KR102013785B1

KR102013785B1 - Lidar system

Info

Publication number: KR102013785B1
Application number: KR1020170066404A
Authority: KR
Inventors: 박기환; 장준환; 박준현; 서야결; 박선균
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2019-08-23
Also published as: KR20180130381A

Abstract

라이다 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템은, 대상물체에 레이저 광을 조사하는 레이저 모듈, 상기 대상물체에서 반사된 반사광을 검출하여 전기신호로 변환하는 광 신호 검출부, 상기 전기 신호의 엣지(edge)를 검출하는 디스크리미네이터, 및, 상기 레이저광 및 상기 반사광의 시간차에 기초하여 상기 대상물체와의 거리를 획득하고, 상기 전기 신호의 엣지에 기초하여 상기 전기 신호의 펄스폭을 획득하고, 상기 펄스폭에 기초하여 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상하는 제어부를 포함한다.Lidar system is disclosed. Lidar system according to an embodiment of the present invention, a laser module for irradiating a laser light to the target object, an optical signal detector for detecting the reflected light reflected from the target object and converted into an electrical signal, the edge (edge) of the electrical signal A distance from the target object based on a time difference between the laser light and the reflected light, a pulse width of the electric signal based on an edge of the electric signal, and the pulse And a controller for compensating for an error in distance from the object based on a width.

Description

Lidar system {LIDAR SYSTEM}

본 발명은 신호의 펄스 폭을 측정하여 거리 오차를 보상할 수 있는 라이다 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a lidar system that can compensate for distance errors by measuring the pulse width of a signal.

라이다(Light Detecting And Ranging, LIDAR)는 도 1과 같이 레이저 다이오드(Laser Diode, LD) (120)에서 발사된 레이저 신호와 물체에 맞고 포토 다이오드(Photo Diode, PD) (130)로 반사되어 돌아오는 레이저 신호의 지연시간을 이용하여 거리를 측정하는 비행시간법(Time of flight method) 기반의 계측 센서이다. Light Detecting And Ranging (LIDAR) is matched with a laser signal emitted from a laser diode (LD) 120 and an object as shown in FIG. 1 and reflected back to a photo diode (PD) 130. It is a time-of-flight method based measurement sensor that measures the distance using the delay time of the coming laser signal.

라이다는 한 개의 펄스 신호만으로 센티미터 수준의 거리 정확도를 얻을 수 있다는 장점을 갖고 있기 때문에 최근 이슈가 되고 있는 자율 주행 시스템, 지능형 교통 시스템, 지리 정보 시스템 등 여러 산업 분야에서 활용되고 있다. Lidar has the advantage of being able to achieve centimeter-level distance accuracy with just one pulse signal, which is why it is used in many industries such as autonomous driving systems, intelligent transportation systems, and geographic information systems.

도 2에서는 시간을 측정하기 위한 가장 대표적인 방법인 리딩 엣지 디스크리미네이터(Leading Edge Discriminator, LED) 방식을 이용한 라이다 시스템의 예를 도식화하였다. 리딩 엣지 디스크리미네이터(Leading Edge Discriminator, LED)방식은 아날로그 펄스 신호(210, 220)가 기준 크기(230)보다 높을 때를 판별하여 디지털 신호를 출력하는 비교기 회로가 포함된 방식을 말한다. 2 illustrates an example of a lidar system using a leading edge discriminator (LED) method, which is a representative method for measuring time. The Leading Edge Discriminator (LED) method refers to a method including a comparator circuit for outputting a digital signal by determining when the analog pulse signals 210 and 220 are higher than the reference magnitude 230.

리딩 엣지 방식에서 비교기 회로는, 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)에서 레이저가 발사된 시점의 아날로그 신호와 포토 다이오드(Photo Diode, PD)로 들어오는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 시킨다. In the leading edge method, the comparator circuit converts the analog signal at the point of time when the laser is emitted from the laser diode (LD) and the analog signal coming into the photo diode (PD) into a digital signal.

그리고 제어부(110)에 포함된 타임 투 디지털 컨버터(Time to Digital Converter, TDC)가 앞서 설명한 두 디지털 신호의 지연시간(ΔT)을 측정하면 제어부(110)에 포함된 마이크로 프로세서는 최종적으로 물체와의 거리 값을 계산할 수 있게 된다. When the time-to-digital converter (TDC) included in the controller 110 measures the delay time ΔT of the two digital signals described above, the microprocessor included in the controller 110 finally interacts with the object. The distance value can be calculated.

리딩 엣지 디스크리미네이터(Leading Edge Discriminator, LED) 방식을 이용하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정에서, 도 3과 같이 두 물체가 동일한 거리에 있더라도 두 물체의 반사율에 따라서 포토 다이오드(Photo Diode, PD)에 들어오는 신호(220a, 220b)의 크기가 달라지는 문제가 발생한다. 반사율 외에도 신호의 크기가 달라지는 요인으로 스캐닝 방향, 물체의 거리 등이 있다. In the process of converting an analog signal into a digital signal using a leading edge discriminator (LED) method, as shown in FIG. 3, even if the two objects are at the same distance as shown in FIG. A problem arises in that the magnitudes of the signals 220a and 220b coming into the PD) vary. In addition to reflectance, other factors that affect the size of the signal include the scanning direction and the object distance.

신호(220a, 220b)의 크기가 달라지면서 아날로그 신호가 디지털 신호(310a, 310b)로 변환되는 시점(ta, tb)이 바뀌게 되는데 그 차이는 1ns당 150mm라는 거리오차로 나타나게 된다. 높은 거리 정확도를 요구하는 라이다의 경우 이러한 오차 개선을 위한 신호처리 기술이 필요하다. As the magnitudes of the signals 220a and 220b change, the time points ta and tb when the analog signals are converted into the digital signals 310a and 310b are changed. The difference is represented by a distance error of 150 mm per ns. Lidars that require high distance accuracy require signal processing techniques to improve these errors.

이를 해결하기 위해서 기존에 도 4a와 같이 신호(220a, 220b, 220c)의 크기가 일정한 비율에 도달하는 지점(ta, tb, tc)을 검출하는 콘스턴트 프렉션 디스크리미네이터(Constant Fraction Discriminator, CFD) 방식과 신호(220a, 220b, 220c)를 미분하여 최대값에 도달하는 지점(ta, tb, tc)을 검출하는 제로 크로싱 디스크리미네이터(Zero Crossing Discriminator, ZCD)방식 등의 방법이 고안되었다In order to solve this problem, a constant fraction discriminator (CFD) that detects a point (ta, tb, tc) where the magnitude of the signals 220a, 220b, and 220c reaches a constant ratio as shown in FIG. ) And zero crossing discriminator (ZCD) method for detecting the points (ta, tb, tc) reaching the maximum value by differentiating the signals 220a, 220b, 220c.

하지만 이러한 방법은 신호가 정상 동작 영역 내에 있을 때 사용가능한 방법이다. However, this method is available when the signal is within the normal operating range.

구체적으로 도 5a에서는 이상적인 케이스를 도시하였으나, 실제로는 신호를 증폭시키는데 사용되는 증폭기(140)의 특성때문에, 신호가 포화 레벨(510)을 넘어 포화된 후 정상동작 영역으로 돌아오면서 도 5b와 같이 임의의 딜레이(520)가 발생하게 된다. Specifically, FIG. 5A illustrates an ideal case, but in reality, due to the characteristics of the amplifier 140 used to amplify the signal, the signal is saturated beyond the saturation level 510 and then returned to the normal operating region. Delay 520 is generated.

CFD와 ZCD 방식은 신호가 정상 동작 영역 내에 있을 때에는 효과가 있다. 다만 신호가 포화되는 경우에는 이러한 딜레이로 인하여, LED 방식을 사용하는 경우보다 더 큰 거리 오차가 발생되게 된다.The CFD and ZCD schemes are effective when the signal is within the normal operating range. However, when the signal is saturated, this delay causes a larger distance error than when using the LED method.

따라서 CFD나 ZCD를 거치기 전에 신호가 포화됐다면 신호의 증폭비를 감소시켜 정상동작 영역으로 들어오도록 해주는 추가적인 신호처리 및 제어가 필요하다.Therefore, if the signal is saturated before passing through CFD or ZCD, additional signal processing and control is needed to reduce the amplification ratio of the signal and bring it into the normal operating region.

구체적으로 도 6과 같이 신호의 진폭을 비교기(comparator), 피크 검출기(peak detector) 등 여러 가지 신호처리 방법을 이용하여 측정하고, 포화되었다면 신호의 증폭비를 AGC 보드(160)에서 오토 게인 컨트롤(Auto Gain Control, AGC) 방법을 통해 감소시킨 후 CFD와 ZCD 방식을 사용하는 것이 일반적인 방법이다. In detail, as shown in FIG. 6, the amplitude of the signal is measured using various signal processing methods such as a comparator and a peak detector, and when saturated, the amplification ratio of the signal is measured by the auto gain control unit in the AGC board 160. It is common to use CFD and ZCD method after reducing by Auto Gain Control (AGC) method.

하지만 앞선 방법들 대부분이 신호의 크기만을 측정하는 방식으로 신호가 포화되었을 때 얼마나 포화되었는지에 대한 정보는 알 수 없어 신호 포화상태에도 신호의 크기를 정확히 측정하기 위한 추가회로가 필요하다는 단점이 있다. However, most of the above methods only measure the magnitude of the signal, so it is impossible to know how saturated the signal is when it is saturated. Therefore, an additional circuit for accurately measuring the magnitude of the signal is required even when the signal is saturated.

이외에도 AGC, CFD 등의 구성을 위한 부가적인 회로가 많이 사용되어 시스템이 복잡해지는 문제가 있고, AGC 회로 구성에 따라 전기적 지연 변화 없이 이득 제어가 가능한 영역에도 한계가 있는 문제점이 있다.In addition, there is a problem in that the system is complicated by using additional circuits for the configuration of AGC, CFD, etc., and there is a problem in that the gain control is possible without changing the electrical delay depending on the AGC circuit configuration.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 신호의 펄스 폭을 측정하여 거리 오차를 보상할 수 있는 라이다 시스템에 관한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention relates to a lidar system that can compensate for the distance error by measuring the pulse width of the signal.

본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 시스템은, 대상물체에 레이저 광을 조사하는 레이저 모듈, 상기 대상물체에서 반사된 반사광을 검출하여 전기신호로 변환하는 광 신호 검출부, 상기 전기 신호의 엣지(edge)를 검출하는 디스크리미네이터, 및, 상기 레이저광 및 상기 반사광의 시간차에 기초하여 상기 대상물체와의 거리를 획득하고, 상기 전기 신호의 엣지에 기초하여 상기 전기 신호의 펄스폭을 획득하고, 상기 펄스폭에 기초하여 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상하는 제어부를 포함한다.Lidar system according to an embodiment of the present invention, a laser module for irradiating a laser light to the target object, an optical signal detector for detecting the reflected light reflected from the target object and converted into an electrical signal, the edge (edge) of the electrical signal And a distance from the object based on a time difference between the laser light and the reflected light, a pulse width of the electric signal is obtained based on the edge of the electric signal, and And a controller for compensating for an error in distance from the object based on a pulse width.

이 경우 상기 전기 신호의 엣지는, 상기 전기 신호의 크기가 증가하는 구간에서의 상승 엣지 및 상기 전기 신호의 크기가 감소하는 구간에서의 하강 엣지를 포함하고, 상기 획득한 펄스폭은, 상기 상승 엣지의 검출 시점과 상기 하강 엣지의 검출 시점의 차일 수 있다.In this case, an edge of the electrical signal includes a rising edge in a section in which the magnitude of the electrical signal increases and a falling edge in a section in which the magnitude of the electrical signal decreases, wherein the obtained pulse width is the rising edge. It may be a difference between a detection time of and a detection time of the falling edge.

이 경우 상기 제어부는, 상기 획득한 펄스폭 및 펄스폭과 거리오차와의 관계에 기초하여, 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상하고, 상기 펄스폭과 거리오차와의 관계는, 전기 신호의 크기 변화에 대응하는 펄스 폭의 변화량 및 전기 신호의 크기 변화에 대응하는 거리 오차값에 기초하여 획득될 수 있다.In this case, the controller compensates the error of the distance to the object based on the obtained pulse width and the relationship between the pulse width and the distance error, and the relationship between the pulse width and the distance error is based on the electrical signal. It can be obtained based on the change amount of the pulse width corresponding to the magnitude change and the distance error value corresponding to the magnitude change of the electrical signal.

한편 상기 제어부는, 상기 레이저 광의 시작 시점 및 상기 엣지의 검출 시점에 기초하여 상기 대상물체와의 거리를 획득하고, 상기 펄스폭에 기초하여 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상할 수 있다.The controller may obtain a distance from the object based on a start time of the laser light and a detection time of the edge, and compensate an error of the distance from the object based on the pulse width.

한편 상기 제어부는, 상기 제1 엣지 및 상기 제2 엣지의 중간값을 획득하고, 상기 레이저 신호의 시작 시점 및 상기 중간값의 검출 시점에 기초하여 상기 대상물체와의 거리를 획득하고, 상기 전기 신호가 포화 영역에 존재하면 상기 펄스폭에 기초하여 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상할 수 있다.The controller may be further configured to acquire an intermediate value of the first edge and the second edge, obtain a distance from the object based on a start time of the laser signal and a detection time of the intermediate value, and obtain the electrical signal. Is present in the saturation region, the error of the distance to the object can be compensated based on the pulse width.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템의 동작 방법은, 대상물체에 레이저 광을 조사하는 단계, 상기 대상물체에서 반사된 반사광을 검출하여 전기신호로 변환하는 단계, 상기 전기 신호의 엣지(edge)를 검출하는 단계, 상기 전기 신호의 엣지에 기초하여 상기 전기 신호의 펄스폭을 획득하는 단계, 상기 레이저광 및 상기 반사광의 시간차에 기초하여 상기 대상물체와의 거리를 획득하는 단계, 및, 상기 펄스폭에 기초하여 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상하는 단계를 포함한다.On the other hand, the operating method of the lidar system according to an embodiment of the present invention, the step of irradiating the laser light to the target object, detecting the reflected light reflected from the target object to convert into an electrical signal, the edge of the electrical signal ( detecting an edge), acquiring a pulse width of the electrical signal based on an edge of the electrical signal, acquiring a distance from the object based on a time difference between the laser light and the reflected light, and Compensating for the error of the distance to the object based on the pulse width.

이 경우 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상하는 단계는, 상기 획득한 펄스폭 및 펄스폭과 거리오차와의 관계에 기초하여, 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상하는 단계를 포함하고, 상기 펄스폭과 거리오차와의 관계는, 전기 신호의 크기 변화에 대응하는 펄스 폭의 변화량 및 전기 신호의 크기 변화에 대응하는 거리 오차값에 기초하여 획득될 수 있다.In this case, the step of compensating the error of the distance to the object, the step of compensating the error of the distance to the object based on the relationship between the obtained pulse width and the pulse width and the distance error, The relationship between the pulse width and the distance error may be obtained based on a change amount of the pulse width corresponding to the change in the magnitude of the electric signal and a distance error value corresponding to the change in the magnitude of the electric signal.

한편 상기 대상물체와의 거리를 획득하는 단계는, 상기 레이저 광의 시작 시점 및 상기 엣지의 검출 시점에 기초하여 상기 대상물체와의 거리를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining of the distance to the object may include obtaining a distance to the object based on a start time of the laser light and a detection time of the edge.

한편, 상기 대상물체와의 거리를 획득하는 단계는, 상기 제1 엣지 및 상기 제2 엣지의 중간값을 획득하고, 상기 레이저 신호의 시작 시점 및 상기 중간값의 검출 시점에 기초하여 상기 대상물체와의 거리를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상하는 단계는, 상기 전기 신호가 포화 영역에 존재하면 상기 펄스폭에 기초하여 상기 대상물체와의 거리의 오차를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining of the distance to the target object may include obtaining an intermediate value between the first edge and the second edge and based on a start time of the laser signal and a detection time of the intermediate value. Comprising the step of obtaining a distance of, Compensating the error of the distance to the object, Compensating the error of the distance to the object based on the pulse width if the electrical signal is present in the saturation region It may include a step.

도 1 내지 도 6은 종래의 라이다 시스템의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 라이다 시스템을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른, 대상물체와의 거리 측정 방법 및 대상물체와의 거리의 오차 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른, 엣지의 중간값을 이용한 대상물체와의 거리 측정 방법 및 대상물체와의 거리의 오차 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보상 알고리즘이 적용된 경우의 측정 결과를 설명하기 위한 도면이다.1 to 6 are diagrams for explaining the problem of the conventional lidar system.
7 is a diagram illustrating a lidar system according to an embodiment of the present invention.
8 to 9 are diagrams for describing a method for measuring a distance to an object and an error compensation method for the distance to the object according to the first embodiment of the present invention.
10 to 11 are diagrams for describing a method for measuring a distance to an object and an error compensating method for the distance to the object using the median edge value according to the second embodiment of the present invention.
12 to 13 are diagrams for describing a measurement result when an error compensation algorithm according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed herein, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed herein, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are intended to facilitate understanding of the embodiments disclosed herein, but are not limited to the technical spirit disclosed herein by the accompanying drawings, all changes included in the spirit and scope of the present invention. It should be understood to include equivalents and substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른, 라이다 시스템을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a lidar system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템(700)은, 제어부(710), 레이저 모듈(720), 콜리메이터(30), 리시버 렌즈(740), 광 신호 검출부(750), 증폭기(760) 및 디스크리미네이터(770)을 포함할 수 있다.Lidar system 700 according to an embodiment of the present invention, the control unit 710, the laser module 720, the collimator 30, the receiver lens 740, the optical signal detector 750, amplifier 760 and disk The limiter 770 may be included.

레이저 모듈(720)은, 제어부(710)의 제어 하에, 대상물체 방향으로 레이저 광을 조사할 수 있다. 여기서 레이저 모듈(720)은 레이저 광을 발생시키는 광원으로, 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)를 포함할 수 있다. 이 경우 레이저 광은 콜리메이터(730)를 거쳐 대상 물체로 조사될 수 있다.The laser module 720 may irradiate the laser light in the direction of the object under the control of the controller 710. The laser module 720 is a light source for generating laser light, and may include a laser diode (LD). In this case, the laser light may be irradiated to the target object through the collimator 730.

한편 레이저 모듈(720)에서 조사된 레이저 광은 대상물체에서 반사될 수 있다. Meanwhile, the laser light emitted from the laser module 720 may be reflected by the object.

레이저 광의 반사광은 리시버 렌즈(740)를 거쳐 광 신호 검출부(750)로 수신될 수 있으며, 광 신호 검출부(750)는 반사광을 검출하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 즉 광 신호 검출부(750)는 반사광을 검출하고 반사광 신호를 출력할 수 있다.The reflected light of the laser light may be received by the optical signal detector 750 via the receiver lens 740, and the optical signal detector 750 may detect the reflected light and convert the reflected light into an electrical signal. That is, the optical signal detector 750 may detect the reflected light and output the reflected light signal.

여기서 광 신호 검출부(750)는 애벌런치 포토 다이오드(avalanche photodiode, APD)를 포함할 수 있다.The optical signal detector 750 may include an avalanche photodiode (APD).

애벌런치 포토 다이오드(avalanche photodiode, APD)는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광전 소자의 일종으로, 신호 대 잡음비(S/N ratio)가 높고, 고속 신호처리에 적합하며, 내부 증폭률이 높기 때문에 대상물체에서 난반사된 낮은 크기의 레이저광도 검출할 수 있는 장점이 있다.Avalanche photodiode (APD) is a photoelectric device that converts an optical signal into an electrical signal, and has a high signal-to-noise ratio (S / N ratio), suitable for high-speed signal processing, and high internal amplification. It is also advantageous to detect low-sized laser light that is diffusely reflected from an object.

한편, 증폭기(760)는 전기 신호를 증폭할 수 있다. 설명의 편의상 광 신호 검출부(750)와 증폭기(760)가 별도의 구성인 것으로 설명하였으나, 증폭기(760)의 기능은 광 신호 검출부(750) 또는 디스크리미네이터(770)의 기능으로 통합될 수 있다.Meanwhile, the amplifier 760 may amplify the electrical signal. For convenience of description, the optical signal detector 750 and the amplifier 760 have been described as separate components, but the function of the amplifier 760 may be integrated as a function of the optical signal detector 750 or the delimiter 770. .

디스크리미네이터(770)는, 리딩 엣지 디스크리미네이터(Leading Edge Discriminator, LED) 방식으로 신호를 출력할 수 있다. 여기서 리딩 엣지 디스크리미네이터(Leading Edge Discriminator, LED) 방식은, 아날로그 신호가 기준 크기보다 높을 때를 판별하여 디지털 신호를 출력하는 방식일 수 있다.The delimiter 770 may output a signal in a leading edge discriminator (LED) manner. Here, the leading edge discriminator (LED) method may be a method of outputting a digital signal by determining when an analog signal is higher than a reference size.

디스크리미네이터(770)는, 리딩 엣지 디스크리미네이터(Leading Edge Discriminator, LED) 방식으로 전기 신호의 엣지(edge)를 검출하고, 엣지(edge)가 검출된 시점에 대응하는 디지털 신호를 출력할 수 있다.The delimiter 770 may detect an edge of the electrical signal in a leading edge discriminator (LED) manner, and output a digital signal corresponding to the point in time at which the edge is detected. have.

구체적으로 디스크리미네이터(770)는, 반사광에 대응하는 전기 신호의 크기가 기준 값과 동일해지는 지점을 검출할 수 있는데, 반사광에 대응하는 전기 신호의 크기가 기준 값과 동일해지는 지점을 전기 신호의 엣지(edge)라고 할 수 있다.In detail, the delimiter 770 may detect a point at which the magnitude of the electrical signal corresponding to the reflected light is the same as the reference value. It can be called an edge.

여기서 전기 신호의 엣지(edge)는 상승 엣지 및 하강 엣지를 포함할 수 있다.Here, the edge of the electrical signal may include a rising edge and a falling edge.

여기서 전기 신호의 크기가 증가하는 구간에서 전기 신호의 크기가 기준 값과 동일해지는 지점을 상승 엣지로 표현할 수 있으며, 전기 신호의 크기가 감소하는 구간에서 전기 신호의 크기가 기준 값과 동일해지는 지점을 하강 엣지로 표현할 수 있다.Here, the point where the magnitude of the electrical signal is equal to the reference value in a section where the magnitude of the electrical signal is increased may be expressed as a rising edge. Can be expressed as a falling edge.

이 경우 디스크리미네이터(770)는 상승 엣지가 검출된 시점에 대응하는 디지털 신호 및 하강 엣지가 검출된 시점에 대응하는 디지털 신호를 제어부(770)로 출력할 수 있다.In this case, the delimiter 770 may output a digital signal corresponding to the time when the rising edge is detected and a digital signal corresponding to the time when the falling edge is detected to the controller 770.

제어부(710)는 레이저광 및 반사광의 시간차에 기초하여 대상물체와 라이다 시스템(700)과의 거리를 획득할 수 있다.The controller 710 may obtain a distance between the object and the lidar system 700 based on the time difference between the laser light and the reflected light.

구체적으로 제어부(710)는 레이저광이 조사된 시점에 대응하는 디지털 신호와 전기 신호의 엣지의 검출 시점에 대응하는 디지털 신호를 수신하고, 두 디지털 신호 간의 지연 시간을 측정할 수 있다.In more detail, the controller 710 may receive a digital signal corresponding to a time point at which the laser light is irradiated and a digital signal corresponding to a detection time point of the edge of the electric signal, and measure a delay time between the two digital signals.

또한 제어부(710)는 두 디지털 신호 간의 지연 시간에 기초하여, 대상물체와 라이다 시스템(700)과의 거리를 산출할 수 있다.In addition, the controller 710 may calculate a distance between the object and the lidar system 700 based on the delay time between the two digital signals.

한편 제어부(710)는 전기 신호의 엣지에 기초하여 전기 신호의 펄스폭을 획득할 수 있다. 여기서 펄스폭은 상승 엣지의 검출 시점 및 하강 엣지의 검출 시점의 차일 수 있다.The controller 710 may acquire a pulse width of the electrical signal based on the edge of the electrical signal. The pulse width may be a difference between a detection time of the rising edge and a detection time of the falling edge.

구체적으로 제어부(710)는 상승 엣지의 검출 시점에 대응하는 디지털 신호 및 하강 엣지의 검출 시점에 대응하는 디지털 신호를 수신하고, 두 디지털 신호 간의 지연 시간에 기초하여 전기 신호의 펄스폭을 산출할 수 있다.In detail, the controller 710 may receive a digital signal corresponding to a detection time of a rising edge and a digital signal corresponding to a detection time of a falling edge, and calculate a pulse width of the electrical signal based on a delay time between the two digital signals. have.

이 경우 제어부(710)는 산출된 펄스폭에 기초하여 대상물체와의 거리의 오차를 보상할 수 있다.In this case, the controller 710 may compensate for the error of the distance to the object based on the calculated pulse width.

한편, 제어부(710)는 타임 투 디지털 컨버터(Time to Digital Converter, TDC) 및 마이크로 컨트롤러(Micro Controller Unit, MCU)를 포함할 수 있으며, 타임 투 디지털 컨버터(Time to Digital Converter, TDC)에서는 지연 시간의 측정을, 마이크로 컨트롤러(Micro Controller Unit, MCU)에서는 거리의 계산 및 거리의 오차의 보상을 수행할 수 있다.The controller 710 may include a time to digital converter (TDC) and a micro controller unit (microcontroller), and a delay time in a time to digital converter (TDC). In the measurement, the micro controller unit (MCU) can calculate the distance and compensate for the error of the distance.

또한 제어부(710)는 라이다 시스템의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.In addition, the controller 710 may control the overall operation of the lidar system.

이하에서는 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.Hereinafter, the specific operation of the present invention will be described.

도 8 내지 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른, 대상물체와의 거리 측정 방법 및 대상물체와의 거리의 오차 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.8 to 9 are diagrams for describing a method for measuring a distance to an object and an error compensation method for the distance to the object according to the first embodiment of the present invention.

도 8a에 따르면, 제어부(710)는 레이저 광 신호(810) 및 반사광 신호(820)의 시간 차에 기초하여, 대상 물체와의 거리를 획득할 수 있다.According to FIG. 8A, the controller 710 may obtain a distance from the target object based on the time difference between the laser light signal 810 and the reflected light signal 820.

구체적으로 제어부(710)는 레이저 광 신호(810)의 시작 시점(t1) 및 반사광 신호(820)의 엣지의 검출 시점(t2)의 시간차(Δt)에 기초하여 라이다 시스템(700)과 대상물체와의 거리를 산출할 수 있다.In detail, the controller 710 is based on the time difference Δt between the start time t1 of the laser light signal 810 and the detection time t2 of the edge of the reflected light signal 820. The distance between and can be calculated.

여기서 여기서 반사광 신호(820)는 반사광으로부터 변환된 전기 신호일 수 있다. 또한 반사광 신호(820)의 엣지는, 반사광 신호(820)의 크기가 기준값(830)과 동일해지는 지점을 의미할 수 있다.Here, the reflected light signal 820 may be an electrical signal converted from the reflected light. In addition, the edge of the reflected light signal 820 may mean a point at which the magnitude of the reflected light signal 820 is equal to the reference value 830.

이 경우 라이다 시스템(700)과 대상물체와의 거리(d)는 다음과 같은 수식에 의하여 산출될 수 있다.In this case, the distance d between the lidar system 700 and the object may be calculated by the following equation.

여기서 c는 빛의 속도를 의미할 수 있다.Where c may mean the speed of light.

한편, 물체의 반사율의 차이 등으로 인하여, 물체들이 동일한 위치에 있더라도 물체들의 반사광의 크기는 서로 상이할 수 있다. On the other hand, due to the difference in reflectance of the object, the size of the reflected light of the objects may be different from each other even if the objects are in the same position.

도 8b에서는 제1 물체에서 반사된 제1 반사광 신호(820a), 제2 물체에서 반사된 제2 반사광 신호(820b) 및 제3 물체에서 반사된 제3 반사광 신호(820c)를 도시하였다.FIG. 8B illustrates the first reflected light signal 820a reflected by the first object, the second reflected light signal 820b reflected by the second object, and the third reflected light signal 820c reflected by the third object.

상승 엣지는 반사광 신호(820a, 820b, 820c)의 크기가 증가하는 구간에서 신호의 크기가 기준값(830)과 동일한 지점을 의미한다. 다만 물체의 반사율 등에 따라 반사광 신호(820a, 820b, 820c) 들의 크기는 서로 상이할 수 있다.The rising edge means a point where the magnitude of the signal is the same as the reference value 830 in a section in which the magnitudes of the reflected light signals 820a, 820b, and 820c increase. However, the sizes of the reflected light signals 820a, 820b, and 820c may be different from each other according to the reflectance of the object.

따라서, 물체별로 상승 엣지(a1, b1, c1)가 상이할수 있으며, 이에 따라 상승 엣지(a1, b1, c1)의 검출 시점(ta, tb, tc) 역시 물체별로 상이할 수 있다.Therefore, the rising edges a1, b1, and c1 may be different for each object, and thus, the detection time points ta, tb, and tc of the rising edges a1, b1, and c1 may also be different for each object.

즉, 제1 물체를 측정하는 경우, 시간차(Δt)는 레이저 광 신호(810)의 시작 시점(t1)과 제1 반사광 신호(820a)의 상승 엣지(a1)의 검출 시점(ta)이 된다. That is, when the first object is measured, the time difference Δt becomes the detection time ta of the start time t1 of the laser light signal 810 and the rising edge a1 of the first reflected light signal 820a.

이에 반해 제2 물체를 측정하는 경우에, 시간차(Δt)는 레이저 광 신호(810)의 시작 시점(t1)과 제2 반사광 신호(820b)의 상승 엣지(b1)의 검출 시점(tb)이 된다.In contrast, in the case of measuring the second object, the time difference Δt becomes the detection time tb of the start time t1 of the laser light signal 810 and the rising edge b1 of the second reflected light signal 820b. .

또한 제2 물체를 측정하는 경우에, 시간차(Δt)는 레이저 광 신호(810)의 시작 시점(t1)과 제3 반사광 신호(820c)의 상승 엣지(c1)의 검출 시점(tc)이 된다.In addition, in the case of measuring the second object, the time difference Δt becomes the detection time tc of the start time t1 of the laser light signal 810 and the rising edge c1 of the third reflected light signal 820c.

즉, 라이다 시스템(700)과 대상 물체와의 거리(d)를 산출하는 경우, 물체의 반사율에 따라 오차가 발생될 수 있다.That is, when calculating the distance d between the lidar system 700 and the target object, an error may occur according to the reflectance of the object.

따라서 측정된 거리의 오차를 보상하는 것이 필요한데, 본 발명은 반사광 신호의 펄스 폭에 기초하여 대상 물체와의 거리의 오차를 보상할 수 있다.Therefore, it is necessary to compensate the error of the measured distance, the present invention can compensate the error of the distance to the target object based on the pulse width of the reflected light signal.

구체적으로 디스크리미네이터(770)는 반사광 신호가 상승하는 구간에서 반사광 신호의 크기가 기준값과 동일해지는 상승 엣지가 검출되면 제1 신호를 출력할 수 있으며, 반사광 신호가 하강하는 구간에서 반사광 신호의 크기가 기준값과 동일해지는 하강 엣지가 검출되면 제2 신호를 출력할 수 있다.In detail, the delimiter 770 may output the first signal when the rising edge at which the reflected light signal is equal to the reference value is detected in the section in which the reflected light signal rises, and the size of the reflected light signal in the section in which the reflected light signal falls. When the falling edge is equal to the reference value is detected can output the second signal.

이 경우 제어부(710)는 제1 신호 및 제2 신호를 수신하고, 제1 신호 및 제2 신호의 시간 차인 펄스 폭(W)을 산출할 수 있다. 즉 펄스 폭(W)은, 상승 엣지의 검출 시점과 하강 엣지의 검출 시점의 차일 수 있다.In this case, the controller 710 may receive the first signal and the second signal and calculate a pulse width W that is a time difference between the first signal and the second signal. That is, the pulse width W may be a difference between the detection time of the rising edge and the detection time of the falling edge.

예를 들어 제1 반사광 신호(820a)의 경우, 펄스 폭(Wa)은 제1 반사광 신호(820a)의 상승 엣지(a1)의 검출 시점(ta) 및 제1 반사광 신호(820a)의 하강 엣지(a2)의 검출 시점의 차일 수 있다.For example, in the case of the first reflected light signal 820a, the pulse width Wa may include a detection time ta of the rising edge a1 of the first reflected light signal 820a and a falling edge of the first reflected light signal 820a. It may be a difference between the detection time points of a2).

또한 제2 반사광 신호(820b)의 경우, 펄스 폭(Wb)은 제2 반사광 신호(820b)의 상승 엣지(b1)의 검출 시점(tb) 및 제2 반사광 신호(820b)의 하강 엣지(b2)의 검출 시점의 차일 수 있다.Also, in the case of the second reflected light signal 820b, the pulse width Wb is detected at the rising edge b1 of the rising edge b1 of the second reflected light signal 820b and the falling edge b2 of the second reflected light signal 820b. It may be the difference between the detection time.

또한 제3 반사광 신호(820c)의 경우, 펄스 폭(Wc)은 제3 반사광 신호(820c)의 상승 엣지(c1)의 검출 시점(tc) 및 제3 반사광 신호(820c)의 하강 엣지(c2)의 검출 시점의 차일 수 있다.In addition, in the case of the third reflected light signal 820c, the pulse width Wc is detected at the rising edge c1 of the third reflected light signal 820c and the falling edge c2 of the third reflected light signal 820c. It may be the difference between the detection time.

한편, 거리의 오차는 반사광 신호의 크기가 달라지면서 발생하는 것인데, 반사광 신호의 크기와 폭은 일정한 비율을 가지고 있기 때문에, 반사광 신호의 폭을 측정할 수 있다면 신호의 크기를 유추할 수 있다. 이는 신호의 크기가 증가하여 포화 영역에 존재하더라도 마찬가지이다. 또한 신호의 크기가 달라짐에 따라 발생하는 거리의 오차의 정도를 측정을 통하여 알 수 있다.On the other hand, the error of distance occurs when the size of the reflected light signal is different. Since the size and width of the reflected light signal have a constant ratio, the magnitude of the signal can be inferred if the width of the reflected light signal can be measured. This is true even if the signal increases in size and is present in the saturated region. In addition, it is possible to know the degree of error of distance generated as the magnitude of the signal changes through measurement.

구체적으로, 도 9a에서 도시하는 바와 같이, 반사광 신호의 크기 변화에 대응하는 펄스폭의 변화량(910)을 측정하고, 반사광 신호의 크기 변화에 대응하는 거리 오차값(920)을 측정하면, 도 9b에서 도시하는 바와 같이 펄스폭과 거리 오차와의 관계(930)를 산출할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 9A, when the change amount 910 of the pulse width corresponding to the change in the magnitude of the reflected light signal is measured, and the distance error value 920 corresponding to the change in the magnitude of the reflected light signal is measured, FIG. 9B. As shown in FIG. 2, the relationship 930 between the pulse width and the distance error can be calculated.

예를 들어 펄스폭과 거리 오차와의 관계(930)는 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.For example, the relationship 930 between the pulse width and the distance error can be expressed by the following equation.

여기서 y는, 거리 오차를 의미할 수 있으며, x는 펄스폭을 의미할 수 있다.Here, y may mean a distance error, and x may mean a pulse width.

한편 제어부(710)는 반사광 신호의 펄스폭(W) 및 펄스폭과 거리 오차와의 관계(930)에 기초하여 반사광 신호의 펄스폭(W)에 대응하는 거리 오차(Δd)를 산출할 수 있다. 또한 제어부(710)는 펄스폭(W)에 대응하는 거리 오차(Δd)를 이용하여 대상물체와의 거리(d)의 오차를 보상할 수 있다.The controller 710 may calculate a distance error Δd corresponding to the pulse width W of the reflected light signal based on the pulse width W of the reflected light signal and the relationship 930 between the pulse width and the distance error. . In addition, the controller 710 may compensate for the error of the distance d from the object using the distance error Δd corresponding to the pulse width W. FIG.

즉 오차가 보상된 최종 거리는 하기의 식으로 나타내어 질 수 있다.That is, the final distance where the error is compensated may be expressed by the following equation.

이와 같이 본 발명은, 반사광 신호의 검출시 펄스폭을 동시에 측정함으로써 최종 프로세서 단에서 오차가 보상된 거리 값의 산출이 가능하기 때문에, AGC 구성을 위한 회로 등 복잡한 추가 회로 없이도 정확한 오차 보상이 가능하며 측정 속도에도 영향을 미치지 않는 장점이 있다.As described above, the present invention can calculate the distance value at which the error is compensated in the final processor stage by simultaneously measuring the pulse width when detecting the reflected light signal, so that accurate error compensation can be performed without complicated additional circuits such as a circuit for AGC configuration. There is an advantage that does not affect the measurement speed.

한편 본 발명은 상승 엣지와 하강 엣지의 중간값을 이용하는 방식으로도 구현될 수 있다. 이와 관련해서는 도 10 내지 도 11을 참고하여 설명한다.On the other hand, the present invention can also be implemented by using the intermediate value of the rising edge and the falling edge. This will be described with reference to FIGS. 10 to 11.

도 10 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른, 엣지의 중간값을 이용한 대상물체와의 거리 측정 방법 및 대상물체와의 거리의 오차 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.10 to 11 are diagrams for describing a method for measuring a distance to an object and an error compensating method for the distance to the object using the median edge value according to the second embodiment of the present invention.

도 10을 참고하면, 제어부(710)는 반사광 신호(1010)의 상승 엣지(1021) 및 하강 엣지(1022)를 검출하고, 반사광 신호(1010)의 상승 엣지(1021) 및 하강 엣지(1022)를 이용하여 중간 값(1030)을 측정할 수 있다. Referring to FIG. 10, the controller 710 detects the rising edge 1021 and the falling edge 1022 of the reflected light signal 1010, and detects the rising edge 1021 and the falling edge 1022 of the reflected light signal 1010. The median value 1030 can be measured.

이는 도 4b에서 설명한 제로 크로싱 디스크리미네이터(Zero Crossing Discriminator, ZCD)를 디지털 방식으로 적용한 것으로써, 제어부(710)는 레이저 신호의 시작 시점 및 중간값(1030)의 검출 시점에 기초하여 대상물체와의 거리를 획득할 수 있다.This is a digital application of the Zero Crossing Discriminator (ZCD) described with reference to FIG. 4B, and the control unit 710 is based on the start time of the laser signal and the detection time of the intermediate value 1030. The distance of can be obtained.

또한 이 경우에도 오차의 보상이 수행될 수 있다. Also in this case, error compensation may be performed.

구체적으로 제어부(710)는 반사광 신호(1010)의 상승 엣지(1021)의 검출 시점 및 하강 엣지(1022)의 검출 시점의 차인 펄스 폭을 산출할 수 있다.In detail, the controller 710 may calculate a pulse width that is a difference between a detection time of the rising edge 1021 of the reflected light signal 1010 and a detection time of the falling edge 1022.

한편 도 11a에서 도시하는 바와 같이, 반사광 신호의 크기 변화에 대응하는 펄스폭의 변화량(1110)을 측정하고, 반사광 신호의 크기 변화에 대응하는 거리 오차값(1120)을 측정하면, 도 11b에서 도시하는 바와 같이 펄스폭과 거리 오차와의 관계(1130)를 산출할 수 있다.As shown in FIG. 11A, when the change amount 1110 of the pulse width corresponding to the change in the reflected light signal is measured, and the distance error value 1120 corresponding to the change in the reflected light signal is measured, as shown in FIG. 11B. As described above, the relationship 1130 between the pulse width and the distance error may be calculated.

예를 들어 펄스폭과 거리 오차와의 관계(1130)는 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.For example, the relationship between the pulse width and the distance error 1130 may be represented by the following equation.

한편 제어부(710)는 반사광 신호의 펄스폭 및 펄스폭과 거리 오차와의 관계(1130)에 기초하여, 반사광 신호에 대응하는 거리 오차를 산출할 수 있다. 또한 제어부(710)는 반사광 신호에 대응하는 거리 오차를 이용하여 대상물체와의 거리의 오차를 보상할 수 있다.The controller 710 may calculate a distance error corresponding to the reflected light signal based on the pulse width of the reflected light signal and the relationship 1130 between the pulse width and the distance error. In addition, the controller 710 may compensate for the error of the distance to the object using the distance error corresponding to the reflected light signal.

한편 도 8 내지 도 9에서의 실시 예와는 달리, 도 10 내지 도 11의 실시 예는 중간값(1030), 즉 신호의 크기의 최대값의 검출 지점을 기준으로 거리를 측정하기 때문에, 신호가 정상 동작 영역 내에 있을 때에는 거리의 오차가 발생되지 않을 수 있다.On the other hand, unlike the embodiment of Figs. 8 to 9, since the embodiment of Figs. 10 to 11 measures the distance based on the detection point of the intermediate value 1030, that is, the maximum value of the signal magnitude, the signal is When in the normal operating range, the error of the distance may not occur.

따라서 제어부(710)는 반사광 신호가 포화 영역에 존재하면, 펄스폭에 기초하여 대상 물체와의 오차를 보상할 수 있다. 이 경우 제어부(710)는 펄스폭에 기초하여 반사광 신호의 크기에 대한 정보를 획득할 수 있으며, 반사광 신호의 크기에 대한 정보에 기초하여 반사광 신호가 포화 영역에 존재하는지 판단할 수 있다.Therefore, when the reflected light signal is in the saturation region, the controller 710 may compensate for an error with the target object based on the pulse width. In this case, the controller 710 may acquire information about the magnitude of the reflected light signal based on the pulse width, and may determine whether the reflected light signal exists in the saturation region based on the information about the magnitude of the reflected light signal.

즉 본 발명은, 반사광 신호가 정상 동작 영역에 존재하는 경우에는 오차 보상 알고리즘을 적용하지 않고, 반사광 신호가 포화 영역에 존재하는 경우에만 오차 보상 알고리즘을 적용함으로써 보상이 필요한 영역을 축소할 수 있는 장점이 있다.That is, the present invention does not apply an error compensation algorithm when the reflected light signal is present in the normal operating region, and reduces an area requiring compensation by applying the error compensation algorithm only when the reflected light signal exists in the saturated region. There is this.

본 발명의 제1 실시 예 및 제2 실시 예에 따르면, 거리 측정에 오차가 발생하는 경우 펄스폭 정보를 통하여 반사광 신호의 크기를 간접적으로 산출하고 정확한 오차 보상을 수행할 수 있다.According to the first and second embodiments of the present invention, when an error occurs in the distance measurement, the magnitude of the reflected light signal may be indirectly calculated through the pulse width information and accurate error compensation may be performed.

또한 펄스 폭 정보에 기초하여 반사광 신호의 크기 정보를 획득할 수 있는 바, 각 측정 시점에서의 광의 강도(intensity)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이에 따라 대상 물체의 반사도 정보를 획득할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the size information of the reflected light signal may be obtained based on the pulse width information, information about the intensity of light at each measurement point may be obtained. Accordingly, there is an advantage in that the reflectivity information of the target object can be obtained.

도 12 내지 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 오차 보상 알고리즘이 적용된 경우의 측정 결과를 설명하기 위한 도면이다.12 to 13 are diagrams for describing a measurement result when an error compensation algorithm according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.

도 12에서 도시하는 바와 같이 동일한 거리에 위치하는 검은색 물체(1210) 및 흰색 물체(1220)와의 거리를 측정하였고, 측정 결과는 도 13에서 도시하였다.As shown in FIG. 12, the distance between the black object 1210 and the white object 1220 positioned at the same distance was measured, and the measurement result is illustrated in FIG. 13.

도 13a는, 검은색 물체(1210) 및 흰색 물체(1220)가 10m 거리에 위치하는 경우의 데이터이다. 오차 보상 전에는 거리 오차가 150mm이나, 오차 보상 후에는 거리 오차가 28mm로 준 것을 알 수 있다.FIG. 13A illustrates data when the black object 1210 and the white object 1220 are located at a distance of 10 m. The distance error is 150mm before the error compensation, but the distance error is 28mm after the error compensation.

도 13b는, 검은색 물체(1210) 및 흰색 물체(1220)가 20m 거리에 위치하는 경우의 데이터이다. 오차 보상 전에는 거리 오차가 232mm이나, 오차 보상 후에는 거리 오차가 29mm로 준 것을 알 수 있다.13B is data when the black object 1210 and the white object 1220 are located at a distance of 20 m. The distance error is 232mm before the error compensation, but the distance error is 29mm after the error compensation.

도 13c는, 검은색 물체(1210) 및 흰색 물체(1220)가 30m 거리에 위치하는 경우의 데이터이다. 오차 보상 전에는 거리 오차가 275mm이나, 오차 보상 후에는 거리 오차가 10mm로 준 것을 알 수 있다.13C is data when the black object 1210 and the white object 1220 are located at a distance of 30 m. The distance error is 275mm before the error compensation, but the distance error is 10mm after the error compensation.

한편, 제어부(710)는 일반적으로 장치의 제어를 담당하는 구성으로, 중앙처리장치, 마이크로 프로세서, 프로세서 등의 용어와 혼용될 수 있다.On the other hand, the control unit 710 is generally in charge of controlling the device, and may be used interchangeably with terms such as a central processing unit, a microprocessor, and a processor.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The present invention described above can be embodied as computer readable codes on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include hard disk drives (HDDs), solid state disks (SSDs), silicon disk drives (SDDs), ROMs, RAMs, CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like. There is this. The foregoing detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

710: 제어부 720: 레이저 모듈
730: 콜리메이터 740: 리시버 렌즈
750: 광 신호 검출부 760: 증폭기
770: 디스크리미네이터710: control unit 720: laser module
730: collimator 740: receiver lens
750: optical signal detector 760: amplifier
770: disc limiter

Claims

A laser module for irradiating laser light onto the object;
An optical signal detector for detecting reflected light reflected from the target object and converting the reflected light into an electrical signal;
A delimiter for detecting an edge of the electrical signal; And
Obtain a distance from the object based on a time difference between the laser light and the reflected light, obtain a pulse width of the electric signal based on an edge of the electric signal, and obtain a pulse width from the object based on the pulse width. It includes a control unit for compensating the error of the distance,
The control unit,
Acquire information on the magnitude of the electrical signal based on the pulse width and the change amount of the pulse width corresponding to the magnitude change of the electrical signal, and the electrical signal exists in the saturation region based on the information on the magnitude of the electrical signal. And if the electrical signal is present in the saturation region, compensating for an error in the distance to the object based on the pulse width.
Lidar system.

The method of claim 1,
The edge of the electrical signal,
A rising edge in a section in which the magnitude of the electrical signal increases and
A falling edge in a section in which the magnitude of the electrical signal is reduced;
The obtained pulse width is,
Difference between detection time of the rising edge and detection time of the falling edge
Lidar system.

The method of claim 2,
The control unit,
Compensating for an error in the distance to the object based on the obtained pulse width and the relationship between the pulse width and the distance error;
The relationship between the pulse width and the distance error,
Obtained based on a change amount of a pulse width corresponding to a change in the magnitude of the electric signal and a distance error value corresponding to the change in the magnitude of the electric signal
Lidar system.

The method of claim 2,
The control unit,
Obtaining a distance to the object based on a start time of the laser light and a detection time of the edge, and compensating for an error in the distance to the object based on the pulse width;
Lidar system.

The method of claim 2,
The control unit,
Obtaining a median value between the rising edge and the falling edge, and obtaining a distance from the object based on a start time point of the laser light and a detection time point of the intermediate value;
Lidar system.

Irradiating laser light on the object;
Detecting reflected light reflected from the object and converting the reflected light into an electrical signal;
Detecting an edge of the electrical signal;
Obtaining a pulse width of the electrical signal based on an edge of the electrical signal;
Obtaining a distance to the object based on a time difference between the laser light and the reflected light;
Acquiring information about the magnitude of the electrical signal based on the pulse width and the change amount of the pulse width corresponding to the magnitude change of the electrical signal;
Determining whether the electrical signal exists in a saturation region based on the information about the magnitude of the electrical signal; And
Compensating for an error of a distance from the object based on the pulse width;
Compensating for the error of the distance to the object based on the pulse width,
Compensating for an error in the distance to the object based on the pulse width if the electrical signal is in a saturation region.
How a Lidar System Works.

The method of claim 6,
The edge of the electrical signal,
A rising edge in a section in which the magnitude of the electrical signal increases and
A falling edge in a section in which the magnitude of the electrical signal is reduced;
The obtained pulse width is,
Difference between detection time of the rising edge and detection time of the falling edge
How a Lidar System Works.

The method of claim 7, wherein
Compensating for the error of the distance to the object,
Compensating for the error of the distance to the object based on the obtained pulse width and the relationship between the pulse width and the distance error,
The relationship between the pulse width and the distance error,
Obtained based on a change amount of a pulse width corresponding to a change in the magnitude of the electric signal and a distance error value corresponding to the change in the magnitude of the electric signal
How a Lidar System Works.

The method of claim 6,
Acquiring a distance from the object,
Obtaining a distance to the object based on a start time point of the laser light and a detection time point of the edge;
How a Lidar System Works.

The method of claim 7, wherein
Acquiring a distance from the object,
Obtaining an intermediate value of the rising edge and the falling edge, and obtaining a distance from the object based on a start time point of the laser light and a detection time point of the intermediate value;
How a Lidar System Works.