KR102019844B1 - 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학적 수단을 사용하여 측정 물체까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것으로서, 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 제 1 펄스파를 레이저 다이오드에 인가하는 고유 펄스파 인가부와, 포토 다이오드로부터 수신된 반사파의 제 1 수신 시간을 감지하는 수신 시간 감지부와, 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치하는 지를 판별하는 고유 펄스파 판별부 및 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치하는 유효 데이터를 이용하여 거리를 측정하는 유효 데이터 처리부를 포함할 수 있다.

Description

라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법{LIDAR signal processing apparatus and method}
본 발명은 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광학적 수단을 사용하여 측정 물체까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.
라이다(LIDAR: Light Detection And Ranging)는 빛을 이용하여 대상물을 검출하고 대상물까지의 거리를 측정하는 것을 말한다. 라이다는 기능에 있어서 레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)와 유사하지만, 전파를 이용하는 레이더와 달리 빛을 이용한다는 차이가 있으며, 이러한 점에서 '영상 레이더'라고 칭해지기도 한다. 빛과 마이크로파 간의 도플러 효과 차이로 인하여, 라이다는 레이더에 비하여 방위 분해능, 거리 분해능 등이 우수하다는 특징을 가진다.
라이다 장치는 위성이나 항공기에서 레이저 펄스를 방출하고, 대기 중의 입자에 의해 후방 산란되는 펄스를 지상 관측소에서 수신하는 항공 라이다가 주류를 이루어왔으며, 이러한 항공 라이다는 바람 정보와 함께 먼지, 연기, 에어로졸, 구름 입자 등의 존재와 이동을 측정하고, 대기 중의 먼지입자의 분포 또는 대기 오염도를 분석하는데 사용되어왔다. 그런데, 최근에는 송신계와 수신계가 모두 지상에 설치되어 장애물 탐지, 지형 모델링, 대상물까지의 위치 획득 기능을 수행하는 지상 라이다도 감시정찰로봇, 전투로봇, 무인 수상함, 무인헬기 등의 국방 분야나, 민수용 이동로봇, 지능형자동차, 무인자동차 등의 민수용 분야에 대한 적용을 염두에 두고 활발히 연구가 이루어지고 있다.
일반적으로, 지상 라이다 장치는, 레이저 펄스파를 방출하는 레이저 다이오드와, 외부의 물체에 의해 반사되는 반사파를 수신하는 포토 다이오드 및 상기 물체의 위치를 결정하는 프로세서로 구성된다. 여기서 상기 프로세서는 반사파에 대하여 송수신에 소요된 시간을 결정하여 반사된 물체까지의 거리를 계산하고, 특히 각 방향으로부터 수신되는 반사파에 대하여 거리를 계산함으로써 화각(Field of view)에 상응한 영상 내에서 거리맵을 작성할 수도 있다.
그러나, 이러한 종래의 라이더 장치는, 이웃하는 다른 라이더 장치에서 발사된 레이저 펄스파에 의한 상호 간섭이 발생할 경우, 있는 물체를 인식하지 못하여 없다고 판단하거나, 없는 물체를 인식하여 있다고 판단하는 경우가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 수신된 반사파 신호를 처리함에 있어서 여러 개의 레이저 펄스파 신호를 통해 계산됨에 따라 신호 처리 시간이 길어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 미리 정의된 고유의 펄스폭을 가지는 하나 이상의 레이저 펄스파를 송신하고, 고유의 펄스폭을 가지는 레이저 펄스파와 일치하는 펄스폭을 가지는 반사파만을 수신하여 처리함으로써 이웃하는 다른 라이더 장치에서 발사된 레이저 펄스파에 의한 상호 간섭을 최소화하고, 하나의 레이저 펄스파 신호를 송신함으로써 반사파의 수신 신호를 처리하는 시간을 빠르게 할 수 있는 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 라이다 신호 처리 장치가 제공된다. 상기 라이다 신호 처리 장치는, 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 제 1 펄스파를 레이저 다이오드에 인가하는 고유 펄스파 인가부; 포토 다이오드로부터 수신된 반사파의 제 1 수신 시간을 감지하는 수신 시간 감지부; 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치하는 지를 판별하는 고유 펄스파 판별부; 및 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치하는 유효 데이터를 이용하여 거리를 측정하는 유효 데이터 처리부;를 포함할 수 있다.
상기 라이다 신호 처리 장치에서, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 차량 사용 시마다 변경될 수 있도록 랜덤 상수를 출력하는 랜덤 상수 출력부;를 더 포함할 수 있다.
상기 라이다 신호 처리 장치에서, 상기 랜덤 상수 출력부는, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 상기 차량 사용 중에 일정한 주기로 랜덤하게 재설정될 수 있도록, 상기 랜덤 상수를 주기적으로 변경할 수 있다.
상기 라이다 신호 처리 장치에서, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간은 차량 제조 시 랜덤하게 고정 설정될 수 있다.
상기 라이다 신호 처리 장치에서, 상기 고유 펄스파 인가부는, 상기 레이저 다이오드로부터 송신되는 상기 제 1 펄스파의 상승 엣지부터 하강 엣지까지의 시간을 제 1 펄스파 고유 인가 시간으로 인가할 수 있다.
상기 라이다 신호 처리 장치에서, 상기 수신 시간 감지부는, 상기 포토 다이오드로 수신되는 상기 반사파의 상승 엣지부터 하강 엣지까지의 시간을 상기 제 1 수신 시간으로 감지할 수 있다.
상기 라이다 신호 처리 장치에서, 상기 유효 데이터 처리부는, 상기 레이저 다이오드에서 송신되는 상기 제 1 펄스파의 상승 엣지부터 상기 포토 다이오드로 수신되는 상기 반사파의 상승 엣지까지의 시간을 이용하여 TOF(Time of flight)값을 산출할 수 있다.
상기 라이다 신호 처리 장치에서, 상기 유효 데이터 처리부는, 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치 할 경우, 상기 TOF값을 이용하여 물체와의 거리값을 계산할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 라이다 신호 처리 방법이 제공된다. 상기 라이다 신호 처리 방법은, 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 제 1 펄스파를 레이저 다이오드에 인가하는 제 1 펄스파 생성 단계; 포토 다이오드로부터 수신된 반사파의 제 1 수신 시간을 감지하는 수신 시간 감지 단계; 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 시간과 일치하는 지를 판별하는 고유 펄스파 판별 단계; 및 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 시간과 일치하는 유효 데이터를 이용하여 거리를 측정하는 유효 데이터 처리 단계;를 포함할 수 있다.
상기 라이다 신호 처리 방법은, 상기 제 1 펄스파 생성 단계에서, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 차량 사용 중 일정한 주기로 랜덤하게 재설정될 수 있도록 랜덤 상수를 출력할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미리 정의된 고유의 펄스폭을 가지는 하나 이상의 레이저 펄스파를 송신하고, 고유의 펄스폭을 가지는 레이저 펄스파와 일치하는 펄스폭을 가지는 반사파만을 수신하여 처리함으로써 송수신 신호를 암호화할 수 있다. 더불어, 송신하는 레이저 펄스파의 펄스폭을 주기적으로 랜덤하게 변경함으로써, 이웃하는 다른 라이더 장치에서 발사된 레이저 펄스파에 의한 상호 간섭을 최소화할 수 있다.
또한, 하나의 레이저 펄스파 신호를 송신함으로써 반사파의 수신 신호를 빠르게 처리할 수 있는 효과를 가지는 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 라이다 신호 처리 장치가 송수신하는 신호의 펄스파를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치(100)를 개략적으로 나타내는 개략도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 라이다 신호 처리 장치(100)가 송수신하는 신호의 펄스파를 나타내는 그래프이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치(100)는, 크게, 고유 펄스파 인가부(10)와, 수신 시간 감지부(20)와, 고유 펄스파 판별부(30) 및 유효 데이터 처리부(40)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고유 펄스파 인가부(10)는, 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 제 1 펄스파를 레이저 다이오드(LD)에 인가할 수 있다. 더욱 구체적으로, 고유 펄스파 인가부(10)는, 레이저 다이오드(LD)로부터 송신되는 상기 제 1 펄스파의 상승 엣지부터 하강 엣지까지의 시간을 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간으로 인가할 수 있다.
예컨대, 고유 펄스파 인가부(10)에서 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간 만큼 상기 제 1 펄스파를 레이저 다이오드(LD)에 인가하면, 레이저 다이오드(LD)에서 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간 만큼의 펄스폭을 가지는 제 1 펄스파를 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간은 메모리(M)에 저장될 수 있다.
여기서, 레이저 다이오드(LD)는, 레이저 동작을 시키기 위한 전극을 2개 가지고 있는 반도체 레이저일 수 있다. 더욱 구체적으로, 레이저 다이오드(LD)는, 3개의 층으로 구성되며, 활성층인 GaAs가 AlxGa1-xAs에 의하여 사이에 낀 형태로 구성될 수 있다. 상기 GaAs의 굴절률 n1, AlxGa1-xAs의 굴절률 n2는 활성층에서 발생한 빛을 격납할 수 있게 설계될 수 있고, 발생한 빛은 상기 활성층의 측면에서 방사될 수 있다. 또한, 상기 활성층의 두께는 보통 발생하는 빛의 파장보다 작게 할 수 있으며, 빛이나 전자에 의한 여기(勵起)와 달라, 단지 전류를 흘리기만 하면 반전 분포를 달성할 수 있어서 다루기가 쉬운 장점이 있다.
이와 같이, 레이저 다이오드(LD)에서 발생된 상기 제 1 펄스파는 광학계(Optical system)(OS)를 통해서 물체(T)를 향해 송신될 수 있다. 더욱 구체적으로, 광학계(OS)는, 빛의 반사 및 굴절을 이용해서 빛에너지를 전송하기 위한 반사 거울과 렌즈, 프리즘 등의 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 수신 시간 감지부(20)에서, 포토 다이오드(PD)로부터 수신된 반사파의 제 1 수신 시간을 감지하고, 고유 펄스파 판별부(30)에서, 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치하는 지를 판별할 수 있다.
더욱 구체적으로, 수신 시간 감지부(20)는, 포토 다이오드(PD)로 수신되는 상기 반사파의 상승 엣지부터 하강 엣지까지의 시간을 상기 제 1 수신 시간으로 감지할 수 있다. 이때, 상기 제 1 수신 시간은 메모리(M)에 저장되고, 고유 펄스파 판별부(30)는, 메모리(M)로부터 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간 및 상기 제 1 수신 시간 정보를 받을 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 고유 펄스파 인가부(10)가 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 상기 제 1 펄스파를 레이저 다이오드(LD)에 인가하면, 레이저 다이오드(LD)에서 제 1 시간 만큼의 펄스폭(T1)을 가지는 상기 제 1 펄스파가 송신될 수 있다. 이어서, 일정 시간 후 포토 다이오드(PD)를 통해서 제 2 시간 만큼의 펄스폭(T2)을 가지는 상기 반사파가 수신될 수 있다.
이때, 고유 펄스파 판별부(30)가 상기 제 1 펄스파의 펄스폭(T1)과 상기 반사파의 펄스폭(T2)을 비교하여, 상기 제 1 펄스파의 펄스폭(T1)과 상기 반사파의 펄스폭(T2)이 일치하거나 허용 가능한 오차 범위내에 있을 경우, 상기 제 1 수신 시간과 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 일치하는 것으로 판별할 수 있다.
또한, 유효 데이터 처리부(40)는, 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치하는 유효 데이터를 이용하여 거리를 측정할 수 있다. 더욱 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 유효 데이터 처리부(40)는, 레이저 다이오드(LD)에서 송신되는 상기 제 1 펄스파의 상승 엣지부터, 포토 다이오드(PD)로 수신되는 상기 반사파의 상승 엣지까지의 시간을 이용하여 TOF(Time of flight) 값(TOF1)을 산출할 수 있다.
이때, 유효 데이터 처리부(40)는, 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치 할 경우, TOF 값(TOF1)을 이용하여 물체(T)와의 거리값을 계산할 수 있다. 더불어, 통신부(C)를 이용하여 계산된 상기 거리값을 계기판이나 스피커와 같은 차량의 다른 부품으로 전송하여, 사용자가 볼 수 있도록 상기 거리값 정보를 출력하거나 경보음을 울릴 수 있다.
예컨대, 유효 데이터 처리부(40)는, 레이저 다이오드(LD)에서 송신되는 상기 제 1 펄스파의 상승 엣지부터, 포토 다이오드(PD)로 수신되는 상기 반사파의 상승 엣지까지의 시간을 TDC를 통해 디지털 신호로 변조하고 카운터를 통해 상기 TOF 값(TOF1)을 계산하여 메모리(M)에 저장할 수 있다.
여기서, TOF 값(TOF1)은, 비행시간 거리측정법에 의해 산출될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 비행시간 거리측정법은, 상기 제 1 펄스파가 발사된 기준 시점과 물체(T)에서 반사되어 되돌아온 상기 반사파의 검출시점 사이의 시간차를 측정하여 거리를 측정하는 원리일 수 있다.
이러한, 상기 비행시간 거리측정법은, 수m ~ 수백 km 영역의 긴 영역에서 거리 모호성(distance ambiguity) 없이 거리를 측정할 수 있다는 장점이 있고, 비교적 구현 방법이 간단하기 때문에 조선 산업, 항공 산업과 같은 거대제조업 분야에서의 3차원 형상 측정을 비롯하여 토목, 건축, 도시개발에 필요한 지상기반(Groundborne) 또는 비행체기반(Airborne)의 측지측량(Geodetic survey) 분야에 적용되고 있으며, 특히 인공위성 레이저 추적 시스템(SLR), 레이저 고도계(laser altimeter) 및 인공위성간의 거리측정과 같은 우주개발 분야에도 다양하게 응용되고 있다.
또한, 라이다 신호 처리 장치(100)는, 랜덤 상수 출력부가 설치되어, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 차량 사용 시마다 변경될 수 있도록 랜덤 상수를 출력할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 랜덤 상수 출력부에서 출력되는 상기 랜덤 상수에 따라서, 고유 펄스파 인가부(10)에서 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 랜덤하게 변경된 상기 제 1 펄스파를 레이저 다이오드(LD)에 인가할 수 있다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 고유 펄스파 인가부(10)가 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 상기 제 1 펄스파를 레이저 다이오드(LD)에 인가하면, 레이저 다이오드(LD)에서 제 1 시간 만큼의 펄스폭(T1)을 가지는 상기 제 1 펄스파가 송신될 수 있다. 이어서, 고유 펄스파 인가부(10)가 상기 랜덤 상수 출력부로부터 상기 랜덤 상수를 인가 받아 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 다른 제 2 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 제 2 펄스파를 레이저 다이오드(LD)에 인가하면, 레이저 다이오드(LD)에서 제 3 시간 만큼의 펄스폭(T3)을 가지는 상기 제 2 펄스파가 송신될 수 있다.
이어서, 일정 시간 후, 포토 다이오드(PD)를 통해서 제 2 시간 만큼의 펄스폭(T2)을 가지는 제 1 반사파와 제 4 시간 만큼의 펄스폭(T4)을 가지는 제 2 반사파가 수신될 수 있다. 이때, 고유 펄스파 판별부(30)가 상기 제 1 펄스파의 펄스폭(T1)과 상기 제 1 반사파의 펄스폭(T2)을 비교하고, 상기 제 2 펄스파의 펄스폭(T3)과 상기 제 2 반사파의 펄스폭(T4)을 비교할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 펄스파의 펄스폭(T1)과 상기 제 1 반사파의 펄스폭(T2)이 일치하고, 상기 제 2 펄스파의 펄스폭(T3)과 상기 제 2 반사파의 펄스폭(T4)이 일치할 경우, 상기 제 1 수신 시간과 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 일치하는 것으로 판별할 수 있다.
더불어, 상기 랜덤 상수 출력부는, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 상기 차량 사용 중에 일정한 주기로 랜덤하게 재설정될 수 있도록, 상기 랜덤 상수를 상기 차량 사용 중에 일정한 주기로 변경할 수 있다.
또한, 상기 랜덤 상수 출력부는, 상기 랜덤 상수를 상기 차량 사용 중에 일정하지 않은 주기로 변경하여, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 상기 차량 사용 중에 일정하지 않은 랜덤한 주기로 랜덤하게 재설될 수 있도록 할 수도 있다. 그러나, 반드시 이에 국한되지 않고, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간은 차량 제조 시에 랜덤하게 고정되어 설정될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치(100)는, 미리 정의된 고유의 펄스폭을 가지는 하나 이상의 레이저 펄스파를 송신하고, 고유의 펄스폭을 가지는 레이저 펄스파와 일치하는 펄스폭을 가지는 반사파만을 수신하여 처리함으로써 송수신 신호를 암호화할 수 있다. 이때, 송신하는 레이저 펄스파의 펄스폭을 주기적으로 랜덤하게 변경함으로써 더욱 더 높은 수준으로 송수신 신호를 암호화할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치(100)는, 이웃하는 다른 라이더 장치에서 발사된 레이저 펄스파에 의한 상호 간섭을 최소화하고, 또한, 하나의 레이저 펄스파 신호를 송신함으로써 반사파의 수신 신호를 빠르고 정확하게 처리할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법은, 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 제 1 펄스파를 레이저 다이오드(LD)에 인가하는 제 1 펄스파 생성 단계(S10)와, 포토 다이오드(PD)로부터 수신된 반사파의 제 1 수신 시간을 감지하는 수신 시간 감지 단계(S20)와, 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 시간과 일치하는 지를 판별하는 고유 펄스파 판별 단계(S30) 및 상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 시간과 일치하는 유효 데이터를 이용하여 거리를 측정하는 유효 데이터 처리 단계(S40)를 포함할 수 있다.
이때, 더욱 더 높은 수준으로 송수신 신호를 암호화할 수 있도록, 제 1 펄스파 생성 단계(S10)에서, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 차량 사용 중 일정한 주기로 랜덤하게 재설정될 수 있도록 랜덤 상수를 출력할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 랜덤 상수 출력부에서 임의의 상기 랜덤 상수를 출력하고, 고유 펄스파 인가부(10)에서 상기 랜덤 상수를 반영하여 임의의 랜덤한 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 상기 제 1 펄스파를 생성할 수 있다. 이어서, 생성된 상기 제 1 펄스파가 레이저 다이오드(LD)를 통해서 물체(T)를 향해 송신될 수 있다,
이어서, 송신된 상기 제 1 펄스파가 물체(T)에 의해 반사되어 상기 반사파가 발생하고, 포토 다이오드(PD)에 의해서 상기 반사파가 수신될 수 있다. 이때, 수신 시간 감지부(20)가 수신된 상기 반사파의 상기 제 1 수신 시간을 감지할 수 있다.
이어서, 고유 펄스파 판별부(30)에서, 상기 반사파의 상승 엣지와 하강 엣지까지의 시간인 상기 제 1 수신 시간을 이용하여 상기 반사파의 펄스폭을 계산하고, 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 이용하여 상기 제 1 펄스파의 펄스폭을 계산하여, 상기 반사파의 펄스폭과 상기 제 1 펄스파의 펄스폭의 일치 여부를 판단할 수 있다. 이와 같이, 상기 반사파의 펄스폭과 상기 제 1 펄스파의 펄스폭이 일치하면, 상기 반사파는 신뢰성이 있는 것으로 판단할 수 있다.
이때, 유효 데이터 처리부(40)에서, 상기 제 1 펄스파의 상승 엣지부터 상기 반사파의 하강 엣지까지의 시간을 이용하여 TOF 값(TOF1)을 산출하고, 상기 반사파가 신뢰성이 있는 것으로 판단될 경우, 최종적으로 TOF 값(TOF1)을 이용하여 물체(T)와의 거리를 정확하게 계산할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법은, 미리 정의된 고유의 펄스폭을 가지는 하나 이상의 레이저 펄스파를 송신하고, 고유의 펄스폭을 가지는 레이저 펄스파와 일치하는 펄스폭을 가지는 반사파만을 수신하여 처리함으로써 송수신 신호를 암호화할 수 있다. 이때, 송신하는 레이저 펄스파의 펄스폭을 주기적으로 랜덤하게 변경함으로써 더욱 더 높은 수준으로 송수신 신호를 암호화할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법은, 이웃하는 다른 라이더 장치에서 발사된 레이저 펄스파에 의한 상호 간섭을 최소화하고, 또한, 하나의 레이저 펄스파 신호를 송신함으로써 반사파의 수신 신호를 빠르고 정확하게 처리할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 고유 펄스파 인가부
20: 수신 시간 감지부
30: 고유 펄스파 판별부
40: 유효 데이터 처리부
PD: 포토 다이오드
LD: 레이저 다이오드
OS: 광학계
T: 타겟
M: 메모리
C: 통신부
100: 라이다 신호 처리 장치

Claims (10)

  1. 제 1 펄스파의 상승 엣지부터 하강 엣지까지의 시간인 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 상기 제 1 펄스파를 레이저 다이오드에 인가하는 고유 펄스파 인가부;
    포토 다이오드로 수신되는 반사파의 상승 엣지부터 하강 엣지까지의 시간을 제 1 수신 시간으로 감지하는 수신 시간 감지부;
    상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치하는 지를 판별하는 고유 펄스파 판별부; 및
    상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치하는 유효 데이터를 이용하여 거리를 측정하는 유효 데이터 처리부;
    를 포함하는, 라이다 신호 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 차량 사용 시마다 변경될 수 있도록 랜덤 상수를 출력하는 랜덤 상수 출력부;
    를 더 포함하는, 라이다 신호 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 랜덤 상수 출력부는,
    상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 상기 차량 사용 중에 일정한 주기로 랜덤하게 재설정될 수 있도록, 상기 랜덤 상수를 주기적으로 변경하는, 라이다 신호 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간은 차량 제조 시 랜덤하게 고정 설정되는, 라이다 신호 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유효 데이터 처리부는,
    상기 레이저 다이오드에서 송신되는 상기 제 1 펄스파의 상승 엣지부터 상기 포토 다이오드로 수신되는 상기 반사파의 상승 엣지까지의 시간을 이용하여 TOF(Time of flight)값을 산출하는, 라이다 신호 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유효 데이터 처리부는,
    상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간과 일치 할 경우, 상기 TOF값을 이용하여 물체와의 거리값을 계산하는, 라이다 신호 처리 장치.
  9. 제 1 펄스파의 상승 엣지부터 하강 엣지까지의 시간인 제 1 펄스파 고유 인가 시간을 갖는 상기 제 1 펄스파를 레이저 다이오드에 인가하는 제 1 펄스파 생성 단계;
    포토 다이오드로 수신되는 반사파의 상승 엣지부터 하강 엣지까지의 시간을 제 1 수신 시간으로 감지하는 수신 시간 감지 단계;
    상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 시간과 일치하는 지를 판별하는 고유 펄스파 판별 단계; 및
    상기 제 1 수신 시간이 상기 제 1 펄스파 고유 시간과 일치하는 유효 데이터를 이용하여 거리를 측정하는 유효 데이터 처리 단계;
    를 포함하는, 라이다 신호 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스파 생성 단계에서,
    상기 제 1 펄스파 고유 인가 시간이 차량 사용 중 일정한 주기로 랜덤하게 재설정될 수 있도록 랜덤 상수를 출력하는, 라이다 신호 처리 방법.
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