KR102100860B1 - 라이다 다이오드 고장 진단 장치 및 방법 - Google Patents

라이다 다이오드 고장 진단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 라이다 다이오드 고장진단 장치는 라이다 시스템 내 레이저 신호를 대상체에 출력하는 발광 다이오드의 고장 여부를 진단하기 위한 진단 펄스 신호를 상기 발광 다이오드에 인가하는 고장 판단부; 및 상기 발광 다이오드와 연결되며, 상기 진단 펄스 신호를 입력 받은 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 발광 다이오드 전류 센싱부;를 포함하며, 상기 고장 판단부는 상기 발광 다이오드 전류 센싱부로부터 상기 발광 다이오드의 전류를 입력 받아, 입력 받은 상기 발광 다이오드의 전류에 기초하여 상기 발광 다이오드의 고장여부를 판단할 수 있으며, 상기 발광 다이오드 고장 진단으로 인해 수광부의 고장 진단에 대해 신뢰성이 증가할 수 있다.

Description

라이다 다이오드 고장 진단 장치 및 방법{An Apparatus and A Method For Fail Diagnosis Lidar diode}
본 발명은 라이다 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는 라이다 센서의 다이오드 고장 여부를 확인하는 라이다 다이오드 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
라이다(LIDAR: Light Detection and Ranging)란 광 신호를 이용하여 거리를 측정하는 기술로써, 3차원 GIS(Geographic Information System) 정보 구축을 위한 지형 데이터를 구축하고, 이를 가시화하는 형태로 발전되어 건설, 국방 등의 분야에 응용되었고, 최근 들어 자율주행자동차 및 이동로봇 등에 적용되면서 핵심 기술로 주목을 받고 있다.
특히, 자동차용 라이다는 주행중인 차량이 앞 차와의 충돌을 피하거나 또는 충격을 최소화할 수 있도록 차간거리를 실시간으로 측정하여 경고 또는 차량 자동제어를 할 수 있도록 하는 장치로써 라이다/레이다, 영상센서, 통신 3D 맵 등 자율주행차의 차량거리 센서 시스템의 주요 부품 중 가장 필수적인 부품으로 사용되고 있다.
이러한 라이다는 크게 발광 다이오드를 포함하는 발광부, 수광 다이오드를 포함하는 수광부 및 전원 구동부로 이루어져 있으며, 발광 다이오드에서 레이저를 대상체에 송신하고, 수광 다이오드에서 레이저 신호를 인가 받은 대상체로부터 반사된 빛을 감지하고 있다.
한편, 라이다 센서의 발광 다이오드에 손상 또는 고장이 발생하게 되면, 물체를 감지할 수 없게 되고, 이로 인해 차량 주행에 실패할 수 있으며, 심하게는 운전자의 사망까지 도래할 수 있는 문제가 발생하여, 종래에는 라이다 모듈 발광부의 고장 여부를 진단하기 위해 수광부에서 빛의 수신 여부를 감지하여 발광부의 고장 여부를 판단하였다.
하지만, 수광부에서 빛의 수신여부를 감지하여 고장 진단을 수행할 경우, 수광부 자체에 손상 또는 고장이 발생한 경우는 고려되지 않기 때문에 발광부의 정확한 고장진단을 수행할 수 없었다.
본 발명은 상술한 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 라이다(Lidar) 시스템의 수광부의 손상 또는 고장에 관계없이 발광부의 손상 또는 고장을 진단할 수 있는 라이다 다이오드 고장 진단 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라이다 다이오드 고장진단 장치는 라이다 시스템 내 레이저 신호를 대상체에 출력하는 발광 다이오드의 고장 여부를 진단하기 위한 진단 펄스 신호를 상기 발광 다이오드에 인가하는 고장 판단부; 및 상기 발광 다이오드와 연결되며, 상기 진단 펄스 신호를 입력 받은 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 발광 다이오드 전류 센싱부;를 포함하며, 상기 고장 판단부는 상기 발광 다이오드 전류 센싱부로부터 상기 발광 다이오드의 전류를 입력 받아, 입력 받은 상기 발광 다이오드의 전류에 기초하여 상기 발광 다이오드의 고장여부를 판단할 수 있다.
이 경우, 상기 발광 다이오드 전류 센싱부는, 상기 발광 다이오드와 연결되어 있는 저항; 상기 발광 다이오드와 상기 저항 사이에 접속된 스위칭부; 및 상기 스위칭부와 연결되어 있는 제 1 비교기 및 제 2 비교기;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위칭부는 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자를 포함하며, 상기 제 1 스위칭 소자와 상기 제 2 스위칭 소자가 병렬로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 1 스위칭 소자는 N 채널 모스펫(MOSFET)을 포함하고, 상기 제 2 스위칭 소자는 P 채널 모스펫(MOSFET)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스위칭부는 상기 고장 판단부의 제어에 따라 턴온 또는 턴-오프 되며, 상기 스위칭부가 턴온될 경우, 상기 발광 다이오드 전류 센싱부에서 상기 발광 다이오드의 전류를 센싱하고, 상기 스위칭부가 턴-오프될 경우, 상기 발광 다이오드가 상기 라이다 시스템 내의 제어를 받아 상기 대상체에 상기 레이저 신호를 인가하도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 제 1 비교기는 상기 발광 다이오드의 전압 및 제 1 기준 전압이 입력되어 상기 발광 다이오드의 전압과 상기 제 1 기준 전압을 비교하고, 상기 제 2 비교기에 상기 발광 다이오드의 전압 및 제 2 기준 전압이 입력되어 상기 발광 다이오드의 전압과 상기 제 2 기준 전압이 비교되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 제 1 비교기 및 상기 제 2 비교기에 입력되는 상기 발광 다이오드의 전압은 상기 발광 다이오드의 전류값과 상기 저항값을 곱한 값일 수 있다.
또한, 상기 제 1 비교기에 입력되는 상기 제 1 기준 전압이 상기 제 2 비교기에 입력되는 상기 제 2 기준 전압보다 크도록 구성될 수 있고, 나아가 상기 고장 판단부는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 1 기준 전압 미만일 경우 또는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 2 기준 전압을 초과할 경우, 상기 발광 다이오드가 정상이라고 판단할 수 있다.
또한, 상기 고장 판단부는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 1 기준 전압 이상일 경우 또는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 2 기준 전압 이하일 경우, 상기 발광 다이오드가 고장이라고 판단할 수 있다.
또한, 상기 발광 다이오드는 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 다이오드 고장진단 방법은 라이다 다이오드 고장진단 장치를 이용한 라이다 다이오드 고장진단 방법에 있어서, 상기 발광 다이오드의 고장 여부를 진단하기 위해 상기 발광 다이오드에 상기 진단 펄스 신호를 입력하는 단계; 상기 진단 펄스 신호를 인가 받은 상기 발광 다이오드의 전류를 센싱하는 단계; 및 상기 센싱된 발광 다이오드의 전류에 기초하여 상기 발광 다이오드의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 진단 펄스 신호 입력 단계를 수행하기 전, 상기 대상체의 스캔 각도가 상기 라이다의 비행시간(ToF)을 측정하기 이전의 스캔 각도인지 확인하는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 상기 고장여부 판단 단계는, 상기 발광 다이오드의 전류로부터 상기 발광 다이오드 출력부의 발광 다이오드 전압을 구하여, 상기 발광 다이오드 전압을 제 1 기준 전압 및 상기 제 1 기준 전압보다 작은 제 2 기준전압과 비교하여, 상기 발광 다이오드의 고장여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 고장여부 판단 단계는, 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 1 기준 전압 미만일 경우 또는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 2 기준 전압을 초과할 경우, 상기 발광 다이오드가 정상이라고 판단하고, 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 1 기준 전압 이상일 경우 또는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 2 기준 전압 이하일 경우, 상기 발광 다이오드가 고장이라고 판단할 수 있다.
또한, 상기 고장여부 판단 단계에서, 상기 발광 다이오드가 정상이라고 판단할 경우, 상기 대상체로부터 반사되는 신호에 기초하여 수광 다이오드의 고장을 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고장여부 판단 단계는, 상기 발광 다이오드를 고장으로 판단할 경우, 또는 상기 수광 다이오드를 고장으로 판단할 경우, 상기 라이다 시스템을 제어하는 제어부에 에러 신호를 출력할 수 있다.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 다이오드 고장진단 장치 및 방법은 발광 다이오드에 진단 펄스 신호를 인가하고, 발광 다이오드에서 발생하는 전류에 기초하여 발광 다이오드의 고장여부를 판단하기 때문에 수광부의 손상 또는 고장에 관계 없이, 발광 다이오드의 고장여부를 자체적으로 진단할 수 있다. 또한, 발광 다이오드가 정상일 경우, 수광 다이오드의 고장을 진단할 수 있기 때문에, 수광 다이오드 고장 진단에 있어서 신뢰성이 증가할 수 있다. 물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 전류 센싱부에 대한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 다이오드 고장진단 방법에 관한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 또한, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 라이다 시스템(10)은 제어부(110), 발광 다이오드(120), 수광 다이오드(130), 광학부(140) 및 라이다 발광 다이오드 고장진단 장치(100)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 라이다(Lidar) 센서 시스템의 전체적인 제어를 수행하는 것으로서, 예컨대 발광 다이오드(120)를 구동시키도록 발광 다이오드 구동 전류를 출력할 수 있으며 대상체로부터 반사되는 감지 신호를 수광 다이오드(130)가 받아 비행시간(ToF: Time of Flight)을 계산하고 이를 기초로 대상체의 거리를 계산할 수 있다.
이때, 발광 다이오드(120)는 제어부(110)의 제어를 받아, 광학부(140)를 통해 레이저 펄스를 대상체(150)에 송신할 수 있다.
예컨대, 광학부(140)는 발광 다이오드(120)에서 송신되는 레이저 펄스 시야각 확보 및 정밀한 각 해상도 확보를 위해 레이저 발광 분포 균일화, 빔 정형 비율, 수광시 빔의 집광력 등 광학적 특성을 고려한 광학 렌즈(143, 145), 프리즘(미도시) 등을 포함할 수 있다.
발광 다이오드(120)가 레이저 펄스 신호를 대상체(150)에 송신한 후, 수광 다이오드(130)는 광학부(140)를 통해 레이저 펄스 신호를 인가 받은 대상체(150)로부터 반사된 반사파 신호를 감지할 수 있다.
예컨대, 발광 다이오드(120)는 레이저 다이오드(LD: Laser Diode)를 포함할 수 있으며, 수광 다이오드(130)는 포토 다이오드(PD: Photo Diode)를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 라이다 발광 다이오드 고장진단 장치(100)를 통해 발광 다이오드(120)의 고장 여부를 진단할 수 있다.
라이다 발광 다이오드 고장진단 장치(100)는 발광 다이오드 전류 센싱부(103) 및 고장 판단부(105)를 포함할 수 있으며, 여기서 고장 판단부(105)는 제어부(110)에 포함될 수 있다.
보다 구체적으로, 고장 판단부(105)는 발광 다이오드(120)에 전류가 흐르도록 발광 다이오드(120)에 진단 펄스 신호를 입력할 수 있다. 이때, 발광 다이오드(120)와 연결되어 있는 발광 다이오드 전류 센싱부(103)는 발광 다이오드(120)에 흐르는 전류를 센싱할 수 있으며, 센싱한 발광 다이오드(120)의 전류를 고장 판단부(105)에 입력할 수 있다.
보다 구체적으로, 발광 다이오드 전류 센싱부(103)에 대하여 도 2를 통해 상세히 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 전류 센싱부에 대한 회로도이다.
도 2를 참조하면, 발광 다이오드 전류 센싱부(103)는 저항(200), 스위칭부(210), 제 1 비교기(220) 및 제 2 비교기(230)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게, 저항(200)은 발광 다이오드(120)와 연결되어 있으며, 스위칭부(210)는 발광 다이오드(120)와 저항(200) 사이에 접속되어 있으며, 제 1 비교기(220) 및 제 2 비교기(230)는 스위칭부(210)와 연결되어 있다.
스위칭부(210)는 제 1 스위칭 소자(213) 및 제 2 스위칭소자(215)를 포함하며, 제 1 스위칭 소자(213)와 제 2 스위칭 소자(215)가 병렬로 연결되어 있다.
예컨대, 스위칭부(210)는 트랜스미션 게이트 스위치(Transmission gate switch)일 수 있으며, 제 1 스위칭 소자(213)는 N 채널 모스펫(MOSFET), 제 2 스위칭 소자(215)는 P 채널 모스펫(MOSFET)을 포함할 수 있다.
또한, 스위칭부(210)는 고장 판단부(105)의 제어에 따라 턴온 또는 턴-오프 될 수 있으며, 스위칭부(210)가 턴온될 경우 발광 다이오드 전류 센싱부(103)를 통해 발광 다이오드(120)의 전류를 센싱할 수 있으며, 스위칭부(210)가 턴-오프될 경우 제어부(110)가 발광 다이오드(120)에 구동전류를 인가하여 발광 다이오드(120)가 대상체(150)에 레이저 신호를 송신할 수 있다.
이에 따라, 스위칭부(210)가 턴온 되면 발광 다이오드(120)의 고장을 진단할 수 있으며, 스위칭부(120)가 턴-오프 되면 발광 다이오드(120)가 제어부(110)의 제어를 받아 구동되어 대상체(150)에 레이저 신호를 송신할 수 있다.
한편, 스위칭부(210)와 연결되어 있는 제 1 비교기(220)는 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo) 및 제 1 기준 전압(Vref_h)이 입력되어 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)과 제 1 기준 전압(Vref_h)을 비교할 수 있으며, 제 2 비교기(230)는 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo) 및 제 2 기준 전압(Vref_l)이 입력되어 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)과 제 2 기준 전압(Vref_l)을 비교할 수 있다.
여기서, 제 1 비교기(220) 및 제 2 비교기(230)에 입력되는 발광 다이오드(120)의 전압은 발광 다이오드(120)의 전류값과 저항값(R, 200)을 곱한 값이다.
또한, 제 1 비교기(220)에 입력되는 제 1 기준 전압(Vref_h)은 제 2 비교기(230)에 입력되는 제 2 기준 전압(Vref_l)보다 크도록 설정될 수 있으며, 제 1 비교기(200) 및 제 2 비교기(230)에서 출력된 비교값은 고장 판단부(105)에 입력될 수 있다. 예를 들어, 제 1 기준 전압(Vref_h)은 발광 다이오드(120)의 동작 상한 전압이고, 제 2 기준 전압(Vref_l)은 발광 다이오드(120)의 동작 하한 전압으로 설정될 수 있다.
보다 상세하게 제 1 비교기(220)는 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)과 제 1 기준전압(Vref_h)을 비교하여 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)이 제 1 기준전압(Vref_h) 미만일 경우 HIGH 신호를 고장 판단부(105)에 입력할 수 있으며, 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)이 제 1 기준 전압(Vref_h) 이상일 경우 LOW 신호를 고장 판단부(105)에 입력할 수 있다.
또한, 제 2 비교기(230)는 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)과 제 2 기준전압(Vref_l)을 비교하여 발광 다이오드의 전압(Vdo)이 제 2 기준전압(Vref_l)을 초과할 경우 HIGH 신호를 고장 판단부(105)에 입력할 수 있으며, 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)이 제 2 기준전압(Vref_l) 이하일 경우 LOW 신호를 고장 판단부(105)에 입력할 수 있다.
다시 도 1을 참조하여, 고장 판단부(105)는 제 1 비교기(220) 및 제 2 비교기(230)의 비교값에 기초하여 발광 다이오드(120)의 고장 유무를 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 고장 판단부(105)는 발광 다이오드(120)의 전압이 제 1 기준 전압 (Vref_h) 미만이고, 제 2 기준전압(Vref_l)을 초과할 경우 발광 다이오드(120)가 정상이라고 판단할 수 있다.
즉, 고장 판단부(105)는 발광 다이오드(120)의 전압 (Vdo)이 제 1 기준 전압 (Vref_h) 및 제 2 기준 전압(Vref_l) 사이의 전압값일 경우 발광 다이오드(120)가 정상이라고 판단할 수 있다.
또한, 고장 판단부(105)는 제 1 비교기(220)의 출력 신호 및 제 2 비교기(230)의 출력신호가 HIGH일 경우, 발광 다이오드(120)가 정상이라고 판단할 수 있다.
한편, 고장 판단부(105)는 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)이 제 1 기준 전압(Vref_h) 이상일 경우 또는 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)이 제 2 기준 전압(Vref_l) 이하일 경우에는 발광 다이오드(120)가 고장이라고 판단할 수 있다.
이 실시예의 변형된 예에서, 고장 판단부(105)는 제 1 기준 전압 (Vref_h)과 제 2 기준전압(Vref_l)이 동작 경계 전압이라는 점에서 발광 다이오드(120)의 전압이 제 1 기준 전압 (Vref_h) 이하이고, 제 2 기준전압(Vref_l)을 이상일 경우 발광 다이오드(120)가 정상이라고 판단하고, 발광 다이오드(120)의 전압이 제 1 기준 전압 (Vref_h) 초과하거나 또는 제 2 기준전압(Vref_l) 미만일 경우 발광 다이오드(120)가 고장이라고 판단할 수도 있다.
즉, 고장 판단부(105)는 제 1 비교기(220)의 출력신호가 LOW인 경우, 또는 제 2 비교기(230)의 출력신호가 LOW인 경우 발광 다이오드(120)에 고장이 발생했다고 판단할 수 있다.
한편, 고장 판단부(105)에서 발광 다이오드(120)에 고장이 발생했다고 판단할 경우, 고장 판단부(105)는 라이다 시스템(10)에 포함된 제어부(110)에 에러 신호를 출력할 수 있으며, 고장 판단부(105)는 주기적으로 발광 다이오드(120)의 고장 여부를 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 다이오드 고장진단 방법에 대한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 선택적으로 라이다 시스템(10)을 작동하기 전에 대상체(150)의 스캔 각도가 라이다의 비행시간(TOF)을 측정하기 이전의 스캔각도인지 확인할 수 있다(단계 S300).
보다 구체적으로, 대상체(150)의 스캔 각도는 일정 주기마다 체크될 수 있으며, 이때, 대상체(150)의 스캔 각도가 라이다의 비행시간을 측정하기 이전의 스캔각도가 아니라면 대상체(150)의 스캔 각도를 다시 측정할 수 있다.
한편, 대상체(150)의 스캔 각도가 라이다의 비행시간을 측정하기 이전의 스캔 각도인 경우, 발광 다이오드(120)의 고장여부를 확인하기 위해 고장 판단부(105)에서 발광 다이오드(120)에 진단 펄스 신호를 입력할 수 있다(단계 S310).
고장 판단부(105)는, 발광 다이오드(120)에 흐르는 전류를 감지하기 위해 발광 다이오드(120)를 구동하기 전, 발광 다이오드(120)에 진단 펄스를 입력할 수 있다.
발광 다이오드(120)에 진단 펄스 신호가 입력되면, 발광 다이오드(120)에 전류가 흐르게 되고, 발광 다이오드 전류 센싱부(103)에 포함된 제 1 비교기(220)를 통해 발광 다이오드 전압(Vdo)이 제 1 기준 전압(Vref_h) 미만인지 확인할 수 있다(단계 S320).
보다 상세히 보면, 발광 다이오드(120)에 진단 펄스 신호가 입력되면, 발광 다이오드 전류 센싱부(103)로 발광 다이오드(120) 전류가 센싱 되며, 발광 다이오드 전류 센싱부(103)의 제 1 비교기(220)에서 발광 다이오드 전압(Vdo) 및 제 1 기준 전압(Vref_h)을 비교할 수 있다.
여기서, 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)은 발광 다이오드(120)에 흐르는 전류값과 발광 다이오드(120)와 연결되어 있는 저항값(R, 200)을 곱한 값이다.
만약 발광 다이오드(120) 전압(Vdo)이 제 1 기준 전압(Vref_h) 미만일 경우, 발광 다이오드 전류 센싱부(103)에 포함된 제 2 비교기(230)를 통해 발광 다이오드(120) 전압(Vdo)이 제 2 기준 전압(Vref_l) 초과인지 확인할 수 있다 (단계 S330).
하지만, 발광 다이오드(120) 전압(Vdo)이 제 1 기준 전압(Vref_h) 이상 또는 발광 다이오드(120) 전압(Vdo)이 제 2 기준 전압(Vref_l) 이하일 경우, 고장 판단부(105)는 발광 다이오드(120)에 손상 또는 고장이 발생했다고 판단할 수 있다(단계 S340).
또한, 고장 판단부(105)가 발광 다이오드(120)에 손상 또는 고장이 발생했다고 판단할 경우, 라이다 시스템(10)의 제어부(110)에 에러 신호를 출력할 수 있다(단계 S350).
한편, 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)이 제 1 기준 전압(Vref_h) 미만이고, 제 2 기준 전압(Vref_l) 초과일 경우 고장 판단부(105)는 발광 다이오드(120)가 정상이라고 판단할 수 있다(단계 S360).
즉, 고장 판단부(105)는 발광 다이오드(120)의 전압(Vdo)이 제 1 기준 전압(Vref_h)과 제 2 기준 전압(Vref_l) 사이의 전압 값일 경우 발광 다이오드(120)가 정상이라고 판단할 수 있다.
고장 판단부(105)에서 발광 다이오드(120)가 정상이라고 판단할 경우, 제어부(110)는 발광 다이오드(120)에 구동 신호를 입력하여 발광 다이오드(120)가 구동되도록 제어할 수 있으며, 수광 다이오드(130)의 고장을 진단할 수 있다(단계 S370).
예컨대, 발광 다이오드(120)가 구동되어 레이저 신호가 대상체에 인가되면, 대상체로부터 반사된 신호가 수광 다이오드(130)에 입력되고, 고장 판단부(105)는 수광 다이오드(130)에 입력되는 대상체로부터 반사된 신호에 기초하여 수광 다이오드(130)의 고장 여부를 진단할 수 있으며, 수광 다이오드(130)가 고장이라고 진단할 경우, 제어부(130)에 에러 신호를 출력할 수 있다.
또한, 발광 다이오드(130)가 정상임을 확인하고, 수광 다이오드(130)의 고장 여부를 진단하기 때문에, 수광 다이오드(130)의 고장 여부 진단에 대한 신뢰성이 증가할 수 있다.
종래에는 발광 다이오드의 고장 여부를 판단하기 위해 발광 다이오드가 레이저 신호를 대상체에 인가한 후 대상체에서 반사되는 반사파 신호를 수광 다이오드가 감지할 때, 수광 다이오드가 반사파 신호를 감지하는지에 대한 여부로 발광 다이오드의 고장 여부를 판단하였다.
하지만, 수광 다이오드가 반사파 신호를 수신하는지에 대한 여부를 통해 발광 다이오드의 고장여부를 판단할 경우, 수광 다이오드에 손상 또는 고장이 발생하게 될 경우는 고려되지 않아, 발광 다이오드의 고장 여부를 정확히 판단할 수 없었다. 또한, 발광 다이오드의 고장 여부를 정확히 판단하지 못하면 물체를 감지하지 못하게 되고, 이로 인해 차량의 주행이 실패할 수 있으며 더 나아가 운전자가 사망하는 경우가 발생될 수 있었다.
한편, 라이다 발광 다이오드(120)에 손상이 발생하면, 발광 다이오드(120) 흐르는 전류의 양이 변화하게 되는데, 발광 다이오드(120)의 열화나 손상으로 전류가 많이 흐르게 되면, 다이오드 내부저항에 의해 열이 나고 타버리게 된다. 또한 회로 개방(Open)이나 다이오드 고장에 의해 전류가 흐르지 않는 경우도 발생한다.
따라서, 본 발명은 수광 다이오드(130)의 손상 또는 고장에 관계없이, 발광 다이오드(120)에 진단 펄스 신호를 인가하여 발광 다이오드(120)에 흐르는 전류 센싱하고 발광 다이오드(120)의 흐르는 전류에 기초하여 발광 다이오드(120) 고장 여부를 진단하기 때문에 종래보다 발광 다이오드 고장 여부를 정확히 진단할 수 있으며, 수광 다이오드(130)의 손상 또는 고장이 발생하더라도 발광 다이오드(120)의 고장을 진단할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
103: 발광 다이오드 전류 센싱부
105: 고장 판단부
110: 제어부
120: 발광 다이오드
130: 수광 다이오드

Claims (16)

  1. 라이다 시스템 내 레이저 신호를 대상체에 출력하는 발광 다이오드의 고장 여부를 진단하기 위한 진단 펄스 신호를 상기 발광 다이오드에 인가하는 고장 판단부; 및
    상기 발광 다이오드와 연결되며, 상기 진단 펄스 신호를 입력 받은 상기 발광 다이오드에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 발광 다이오드 전류 센싱부;를 포함하며,
    상기 고장 판단부는 상기 발광 다이오드 전류 센싱부로부터 상기 발광 다이오드의 전류를 입력 받아, 입력 받은 상기 발광 다이오드의 전류에 기초하여 상기 발광 다이오드의 고장여부를 판단하고,
    상기 고장 판단부에서 상기 발광 다이오드가 정상이라고 판단할 경우, 상기 대상체로부터 반사되는 신호에 기초하여 수광 다이오드의 고장을 진단하는, 라이다 다이오드 고장진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 전류 센싱부는,
    상기 발광 다이오드와 연결되어 있는 저항;
    상기 발광 다이오드와 상기 저항 사이에 접속된 스위칭부; 및
    상기 스위칭부와 연결되어 있는 제 1 비교기 및 제 2 비교기;를 포함하는,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 제 1 스위칭 소자 및 제 2 스위칭 소자를 포함하며,
    상기 제 1 스위칭 소자와 상기 제 2 스위칭 소자가 병렬로 연결되어 있는,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭 소자는 N 채널 모스펫(MOSFET)을 포함하고,
    상기 제 2 스위칭 소자는 P 채널 모스펫(MOSFET)을 포함하는,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 고장 판단부의 제어에 따라 턴온 또는 턴-오프 되며,
    상기 스위칭부가 턴온될 경우, 상기 발광 다이오드 전류 센싱부에서 상기 발광 다이오드의 전류를 센싱하고,
    상기 스위칭부가 턴-오프될 경우, 상기 발광 다이오드가 상기 라이다 시스템 내의 제어를 받아 상기 대상체에 상기 레이저 신호를 인가하도록 제어되는,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기는 상기 발광 다이오드의 전압 및 제 1 기준 전압이 입력되어 상기 발광 다이오드의 전압과 상기 제 1 기준 전압을 비교하고,
    상기 제 2 비교기에 상기 발광 다이오드의 전압 및 제 2 기준 전압이 입력되어 상기 발광 다이오드의 전압과 상기 제 2 기준 전압이 비교되도록 구성되는,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기 및 상기 제 2 비교기에 입력되는 상기 발광 다이오드의 전압은 상기 발광 다이오드의 전류값과 상기 저항값을 곱한 값인,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기에 입력되는 상기 제 1 기준 전압이 상기 제 2 비교기에 입력되는 상기 제 2 기준 전압보다 크도록 구성되고,
    상기 고장 판단부는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 1 기준 전압 미만이고, 상기 제 2 기준 전압을 초과할 경우, 상기 발광 다이오드가 정상이라고 판단하는,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 고장 판단부는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 1 기준 전압 이상일 경우 또는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 2 기준 전압 이하일 경우, 상기 발광 다이오드가 고장이라고 판단하는,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 레이저 다이오드를 포함하는,
    라이다 다이오드 고장진단 장치.
  11. 제 1 항의 라이다 다이오드 고장진단 장치를 이용한 라이다 다이오드 고장진단 방법에 있어서,
    상기 발광 다이오드의 고장 여부를 진단하기 위해 상기 발광 다이오드에 상기 진단 펄스 신호를 입력하는 단계;
    상기 진단 펄스 신호를 인가 받은 상기 발광 다이오드의 전류를 센싱하는 단계; 및
    상기 센싱된 발광 다이오드의 전류에 기초하여 상기 발광 다이오드의 고장 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 고장여부 판단 단계는,
    상기 발광 다이오드의 전류로부터 상기 발광 다이오드 출력부의 발광 다이오드 전압을 구하여, 상기 발광 다이오드 전압을 제 1 기준 전압 및 상기 제 1 기준 전압보다 작은 제 2 기준전압과 비교하여, 상기 발광 다이오드의 고장여부를 판단하고,
    상기 고장여부 판단 단계에서 상기 발광 다이오드가 정상이라고 판단할 경우, 상기 대상체로부터 반사되는 신호에 기초하여 수광 다이오드의 고장을 진단하는 단계를 더 포함하는, 라이다 다이오드 고장진단 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 진단 펄스 신호 입력 단계를 수행하기 전,
    상기 대상체의 스캔 각도가 상기 라이다의 비행시간(ToF)을 측정하기 이전의 스캔 각도인지 확인하는 단계를 수행하는,
    라이다 다이오드 고장진단 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 고장여부 판단 단계는,
    상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 1 기준 전압 미만이고, 상기 제 2 기준 전압을 초과할 경우, 상기 발광 다이오드가 정상이라고 판단하고,
    상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 1 기준 전압 이상일 경우 또는 상기 발광 다이오드의 전압이 상기 제 2 기준 전압 이하일 경우, 상기 발광 다이오드가 고장이라고 판단하는,
    라이다 다이오드 고장진단 방법.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 고장여부 판단 단계는,
    상기 발광 다이오드를 고장으로 판단할 경우, 또는 상기 수광 다이오드를 고장으로 판단할 경우, 상기 라이다 시스템을 제어하는 제어부에 에러 신호를 출력하는,
    라이다 다이오드 고장진단 방법.
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