있으나 본 명세서에서는 종래 기술과의 대비를 위하여 주기가 변동된다고 표현한다.

종래 기술에서는 광펄스신호가 일정한 주기를 가지고 송출되었다. 그런데, 이렇게 광펄스신호가 일정한 주기로 송출되는 경우, 스푸핑장치가 하나의 광펄스신호를 수신한 후에 다음 번 광펄스신호의 송출시점을 예측하여 다음 번 광펄스신호가 미처 스푸핑장치에 도달하기 이전에 다음 번 광펄스신호에 대응되는 광모사신호를 송출하여 라이더장치를 공격할 수 있기 때문에, 일 실시예에 따른 라이더장치(100)는 일정하지 않은 주기-변동하는 주기-로 광펄스신호를 송출한다.

주기가 변동된다는 것은 다른 측면에서 보면, 광펄스신호가 송출되는 시점이 일정하지 않다는 것이다. 광송신부(120)는 일정 시점-예를 들어, 특정 주기의 N(N은 자연수)배가 되는 시점-마다 광펄스신호를 송출하는 것이 아니고, 특정 주기의 N배가 되는 시점에서 편차를 가지는 시점에서 광펄스신호를 송출할 수 있다. 여기서, 편차는 매 주기마다 변동할 수 있다.

광송신부(120)가 광펄스신호의 주기를 변동시켜 출력하게 되면, 스푸핑장치가 광펄스신호의 주기를 파악할 수 없거나 잘못된 주기를 파악하기 때문에 하나의 광펄스신호를 수신한다고 하더라도 다음 번 광펄스시점의 송출시점을 예측할 수 없고, 다음 번 광펄스신호가 미처 스푸핑장치에 도달하기 이전에 다음 번 광펄스신호에 대응되는 광모사신호를 송출할 수 없게 된다. 결과적으로, 라이더장치(100)를 정확하게 공격할 수 없게 된다.

광수신부(130)는 물체(10)에서 반사되는 광반사신호를 수신할 수 있다. 광수신부(130)는 광전자센서를 포함하고 있으면서, 광반사신호를 수신할 수 있다. 광전자센서는 광을 전기신호로 변환시켜줄 수 있는데, 광수신부(130)는 수신되는 광반사신호에 따라 전기신호를 생성하고 제어부(110)로 전송할 수 있다.

한편, 여기서, 광수신부(130)는 광펄스신호에 대응되지 않는 광모사신호를 수신할 수 있다. 광모사신호는 광반사신호와 유사한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 광모사신호는 광반사신호와 유사한 파장을 가질 수 있다. 그리고, 광모사신호는 광반사신호와 유사한 빛의세기를 가질 수도 있다. 이렇게 광모사신호가 광반사신호와 유사한 특성을 가지기 때문에 종래 기술에서는 라이더장치가 광모사신호를 광반사신호로 인식하여 오작동되는 문제가 있었다.

제어부(110)는 광펄스신호 대비 광반사신호의 시간지연을 이용하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다.

제어부(110)는 광펄스신호의 송출시점을 기록하고 송출시점과 광방사신호의 수신시점 사이의 시간차이를 계산하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다. 제어부(110)는 매 주기마다 광펄스신호의 송출시점을 기록(저장)할 수 있다. 그리고, 매 주기마다의 광펄스신호 송출시점과 광반사신호의 수신시점을 비교하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다. 또한 광펄스신호의 송출방위를 기록하여 물체(10)의 방위를 계산할 수 있다. 일 실시예에서 광펄스신호의 (송출)주기가 변동하는데, 이는 다른 관점에서는 기준시점 혹은 기준주기가 변동하는 것과 같다고 볼 수 있다. 이에 따라, 제어부(110)는 기준을 획득하기 위해 매 주기마다 광펄스신호의 송출시점을 기록할 수 있다.

제어부(110)는 광펄스신호와 광반사신호의 위상차이를 이용하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다.

제어부(110)는 한 주기의 길이(시간)를 기록하고 있으면서 광펄스신호와 광반사신호의 위상차이를 이용하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다. 제어부(110)는 일 예로서, 매 주기마다 변동되는 주기를 파악하고, 변동되는 주기에서 광반사신호의 위상을 측정하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다. 제어부(110)는 다른 예로서, 매 주기마다 주기의 길이를 기록할 수 있다. 그리고, 매 주기마다 주기의 길이, 광펄스신호와 광반사신호의 위상차이를 이용하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다. 일 실시예에서, 광펄스신호의 주기가 변동한다. 그런데, 주기가 확정되어 있어야 위상차이를 이용하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있기 때문에, 제어부(110)는 매 주기마다 주기의 길이를 기록하고 있으면서 기록된 주기와 위상차이를 이용하여 물체(10)와의 거리를 계산할 수 있다.

광펄스신호의 주기는 랜덤하게 생성될 수 있다. 광펄신호의 주기가 랜덤하게 생성되기 때문에 스푸핑장치는 라이더장치에서 송출되는 광펄스신호의 주기를 파악하기 어렵게 된다.

도 2는 정상적인 경우와 공격받는 경우의 광반사신호의 형태를 나타내는 도면이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 정상적인 경우에, 라이더장치(100)에서 송출된 광펄스신호(Li)는 물체(10)에서 반사되어 라이더장치(100)로 되돌아온다. 이때, 라이더장치(100)로 반사되어 돌아오는 광반사신호(Li')는 라이더장치(100)와 물체(10) 사이의 비행거리로 인해 광펄스신호(Li)에 대비하여 일정한 시간지연을 가지고 있다. 라이더장치(100)는 광펄스신호(Li)와 광반사신호(Li')의 시간지연을 이용하여 라이더장치(100)와 물체(10) 사이의 거리를 계산할 수 있다.

도 2의 (b)를 참조하면, 라이더장치가 공격받는 경우, 라이더장치(100)에서 송출된 광펄스신호(Li)는 스푸핑장치(20)에 도달할 수 있다. 스푸핑장치(20)는 이러한 광펄스신호(Li)를 인식한 후에 광펄스신호(Li)에서 일정 정도 시간지연을 가지는 광모사신호(Lt)를 라이더장치(100)로 송출할 수 있다. 이때, 광모사신호(Lt)는 도 2의 (a)에 도시된 광반사신호(Li')보다 시간지연 값이 작을 수 있다. 이에 따라, 라이더장치(100)는 스푸핑장치(20)보다 더 앞선 위치에 물체가 있는 것으로 인식할 수 있다.

도 3은 광펄스신호, 광반사신호 및 광모사신호 사이의 시간 관계를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 광펄스신호(Li)가 송출된 광펄스신호송출시점(ta)으로부터 일정 시간이 경과한 후(tb; 광펄스신호도착시점)에 광펄스신호(Li)가 스푸핑장치에 도착할 수 있다.

그리고, 광펄스신호도착시점(tb)으로부터 다시 일정 시간이 경과한 후(td; 광반사신호도착시점)에 스푸핑장치에서 반사된 광반사신호(Li')가 라이더장치에 다시 도달할 수 있다.

이때, 스푸핑장치가 라이더장치를 교란시키기 위해서는 광모사신호(Lt)가 광반사신호(Li')보다 먼저 라이더장치에 도달해야한다. 다른 측면에서 보면, 광모사신호도착시점(tc)이 광반사신호도착시점(td)보다 빨라야 라이더장치가 교란될 수 있다. 그런데, 빛의 속도는 일정하기 때문에, 스푸핑장치가 광펄스신호(Li)를 수신한 후에 광모사신호(Lt)를 송출하게 되면, 광모사신호(Lt)가 광반사신호(Li')보다 먼저 라이더장치에 도달할 수 없게 된다. 이에 따라, 스푸핑장치는 특정 주기에서 광펄스신호(Li)에 대응하여 광모사신호(Lt)를 송출하는 것이 아니고 다음 주기의 광펄스신호(Li)의 송출시점을 예측하고 해당 시점에 대응하여 광모사신호(Lt)를 송출하는 방식으로 라이더장치를 교란시키게 된다.

도 4는 스푸핑장치가 주기를 예측하여 광모사신호를 송출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.

제1광펄스신호송출시점(ta1)에서 제1광펄스신호(Li1)가 송출되면 스푸핑장치는 제1광펄스신호도착시점(tb1)에서 라이더장치가 송출한 광펄스신호를 수신하게 된다.

그리고, 스푸핑장치는 제1광펄스신호(Li1)를 바탕으로 제2광펄스신호송출시점(ta2)을 예측하게 되고, 스푸핑장치에서 라이더장치까지의 거리를 고려하여 광모사신호(Lt)를 송출하게 된다. 이때, 스푸핑장치가 미리 계산된 시점에서 광모사신호(Lt)를 송출하기 때문에 광모사신호(Lt)가 라이더장치에 도착하는 시점(tc)은 광반사신호가 라이더장치에 도착하는 시점(td2)보다 빠르게 된다.

한편, 스푸핑장치는 광펄스신호(Li1, Li2)가 일정한 주기로 송출된다는 것을 가정하여 광펄스신호송출시점을 예측하게 된다. 일 실시예에 따른 라이더장치는 스푸핑장치가 광펄스신호송출시점을 예측하지 못하게 하거나 스푸핑장치가 광펄스신호송출시점을 잘못 예측하게 하기 위해 광펄스신호(Li1, Li2)의 주기를 변동시킬 수 있다.

도 5는 주기를 변동시키는 일 예시 방법을 나타내는 도면이다.

라이더장치-예를 들어, 광송신부 혹은 제어부-는 기준시점으로부터 일정 주기값(T)의 N배의 시간에 랜덤 시간값(x1, x2, x3, x4)을 가감한 시간마다 광펄스신호(Li2, Li3, Li4, Li5)를 송출할 수 있다.

라이더장치는 제1시점(ta1)에서 제1광펄스신호(Li1)를 송출할 수 있다. 그리고, 라이더장치는 제1시점(ta1)에 한 배의 주기값(1T) 및 제1랜덤 시간값(x1)을 더해 제2광펄스신호(Li2)가 송출되는 제2시점(ta2)을 결정할 수 있다. 그리고, 라이더장치는 다시 제1시점(ta1)에 두 배의 주기값(2T) 및 제2랜덤 시간값(x2)을 더해 제3광펄스신호(Li3)가 송출되는 제3시점(ta3)을 결정할 수 있고, 제1시점(ta1)에 세 배의 주기값(3T) 및 제3랜덤 시간값(x3)을 더해 제4광펄스신호(Li4)가 송출되는 제4시점(ta4)을 결정할 수 있으며, 제1시점(ta1)에 네 배의 주기값(4T) 및 제4랜덤 시간값(x4)을 더해 제5광펄스신호(Li5)가 송출되는 제5시점(ta5)을 결정할 수 있다.

이와 같은 방법에 의하면, 광펄스신호의 송출시점을 쉽게 기록할 수 있게 된다. 제어부가 광펄스신호 대비 광반사신호의 시간지연을 이용하여 물체와의 거리를 계산하는 경우, 매 주기마다 광펄스신호의 송출시점을 기록할 필요가 있는데, 이와 같은 방법을 이용하면 송출시점을 쉽게 기록할 수 있게 된다.

여기서, 랜덤 시간값(x1, x2, x3, x4)은 랜덤하게 결정되는 값으로 평균은 0일 수 있다. 평균이 0이기 때문에 광펄스신호가 송출되는 시점(ta1, ta2, ta3, ta4, ta5)은 N배의 주기값(NT) 주변에서 변동되는 형태를 가지게 되고, 평균적인 라이더의 해상도는 랜덤 시간값을 부가하지 않는 것과 같아지게 된다.

도 6은 주기를 변동시키는 다른 일 예시 방법을 나타내는 도면이다.

라이더장치-예를 들어, 광송신부 혹은 제어부-는 일정 주기값(T)에 랜덤 시간값(x1, x2, x3, x4)을 가감하여 광펄스신호의 주기를 설정할 수 있다.

라이더장치는 제1광펄스신호(Li1)가 송출되는 구간에서 주기값(T)에 제1랜덤 시간값(x1)을 더해 제1주기를 결정할 수 있다. 그리고, 라이더장치는 제2광펄스신호(Li2)가 송출되는 구간에서 주기값(T)에 제2랜덤 시간값(x2)을 더해 제2주기를 결정할 수 있고, 제3광펄스신호(Li3)가 송출되는 구간에서 주기값(T)에 제3랜덤 시간값(x3)을 더해 제3주기를 결정할 수 있으며, 제4광펄스신호(Li4)가 송출되는 구간에서 주기값(T)에 제4랜덤 시간값(x4)을 더해 제4주기를 결정할 수 있다.

이와 같은 방법에 의하면, 광펄스신호의 주기를 쉽게 기록할 수 있게 된다. 제어부가 광펄스신호와 광반사신호의 위상차이를 이용하여 물체와의 거리를 계산하는 경우, 매 주기마다 주기의 길이를 파악하고 있어야 하는데, 이와 같은 방법을 이용하면 광펄스신호의 주기를 쉽게 파악할 수 있게 된다. 제어부는 마지막에 송출된 광펄스신호의 송출시점만 파악하고 있으면 된다.

한편, 주기가 랜덤하게 변할 때, 스푸핑장치는 주기를 예측하지 못하거나, 주기를 잘못 예측하거나, 지난 주기를 추종할 수 있다. 스푸핑장치가 주기를 예측하지 못하는 경우는 광모사신호를 생성하지 못하기 때문에, 아래에서는 스푸핑장치가 주기를 잘못 예측하거나 지난 주기를 추종하는 것에 대해 살펴본다.

도 7은 스푸핑장치가 주기를 잘못 예측할 때의 예시를 나타내는 도면이다.

스푸핑장치는 광펄스신호의 평균 주기보다 짧은 값으로 주기를 예측하거나 긴 값으로 주기를 예측할 수 있다. 광펄스신호의 주기는 랜덤하게 변동되기 때문에 특정 시구간에서는 광펄스신호의 주기가 평균 주기보다 짧거나 길 수 있다. 물론, 긴 시구간에서는 광펄스신호의 주기가 평균 주기에 가깝게 수렴하겠지만 스푸핑장치는 짧은 시간 내에 광펄스신호의 주기를 예측하고 이를 이용하여 라이더장치를 공격해야 하기 때문에 랜덤하게 변하는 광펄스신호의 주기를 정확히 예측하기 어렵다.

이렇게 스푸핑장치가 광펄스신호의 주기를 잘못 예측하게 되면, 잘못 예측된 주기에 맞추어 광모사신호(Lt1 ~ Ltn)가 송출되기 때문에 광모사신호(Lt1 ~ Ltn)의 지연시간 혹은 위상차이가 점점 커지거나 작아지는 방향으로 발산하게 된다.

라이더장치-예를 들어, 제어부-는 광수신부를 통해 수신되는 광반사신호 혹은 광모사신호가 점점 커지거나 점점 작아지도록 변하는 경우, 해당 광반사신호 혹은 광모사신호를 무시하거나 해당 광반사신호 혹은 광모사신호로부터 계산된 물체와의 거리를 사용하지 않을 수 있다.

도 8은 스푸핑장치가 지난 주기를 추종할 때의 예시를 나타내는 도면이다.

스푸핑장치는 직전 주기를 바탕으로 다음 주기를 예측할 수 있다. 이 경우, 스푸핑장치에 의해 예측되는 주기는 라이더장치에서 생성하는 광펄스신호 주기와 동일한 형태-예를 들어, 동일한 분산과 동일한 평균-를 가질 수 있다.

라이더장치는 광펄스신호 주기와 동일 혹은 유사한 형태를 가지는 광모사신호를 필터링하여 제거할 수 있다.

예를 들어, 라이더장치는 광펄스신호의 주기가 설정값 이상의 표준편차를 가지도록 생성할 수 있다. 이러한 광펄스신호에 대해서 직전 주기 혹은 지난 주기를 추종하여 광펄스신호 주기를 예측하는 스푸핑장치는 동일한 표준편차를 가지는 광모사신호를 생성하여 송출할 수 있다. 라이더장치는 이러한 광모사신호를 필터링하기 위해 광수신부로 수신되는 신호(광반사신호 혹은 광모사신호)에 의해 확인되는 시간지연 혹은 위상차이에 대한 표준편차가 설정값에 대응되는 기준표준편차를 초과하는 경우, 이러한 신호(광반사신호 혹은 광모사신호)로 거리를 계산하지 않거나 계산된 값을 무시할 수 있다. 여기서, 기준표준편차는 설정값에 의해 광펄스신호 주기에 적용되는 표준편차보다 작은 값일 수 있다.

한편, 광펄스신호 주기의 변동이 좁은 범위에서 정규분포와 같은 형태를 나타내면, 광모사신호의 변동-직전 주기를 추종할 때 나타나는 변동-이 광반사신호에서 일반적으로 나타날 수 있는 노이즈와 구분되지 않을 수 있다. 이를 좀더 명확하게 구분하기 위해 라이더장치는 광펄스신호의 주기를 두 개 이상의 주기값을 중심으로 랜덤하게 형성되도록 생성할 수 있다.

도 9는 두 개 이상의 주기값을 중심으로 랜덤하게 형성되는 광펄스신호의 주기를 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 라이더장치는 평균 주기(T)로부터 일정 정도 이격된 복수의 주기값-제1주기(Ta)와 제2주기(Tb)-를 중심으로 광펄스신호의 주기가 형성되도록 제어할 수 있다.

이때, 복수의 주기값-제1주기(Ta)와 제2주기(Tb)-의 평균은 평균 주기(T)와 같을 수 있다. 다시 말해, 광펄스신호의 주기의 전체에 대한 평균값은 평균 주기(T)와 같을 수 있다.

광펄스신호의 주기가 이와 같이 두 개 이상의 주기값을 중심으로 랜덤하게 변동하게 되면, 스푸핑장치가 형성하는 광모사신호의 시간지연 혹은 위상차이도 두 개 이상의 값을 중심으로 분포하게 된다. 이때, 라이더장치가 두 개 이상의 중심으로 분포하는 광모사신호의 특성을 이용하여 해당 신호를 필터링하거나 해당 신호로부터 산출되는 거리값을 필터링함으로써 스푸핑 공격을 회피할 수 있게 된다.

한편, 라이더장치는 한 주기 내에서 감지시간과 비감지시간을 설정하고, 감지시간 이내에 수신되는 광반사신호에 대해서만 처리할 수 있다.

라이더장치는 최대탐지거리를 설정하고 최대탐지거리에서 반사되는 광반사신호까지만 처리하고 최대탐지거리를 벗어난 거리에서 반사되는 광반사신호는 무시할 수 있다.

최대탐지거리가 설정되지 않으면 직전 주기에 송출된 광펄스신호에 대한 광반사신호와 현 주기에 송출된 광펄스신호에 대한 광반사신호를 구분하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

최대탐지거리가 설정되면 최대탐지거리에 위치한 물체에서 수신될 수 있는 광반사신호의 비행시간이 결정될 수 있다.

최대탐지거리를 lmax라고 할 때, 최대탐지거리에 위치한 물체에서 수신되는 광반사신호의 비행시간은 tmax = 2lmax/c로 결정될 수 있다. 여기서, tmax는 비행시간이고 c는 빛의 속도이다.

라이더장치는 최대탐지거리에 위치한 물체에서 수신되는 광반신호의 비행시간(tmax)을 감지시간으로 설정할 수 있다.

라이더장치-예를 들어, 제어부 혹은 광수신부-는 광펄스신호가 송출된 시점으로부터 일정 시간(감지시간(tmax)) 이내에 수신되는 광반사신호에 대해서만 처리할 수 있다. 그리고, 라이더장치는 각 주기에서 감지시간 이외의 시간을 비감지시간으로 설정하고 비감지시간에 수신된 광반사신호를 처리하지 않을 수 있다.

한 주기의 시간을 T라고 할 때, 비감지시간 D는 다음 주기의 광펄스신호가 송출되기 직전까지의 시간으로 결정될 수 있다.

라이더장치는 한 주기의 시간(T)을 감지시간(tmax)의 50배에서 100배 정도의 범위에서 설정할 수 있다.

그리고, 라이더장치는 주기의 변동폭(변동시간(X))의 평균값을 감지시간(tmax)보다 길고 주기(T)보다 짧게 설정할 수 있다. 예를 들어, 변동시간(X)의 평균값은 감지시간(tmax)의 5배 이상 10배 이하의 범위에서 결정될 수 있다.

주기의 변동시간(X)이 감지시간(tmax)보다 훨씬 크기 때문에 스푸핑장치가 감지시간(tmax) 이내에 라이더장치에 도달하는 광모사신호를 송출할 가능성은 매우 낮다. 변동시간(X)의 평균값이 감지시간(tmax)의 10배로 설정되는 경우, 스푸핑장치가 변동시간(X)의 확률적 특성을 모두 안다고 하더라도 광모사신호를 감지시간(tmax) 이내에 위치시킬 확률은 10%로 매우 작게 된다.

또한, 스푸핑장치가 감지시간(tmax) 이내에 광모사신호를 송출하는 것에 성공한다고 하더라도 스푸핑장치가 목적한 거리를 라이더장치에 인식시킬 확률은 매우 낮다. 예를 들어, 라이더장치의 최대감지거리가 100m라고 할 때, 30~40m(10m의 구간 크기)의 감지값을 가지는 광모사신호를 송출할 확률은 10%에 불과하다.

전술한 확률을 모두 고려할 때, 스푸핑장치가 목적을 달성할 확률은 10% x 10% = 1%로 매우 낮게 나오게 된다. 스푸핑장치의 공격 성공 가능성이 이렇게 작게 나오는 것은 감지시간(tmax)에 비해 주기의 변동시간(X)의 평균값이 매우 크고, 변동시간(X)의 평균값에 비해 주기(T)의 길이가 매우 길기 때문이다.

도 10은 주기의 변동시간과 감지시간의 관계에 따른 광모사신호의 공격 성공 가능성을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 라이더장치는 제1광펄스신호송출시점(ta1)에서 광펄스신호를 송출하고 감지시간(tmax) 이내에서 광반사신호를 수신하여 물체의 거리를 계산할 수 있다.

라이더장치는 감지시간(tmax)으로부터 다음 광펄스신호송출시점(ta2)까지에 수신되는 광반사신호 혹은 광모사신호는 모두 무시할 수 있다.

그런데, 라이더장치는 제2광펄스신호송출시점(ta2)을 결정할 때, 주기(T)에 제1변동시간(X1)을 가감하여 결정할 수 있다. 스푸핑장치는 이러한 제1변동시간(X1)을 알 수 없기 때문에 광모사신호(Lt)를 제2광펄스신호송출시점(ta2)로부터 감지시간(tmax) 이내에 송출할 가능성이 매우 낮게 된다.

한편, 라이더장치는 감지시간 이외의 시간(비감지시간)에 광반사신호 혹은 광모사신호가 다수 확인되면 에러신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 라이더장치는 M(M은 2 이상의 자연수)개의 주기에서 감지시간 이외의 시간(비감지시간)에 광반사신호 혹은 광모사신호가 수신되면 에러신호를 생성할 수 있다.

감지시간(tmax)은 변동시간(X)에 비해 그 폭이 상대적으로 작기 때문에 스푸핑장치는 비감지시간에 광모사신호를 송출할 가능성이 높은데, 라이더장치는 이러한 비감지시간에 송출되는 광모사신호의 개수를 카운트하여 스푸핑장치의 공격 가능성을 판단할 수 있다.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 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 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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)

1. 변동되는 주기로 광펄스신호를 송출하는 광송신부;
   상기 광펄스신호에 대응되는 광반사신호를 수신하는 광수신부; 및
   상기 광펄스신호 대비 상기 광반사신호의 시간지연 혹은 상기 광펄스신호와 상기 광반사신호의 위상차이를 이용하여 물체와의 거리를 계산하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부 혹은 상기 광수신부는,
   상기 광펄스신호가 송출된 시점으로부터 일정 시간(감지시간) 이내에 수신되는 상기 광반사신호에 대해서만 처리하고,
   상기 주기의 변동폭(변동시간)의 평균값은 상기 감지시간보다 길고 상기 주기보다 짧고,
   상기 제어부는,
   M(M은 2 이상의 자연수)개의 주기에서 상기 감지시간 이외의 시간(비감지시간)에 상기 광반사신호가 수신되면 에러신호를 생성하고,
   상기 광펄스신호의 주기는 설정값 이상의 표준편차를 가지고,
   상기 제어부는,
   다수의 상기 광반사신호에 의해 확인되는 상기 시간지연 혹은 상기 위상차이에 대한 표준편차가 상기 설정값에 대응되는 기준표준편차를 초과하는 경우, 상기 광반사신호로 거리를 계산하지 않거나 계산된 값을 무시하는 라이더장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광펄스신호의 주기는 랜덤하게 생성되는 라이더장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 광송신부 혹은 상기 제어부는,
   일정 주기값(T)에 랜덤 시간값(X)을 가감하여 상기 광펄스신호의 주기를 설정하는 라이더장치.
5. 변동되는 주기로 광펄스신호를 송출하는 광송신부;
   상기 광펄스신호에 대응되는 광반사신호를 수신하는 광수신부; 및
   상기 광펄스신호 대비 상기 광반사신호의 시간지연 혹은 상기 광펄스신호와 상기 광반사신호의 위상차이를 이용하여 물체와의 거리를 계산하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부 혹은 상기 광수신부는,
   상기 광펄스신호가 송출된 시점으로부터 일정 시간(감지시간) 이내에 수신되는 상기 광반사신호에 대해서만 처리하고,
   상기 주기의 변동폭(변동시간)의 평균값은 상기 감지시간보다 길고 상기 주기보다 짧고,
   상기 제어부는,
   M(M은 2 이상의 자연수)개의 주기에서 상기 감지시간 이외의 시간(비감지시간)에 상기 광반사신호가 수신되면 에러신호를 생성하고,
   상기 광송신부는,
   기준 시점으로부터 일정 주기값(T)의 N(N은 자연수)배의 시간에 랜덤 시간값(X)을 가감한 시간마다 상기 광펄스신호를 송출하는 라이더장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   매 주기마다 상기 광펄스신호의 송출시점을 기록하고 상기 송출시점과 상기 광반사신호의 수신시점 사이의 시간차이를 계산하여 상기 물체와의 거리를 계산하는 라이더장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   변동되는 주기를 파악하고 변동되는 주기에서 상기 광반사신호의 위상을 측정하여 상기 물체와의 거리를 계산하는 라이더장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제5항에 있어서,
    상기 변동시간의 평균값은 상기 감지시간의 5배 이상 10배 이하의 범위에서 결정되는 라이더장치.
11. 삭제

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