KR102132519B1 - 라이다 시스템 및 그의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

라이다 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템은, 바이어스 전압을 인가하는 전압 공급부, 레이저광 신호를 조사하는 레이저 모듈, 상기 레이저광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 검출하고, 상기 수신 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출신호를 출력하는 광 신호 수신부, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출하는 검출부, 및, 상기 레이저광 신호 및 상기 검출 신호의 시간차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득하고, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득하고, 상기 현재 SNR에 기초하여 상기 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

라이다 시스템 및 그의 동작 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING DETECTION SIGNAL OF LIDAR}

본 발명은, 수신 신호의 SNR에 기초하여 바이어스 전압을 변경함으로써 수신 신호의 SNR을 일정하게 유지하는, 라이다 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

라이다(Light Detection And Ranging, LIDAR)는 레이저 빔을 대상체에 조사하고, 대상체에서 반사되어 돌아오는 시간을 측정한 후, 빛의 속도를 고려함으로써 대상체까지의 거리를 측정하는 센서이다.

라이다의 기본 구성은 광 송신부 및 수신부, 스캐너부, 신호 처리부 등이 있다. 이 중 수신부에서는 라이다로 돌아오는 광 신호를 신호 처리가 가능한 전자 신호로 변환하기 위해 광전소자가 사용되는데, 다양한 광전소자 중에서도 애벌런치 포토다이오드(avalanche photodiode, APD)는 입력 대비 출력 비인 이득이 큰 장점이 있어 중·장거리 측정용 라이다에 많이 사용된다.

라이다의 성능을 유지하기 위해 가장 고려해야할 부분이 APD의 온도 변화에 따른 신호 크기 변화이다.

기존에는 이러한 온도 변화에 따른 신호 크기 변화를 줄이기 위하여, 온도 제어 모듈을 구성하는 방법, 온도를 감지하여 바이어스 전압을 변경하는 방법 등이 이용되었다.

다만 이러한 방식들은, 하드웨어의 구성이 복잡하고 부피가 커지거나, 피드 포워드(feed-forward) 보상 방식에 따라 보상이 이루어 지므로 오차에 대한 대응이 어려운 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수신 신호의 SNR에 기초하여 바이어스 전압을 변경함으로써 수신 신호의 SNR을 일정하게 유지하는, 라이다 시스템 및 그 동작 방법을 제공하기 위함이다.

본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템은, 바이어스 전압을 인가하는 전압 공급부, 레이저광 신호를 조사하는 레이저 모듈, 상기 레이저광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 검출하고, 상기 수신 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출신호를 출력하는 광 신호 수신부, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출하는 검출부, 및, 상기 레이저광 신호 및 상기 검출 신호의 시간차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득하고, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득하고, 상기 현재 SNR에 기초하여 상기 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

이 경우 상기 제어부는, 상기 현재 SNR이 기준 SNR과 동일해지도록 하는 바이어스 전압이 공급되도록 상기 전압 공급부를 제어할 수 있다.

이 경우 상기 기준 SNR은, 상기 라이다 시스템의 현재 구동 환경에서의 신호 대 잡음비의 최대값일 수 있다.

이 경우 상기 수신 신호는, 상기 레이저광 신호가 대상 물체에 의해 반사된 반사광 신호 및 상기 대상 물체와는 관계 없이 수신되는 기준 신호를 포함하고, 상기 광 신호 수신부는, 상기 반사광 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제1 검출신호 및 상기 기준 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출신호를 출력하고, 상기 제어부는, 상기 레이저광 신호 및 상기 제1 검출 신호의 시간차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득할 수 있다.

이 경우 상기 제어부는, 상기 바이어스 전압을 변경하면서 획득한 상기 제2 검출 신호의 크기 및 상기 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 상기 기준 SNR을 획득할 수 있다.

한편 상기 제어부는, 상기 제2 검출 신호의 크기 및 상기 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 상기 현재 SNR을 획득할 수 있다.

한편 상기 제어부는, 특정 이벤트가 발생하면 상기 기준 SNR을 설정하고, 상기 특정 이벤트는, 상기 라이다 시스템의 전원의 턴 온(turn on), 거리 측정의 시작, 기준 SNR의 설정을 위한 사용자 입력의 수신, 상기 현재 SNR의 기 설정된 값 이상의 변경 및 상기 잡음의 크기의 기 설정된 값 이상의 변경 중 적어도 하나일 수 있다.

한편 상기 레이저 광 신호를 상기 대상 물체로 향하는 광 신호 및 상기 기준 신호로 분리하는 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.

한편 회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 광 신호를 반사함으로써, 상기 대상 물체로 향하는 광 신호 및 상기 기준 신호를 생성하는 스캐닝 미러를 더 포함할 수 있다.

한편 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 라이다 시스템은, 바이어스 전압을 인가하는 전압 공급부, 레이저광 신호를 조사하는 레이저 모듈, 상기 레이저광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 검출하고, 상기 수신 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출 신호를 출력하는 광 신호 수신부, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출하는 검출부, 및, 상기 레이저광 신호 및 상기 검출 신호의 시간차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득하고, 상기 검출신호의 크기 및 상기 검출신호 내 잡음의 크기에 기초하여 상기 검출신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고, 상기 SNR의 변화 기울기에 기초하여 상기 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.

이 경우 상기 제어부는, 상기 SNR의 변화 기울기가 0이 되도록 상기 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

한편 상기 수신 신호는, 상기 레이저광 신호가 대상 물체에 의해 반사된 반사광 신호 및 상기 대상 물체와는 관계 없이 수신되는 기준 신호를 포함하고, 상기 광 신호 수신부는, 상기 기준 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출신호를 출력할 수 있다.

이 경우 상기 제어부는, 상기 바이어스 전압을 변경하면서 획득한, 상기 제2 검출 신호의 크기 및 상기 제2 검출 신호의 잡음의 크기에 기초하여, 상기 SNR의 변화 기울기를 획득할 수 있다.

한편 상기 제어부는, 특정 이벤트가 발생하면 상기 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고, 상기 특정 이벤트는, 상기 라이다 시스템의 전원의 턴 온(turn on), 거리 측정의 시작, 기준 SNR의 설정을 위한 사용자 입력의 수신, 상기 검출 신호의 SNR의 기 설정된 값 이상의 변경 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기의 기 설정된 값 이상의 변경 중 적어도 하나일 수 있다.

한편 상기 레이저 광 신호를 상기 대상 물체로 향하는 광 신호 및 상기 기준 신호로 분리하는 빔 스플리터를 더 포함할 수 있다.

한편 회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 광 신호를 반사함으로써, 상기 대상 물체로 향하는 광 신호 및 상기 기준 신호를 생성하는 스캐닝 미러를 더 포함할 수 있다.

한편 본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템의 동작 방법은, 레이저광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 검출하는 단계, 상기 수신 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출 신호를 출력하는 단계, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출하는 단계, 상기 레이저광 신호 및 상기 검출 신호의 시간차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득하는 단계, 및, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득하고, 상기 현재 SNR에 기초하여 상기 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 종래의 라이다 시스템의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 5는, 노이즈 기반 바이어스 전압 조절 방식에서 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 라이다 시스템(600)의 블록도이다.
도 7는 광 신호 수신부(620)의 온도 변화에 따른 검출 신호(710)의 크기의 변화 및 잡음(720)의 크기의 변화를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른, SNR을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른, 기준 SNR을 이용하여 SNR을 일정하게 유지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른, 라이다 시스템의 제1 실시 예의 제어 블록도를 도시한 도면이다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 라이다 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른, 기준 신호의 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.

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.

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.

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.

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.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 종래의 라이다 시스템의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

기존에는 온도 변화에 따른 신호 크기 변화를 줄이기 위해 여러 온도 보상 시스템이 제안되었는데, 그 중 하나로 도 1과 같이 온도 제어 모듈을 APD 회로(100)에 구성하여 APD(110)의 온도 변화를 방지한 방법이 있다. 예를 들어 APD 회로(100)에 부착된 감온 소자(120)를 이용하여 온도 변화를 감지하고, 온도 제어 모듈(130)을 통해 항상 일정한 온도를 유지하도록 하는 방식이다.

이러한 방식은 APD 성능 변화의 원인인 온도 변화를 차단하는 가장 근본적인 방법이지만, 온도를 유지하기 위해서 요구되는 하드웨어의 구성이 복잡하고 부피가 큰 단점이 있다.

또 다른 방법으로 도 2와 같이, 온도를 유지하지 않고도, 온도(T) 대비 요구 바이어스 전압(Vbias) 관계식을 기반으로 하여 온도 변화에 따라 적절한 바이어스 전압을 인가함으로써 기준 온도를 유지하는 것과 같은 효과로 신호 크기를 유지하는 방법이 있다.

도 3은 온도(T) 대비 요구 바이어스 전압(Vbias) 관계를 그래프로 나타낸 것으로, 온도와 요구 바이어스 전압 사이의 관계가 선형이어서 본 관계를 사용하여 보상하기에 편리함을 알 수 있다. 본 시스템은 온도 유지 시스템에 비해 하드웨어 구성이 간단한 장점이 있지만, 피드 포워드(feed-forward) 보상 방식이므로 보상 과정에서 발생하는 오차의 확인이 불가능하며 따라서 오차에 대한 대응이 힘든 단점이 있다.

도 4 내지 도 5는, 노이즈 기반 바이어스 전압 조절 방식에서 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

레이저 광 신호의 반사광 신호를 수신하는 애벌런치 포토 다이오드(avalanche photodiode, APD)는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 광전 소자의 일종으로, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 경우 노이즈가 발생하게 된다.

그리고, 노이즈가 일정 크기로 유지되는 경우 신호 대 잡음비(S/N Ratio, SNR)(이하 SNR 이라고 함) 역시 일정하게 유지되는 특성을 이용하여, 전기 신호의 노이즈를 검출하고 전기 신호의 노이즈의 크기가 일정하게 유지되도록 바이어스 전압을 조절하는 방식을 고려해 볼 수 있다.

이러한 방식을 채택하는 경우, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 온도가 변화하더라도 온도의 변화에 대응하여 바이어스 전압을 변경하기 때문에, 노이즈의 크기가 일정하게 유지되고 이에 따라 전기 신호의 크기 역시 일정하게 유지된다. 따라서 온도 변화에도 불구하고 거리 측정의 오차를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

한편 광 신호의 변환 시 검출되는 노이즈(Noise)는, 내부 노이즈와 외부 노이즈를 포함할 수 있다.

여기서 내부 노이즈는 라이다 시스템 내부에서 발생되고 바이어스 전압의 변경으로 인한 증폭률의 변화로 인해 크기가 변경되는 노이즈라면, 외부 노이즈는 외부 환경의 변화, 외부 시스템이나 주변 전자기기적 영향 등, 외란에 의해서 발생되는 노이즈이다.

현재 측정된 노이즈에 내부 노이즈만 존재하고 외부 노이즈가 존재하지 않는 경우를 가정하면, 앞서 설명한 노이즈 기반 바이어스 전압 조절 방식은 유용할 수 있다.

즉 기준 노이즈를 유지하도록 라이다 시스템을 설계하고, 기준 노이즈의 크기와 현재 내부 노이즈의 크기의 차이를 산출하여 바이어스 전압을 조절하면, 현재 내부 노이즈의 크기는 기준 노이즈의 크기와 동일하게 변경되며 이에 따라 신호의 크기 역시 유지되게 된다.

다만 실제 동작 환경에서는 내부 노이즈에 외부 노이즈가 더해진 전체 노이즈가 발생하게 된다.

구체적으로 도 5a를 참고하면, 라이다 시스템이 내부 노이즈를 기반으로 기준 노이즈(N1)를 설정하였고, 현재 노이즈(N2)의 크기가 기준 노이즈(N1)의 크기보다 더 큰 경우, 현재 노이즈(N2)의 크기가 기준 노이즈(N1)의 크기와 동일해지도록 바이어스 전압을 낮추게 된다. 다만 현재 노이즈(N2)에는 내부 노이즈 뿐만 아니라 외부 노이즈까지 포함되어 있기 때문에, 바이어스 전압을 낮추더라도 현재 노이즈(N2)는 기준 노이즈(N1)보다 큰 값을 유지하게 된다. 따라서 라이다 시스템은 바이어스 전압을 더 낮추게 되나, 이와 같은 과정이 반복되더라도 여전히 현재 노이즈(N2)는 기준 노이즈(N1)보다 큰 값을 유지하게 된다. 그리고 결국은 도 5b에서 도시하는 바와 같이 현재 노이즈(N2)를 더 낮추지는 못한 채 신호(510)의 크기만 작아지게 되는 문제가 발생할 수 있다.

즉 외부 노이즈의 반영 없이는 정확한 온도 보상이 불가능 하다. 또한 외부 노이즈는 시간, 장소, 외부 환경 변화 등에 따라 상이하기 때문에, 외부 노이즈의 변경에도 불구하고 정확한 온도 보상을 수행할 수 있는 라이다 시스템이 요구된다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른, 라이다 시스템(600)의 블록도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템(600)은, 레이저 모듈(610), 광 신호 수신부(620), 검출부(630), 제어부(640) 및 전압 공급부(650)를 포함할 수 있다.

레이저 모듈(610)은, 제어부(640)의 제어 하에, 대상물체 방향으로 레이저 광 신호를 조사할 수 있다. 여기서 레이저 모듈(610)은 레이저 광 신호를 발생시키는 광원으로, 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)를 포함할 수 있다. 이 경우 레이저 광 신호는 콜리메이터를 거쳐 대상 물체로 조사될 수 있다.

전압 공급부(650)는 제어부(640)의 제어 하에, 광 신호 수신부(620)에 바이어스 전압을 인가할 수 있다.

바이어스 전압은, 제어부(640)의 제어 하에, 가변적으로 제어될 수 있다. 구체적으로 제어부(640)는 현재 SNR(S/N Ratio)에 기초하여 바이어스 전압이 가변적으로 제어되도록 전압 공급부(650)를 제어할 수 있다.

광 신호 수신부(620)는, 레이저 광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 검출할 수 있다.

여기서 수신 신호는, 반사광 신호 및 기준 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 광 신호 수신부(620)는 레이저 광 신호가 대상 물체에 의해 반사된 반사광 신호를 검출할 수 있다. 또한 광 신호 수신부(620)는 대상 물체와는 관계 없이 수신되는 기준 신호를 검출할 수 있다.

또한 광 신호 검출부(630)는 수신 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출 신호를 출력할 수 있다.

구체적으로 광 신호 검출부(630)는 반사광 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제1 검출 신호를 출력할 수 있다.

또한 광 신호 검출부(630)는 기준 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출 신호를 출력할 수 있다.

한편, 전압 공급부(650)로부터 인가되는 바이어스 전압이 변경되면, 수신 신호에 대한 증폭률이 변경될 수 있다. 이러한 증폭률의 변화에 의하여 수신 신호는 다양한 비율로 증폭될 수 있다.

한편 광 신호 수신부(620)는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 수광 소자를 포함할 수 있다. 여기서 수광 소자는 포토 다이오드(photodiode, PD), 애벌런치 포토 다이오드(avalanche photodiode, APD) 등일 수 있다.

본 발명에 적용될 수 있는 애벌런치 포토 다이오드(avalanche photodiode, APD)에 대하여 간단히 설명하면, 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.

검출부(630)는, 검출 신호의 크기를 검출할 수 있다. 구체적으로 검출부(630)는 신호 검출부를 포함할 수 있으며, 신호 검출부는 검출 신호가 피크값을 나타내는 지점에서의 검출 신호의 크기를 검출할 수 있다.

한편 검출부(630)는 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출할 수 있다. 구체적으로 검출부(630)는 잡음 검출부를 포함할 수 있으며, 잡음 검출부는 검출 신호 내 존재하는 잡음의 크기를 검출할 수 있다.

여기서 용어 “잡음”은 용어 “노이즈”와 혼용되어 사용될 수 있다

한편 SNR의 획득이 상기 제2 검출 신호를 이용하여 수행되는 경우, 검출부(630)는 제2 검출 신호의 크기 및 제2 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출할 수 있다.

제어부(640)는 라이다 시스템의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

그리고 제어부(640)는 레이저광 신호 및 검출 신호의 시간차에 기초하여 대상 물체와의 거리를 획득할 수 있다.

구체적으로 제어부(640)는 레이저광 신호 및 검출 신호의 시간차(즉, 레이저의 왕복 시간)와 빛의 속도를 이용하여 대상물체와 라이다 시스템(600)과의 거리를 획득할 수 있다. 이 경우 비행 시간법(Time of flight method)이 이용될 수 있다.

한편 수신 신호가 수신되어 검출 신호가 출력된 경우, 제어부(640)는 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득할 수 있다.

한편 SNR의 획득이 상기 제2 검출 신호를 이용하여 수행되는 경우, 제어부(640)는 제2 검출 신호의 크기 및 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득할 수 있다.

도 7는 광 신호 수신부(620)의 온도 변화에 따른 검출 신호(710)의 크기의 변화 및 잡음(720)의 크기의 변화를 도시한 도면이다.

광 신호 수신부(620)에서의 온도가 달라지는 경우 검출 신호의 크기가 달라지게 되며, 검출 신호의 크기가 달라지는 경우에는 측정 거리의 오차가 발생하게 된다.

즉 광 신호 수신부(620)에서 동일 거리 및 동일 물체에서 반사된 반사광을 수신하여 검출신호로 변환하더라도, 온도의 차이에 따라 검출 신호의 크기가 상이하게 되며, 이는 레이저광 신호 및 검출 신호의 시간차에 대한 오차를 야기할 수 있다. 이에 따라 측정 거리의 오차가 발생될 수 있다.

또한 온도 상승에 따라 수광소자의 증폭률 감소로 인해 검출 신호의 크기가 작아지는 경우 최대 측정 가능 거리가 줄어드는 문제가 발생하며, 반대로 온도 저하에 따라 수광소자의 증폭률이 증가하여 검출 신호의 노이즈가 커지게 되면 정밀도 성능이 낮아질 수 있다.

따라서, 대상물체의 거리를 정확하게 측정하기 위해서는 반사광의 검출 신호가 일정한 크기를 유지하는 것이 중요하다.

한편 도 7에서 도시하는 바와 같이, 온도가 일정하게 유지되는 경우에는 현재 SNR(S/N Ratio)도 일정하게 유지되게 된다. 즉 현재 SNR(S/N Ratio)의 크기를 일정하게 유지하는 것은 일정한 온도로 유지되는 것과 같은 효과를 내는 것이므로, 온도 변화에 따른 문제점을 해결한다고 볼 수 있다.

따라서 제어부(640)는 SNR(S/N Ratio)이 일정하게 유지되도록 바이어스 전압을 조절할 수 있다. 구체적으로 제어부(640)는 현재 SNR이 기준 SNR과 동일해지도록 하는 바이어스 전압이 공급되도록 전압 공급부를 제어할 수 있다.

그리고 현재 SNR(S/N Ratio)이 최대 값을 가지는 경우, 라이다 시스템의 성능을 가장 향상시킬 수 있다. 따라서 제어부(640)는 현재 SNR(S/N Ratio)이 최대 SNR(S/N Ratio)과 동일해지도록 하는 바이어스 전압이 공급되도록 전압 공급부를 제어할 수 있다. 즉 기준 SNR은 SNR의 최대값이고, 제어부(640)는 현재 SNR(S/N Ratio)이 기준 SNR(S/N Ratio)과 동일해지도록 하는 바이어스 전압이 공급되도록 전압 공급부를 제어할 수 있다.

한편, 기준 SNR(S/N Ratio)은 라이다 시스템(600)의 현재 구동 환경에서의 신호 대 잡음비의 최대값일 수 있다;

구체적으로, 기준 SNR(S/N Ratio)은, 라이다 시스템 내부에서 발생하는 내부 노이즈와 외부 환경, 외부 시스템이나 주변 전자기기적 영향 등의 외란에 의해서 발생되는 외부 노이즈를 모두 반영하여 산출된 신호 대 잡음비의 최대값일 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른, SNR을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

제어부(640)는 검출 신호(810)의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여, SNR을 획득할 수 있다.

구체적으로 제어부(640)는 검출 신호(810)가 피크값을 나타내는 지점(811)에서의 검출 신호(810)의 크기를 획득할 수 있다. 또한 제어부(640)는 잡음의 크기를 검출할 수 있다. 그리고 제어부(640)는 검출 신호(810)의 크기 및 잡음의 크기를 이용하여 SNR을 획득할 수 있다.

여기서 잡음(N2)은 내부 노이즈(821)와 외부 노이즈를 포함하는 전체 노이즈(822)를 의미할 수 있다.

또한 잡음의 크기는, 잡음의 실효값을 의미할 수 있다.

한편 본 발명의 제1 실시 예에 따른, 기준 SNR의 획득 방법에 대해서 설명한다.

제어부(340)는 바이어스 전압을 변경하면서 획득한, 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 기준 SNR을 획득할 수 있다.

구체적으로 제어부(340)는 바이어스 전압을 기 설정된 크기 단위로 변경할 수 있다.

또한 바이어스 전압이 변경되면, 광 신호 수신부(620)는 수신 신호를 변경된 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출 신호를 출력할 수 있으며, 제어부(640)는 변경된 바이어스 전압에 대응하는 SNR을 산출할 수 있다.

한편 바이어스 전압이 변경되면 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기가 변경될 수 있다. 이에 따라 복수의 바이어스 전압에 각각 대응하는 복수의 SNR이 획득될 수 있다.

또한 라이다 시스템(600)은 저장부(미도시)를 포함할 수 있으며, 제어부(340)는 복수의 바이어스 전압에 각각 대응하는 복수의 SNR을 저장부(미도시)에 저장할 수 있다.

그리고 제어부(340)는 복수의 SNR 중 특정 SNR을 기준 SNR로써 설정할 수 있다. 이 경우 제어부(340)는 복수의 SNR 중 최대값을 나타내는 SNR을 기준 SNR로써 설정할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른, 기준 SNR을 이용하여 SNR을 일정하게 유지하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

기준 SNR의 설정은 거리를 측정하기 전 세팅 과정에서 이미 이루어 졌으며, 기준 SNR은 앞서 설명한 복수의 SNR 중 최대값(SNR max)인 것으로 가정하여 설명한다.

라이다 시스템은 거리 측정을 수행할 수 있다. 구체적으로 제어부(640)는 레이저 광 신호 및 검출 신호의 시간차에 기초하여 대상 물체와의 거리를 산출할 수 있다.

또한 제어부(640)는 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득할 수 있다. 여기서 현재 SNR이란, 레이저 광 신호 및 검출 신호의 시간차에 기초하여 대상 물체와의 거리를 산출하는 중, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 산출되는 SNR을 의미할 수 있다.

한편 제어부(640)는 현재 SNR에 기초하여 바이어스 전압을 변경하도록 전압 공급부를 제어할 수 있다.

구체적으로, 광 신호 수신부(620)에서의 온도가 변경되는 경우에는, 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기가 변경될 수 있다. 또한 이에 따라 검출 신호의 SNR 역시 변경될 수 있다.

검출 신호의 SNR의 변경을 방지하기 위하여, 제어부(640)는 현재 SNR을 기준 SNR과 비교하여 차이가 발생하는 경우, 광 신호 수신부(620)에 인가되는 바이어스 전압을 상기 차이에 대응하는 크기만큼 변경할 수 있다.

예를 들어 온도가 T1으로 변경되어 현재 SNR이 제1 SNR(SNR1)으로 변경된 경우, 제어부(640)는 현재 SNR(SNR1)과 기준 SNR(SNR max)의 차이에 대응하는 크기만큼 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

또 다른 예를 들어 온도가 T2로 변경되어 현재 SNR이 제2 SNR(SNR2)으로 변경된 경우, 제어부(640)는 현재 SNR(SNR2)과 기준 SNR(SNR max)의 차이에 대응하는 크기만큼 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

그리고 바이어스 전압이 변경된 이후에 광 신호 수신부(620)에 수신 신호가 수신되면, 광 신호 수신부(620)는 수신 신호를 변경된 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 새로운 검출 신호를 출력할 수 있다.

그리고 새로운 검출 신호의 현재 SNR이 기준 SNR과 동일한 경우에는 바이어스 전압을 변경하지 않고, 새로운 검출 신호의 현재 SNR이 기준 SNR과 다른 경우에는 다시 바이어스 전압을 변경하는 방식으로, 피드백 제어가 계속적으로 수행될 수 있다.

즉 제어부(640)는 검출 신호의 현재 SNR을 기준 SNR과 동일한 레벨로 일정하게 유지시킴으로써, 광 신호 수신부(620)의 온도가 일정하게 유지되는 것과 같은 효과를 달성할 수 있다. 이에 따라 광 신호 수신부(620)에서의 온도 변화에도 불구하고 대상 물체와의 거리를 정확하게 측정할 수 있다.

또한 검출 신호의 노이즈를 검출하여 바이어스 전압을 조절하는 방식이 아니라, 검출 신호의 신호의 크기 및 노이즈를 모두 검출하여 SNR을 산출하고 산출된 SNR을 이용하여 바이어스 전압을 조절하는 방식이기 때문에, 내부 노이즈 뿐만 아니라 외부 노이즈까지 반영하여 정확한 온도 보상을 수행할 수 있는 장점이 있다.

한편, 제어부(640)는 특정 이벤트가 발생하면 기준 SNR을 설정할 수 있다.

구체적으로 제어부(640)는 라이다 시스템(600)의 전원이 턴 온(turn on)되거나 라이다 시스템(600)을 이용한 거리 측정이 시작된 경우(예를 들어 거리 측정의 시작 입력이 수신된 경우, 기준 SNR을 설정할 수 있다.

즉 라이다 시스템은, 거리 측정을 시작하기 이전에 미리, 장소나 외부 환경에 따라 달라지는 외부 노이즈를 반영하여 기준 SNR을 설정한 후, 거리 측정 중 온도 변화에 따른 보상을 수행할 수 있다.

또한 제어부(640)는 현재 SNR의 기 설정된 값 이상의 변화가 있는 경우 또는 잡음의 크기가 기 설정된 값 이상 변경된 경우, 기준 SNR을 설정할 수 있다.

구체적으로, 외란에 의한 외부 노이즈는 거리 측정이 수행되고 있는 중에도 변경될 수 있다. 이 경우 제어부(640)는 이전 SNR로부터 현재 SNR의 기 설정된 값 이상의 변화, 이전 잡음의 크기로부터 현재 잡음의 크기의 기 기설정된 값 이상의 변화를 통하여, 외란의 발생 여부를 판단할 수 있다.

그리고 현재 SNR의 기 설정된 값 이상의 변화가 있는 경우 또는 잡음의 크기가 기 설정된 값 이상 변경된 경우, 제어부(640)는 기준 SNR을 재설정할 수 있다. 기준 SNR의 재설정 방식은, 앞서 설명한 SNR의 설정 방식과 동일할 수 있다.

즉 라이다 시스템은, 거리 측정을 수행하는 도중에 외부 노이즈가 변경되는 경우, 이를 감지하고 새로운 기준 SNR을 설정함으로써, 외란의 발생에도 불구하고 온도 변화에 따른 보상을 정확히 수행하고 오작동을 방지할 수 있다.

이 밖에도 제어부(640)는 기준 SNR의 설정을 위한 사용자 입력이 수신되는 경우, 기준 SNR을 설정 또는 재 설정 할 수 있다.

또한 제어부(640)는 거리 측정을 수행하는 중, 기 설정된 시간 단위로 기준 SNR을 새롭게 설정할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른, 라이다 시스템의 제1 실시 예의 제어 블록도를 도시한 도면이다.

전압 공급부(650)는 광 신호 수신부(620)에 바이어스 전압을 인가할 수 있다.

광 신호 수신부(620)는, 레이저 광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출 신호를 출력할 수 있다.

이 경우 증폭부(660)는 검출 신호를 증폭하여 출력할 수 있으며, 예를 들어 증폭부(660)는 트랜스 임피던스 증폭기(Trans Impedance Amplifier) 일 수 있다. 다만 증폭부(660)는 생략되어도 무방하다.

한편 검출부(630)는 신호 검출부(633) 및 잡음 검출부(636)를 포함할 수 있다.

여기서 신호 검출부(633)는, 검출 신호의 피크값을 결정하고, 검출 신호가 피크값을 나타내는 지점에서의 검출 신호의 크기를 산출할 수 있다.

또한 잡음 검출부(636)는 검출 신호 내 존재하는 잡음의 크기를 산출할 수 있다.

한편 제어부(640)는 SNR 측정부(642) 및 바이어스 전압 제어부(646)를 포함할 수 있다.

SNR 측정부(642)는 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 존재하는 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 산출할 수 있다.

한편 바이어스 전압 제어부(646)는 현재 SNR 및 기준 SNR의 차이에 기초하여, 바이어스 전압의 변경량을 나타내는 제어 신호를 전압 공급부(650)에 출력할 수 있다.

이 경우 전압 공급부(650)는 변경된 바이어스 전압을 광 신호 수신부(620)에 바이어스 전압에 인가할 수 있다. 그리고 위와 같은 동작이 반복되면서 온도 보상을 위한 피드백 제어가 수행될 수 있다.

한편 상술한 제1 실시 예는, 기준 신호의 SNR을 산출하는 방식으로 구현될 수 있다.

구체적으로, 상술한 수신 신호는 반사광 신호 및 기준 신호를 포함할 수 있다.

여기서 반사광 신호는, 레이저 모듈(610)에서 조사된 레이저 광 신호가 대상 물체에 의해 반사되어 돌아오는 신호일 수 있다. 이 경우 광 신호 수신부(620)는 반사광 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제1 검출 신호를 출력할 수 있다.

제1 검출 신호는 대상 물체와의 거리 측정에 이용될 수 있다. 구체적으로 제어부(640)는 레이저 광 신호 및 제1 검출 신호의 시간차에 기초하여 대상 물체와의 거리를 획득할 수 있다.

또한 기준 신호는 대상 물체와는 관계 없이 수신되는 신호일 수 있다. 구체적으로 기준 신호는, 레이저 모듈(610)에서 조사된 레이저 광 신호가 대상 물체에 의해 반사되는 것 없이 돌아오는 신호일 수 있다. 이 경우 광 신호 수신부(620)는 기준 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출 신호를 출력할 수 있다.

제2 검출 신호는 기준 SNR의 산출 및 현재 SNR의 산출에 이용될 수 있다.

구체적으로 제어부(640)는 바이어스 전압을 변경하면서 획득한 제2 검출 신호의 크기 및 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 기준 SNR을 획득할 수 있다.

또한 제어부(640)는 제1 바이어스 전압이 인가됨에 따라 검출된 제2 검출 신호의 크기 및 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득하고, 제2 검출 신호를 이용하여 획득한 현재 SNR이 제2 검출 신호를 이용하여 획득한 기준 SNR과 동일해지도록 하는 제2 바이어스 전압이 공급되도록 전압 공급부를 제어할 수 있다.

그리고 제어부(640)는 제2 바이어스 전압이 인가됨에 따라 검출된 제2 검출 신호의 크기 및 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 제2 현재 SNR을 획득할 수 있다. 또한 제2 현재 SNR이 기준 SNR과 동일하면, 제어부(640)는 바이어스 전압의 크기를 유지하여, 제2 바이어스 전압이 공급되도록 전압 공급부를 제어할 수 있다.

또한 제어부(640)는 제2 바이어스 전압이 인가됨에 따라 검출된 제1 검출 신호 및 상기 제1 검출 신호를 야기한 레이저광 신호의 시간 차를 이용하여 대상 물체와의 거리를 획득할 수 있다. 즉 온도 변화가 발생하는 경우, 기준 신호를 이용하여 SNR을 획득하고, 획득한 SNR을 이용하여 바이어스 전압을 제2 바이어스 전압으로 변경 함으로써 온도 보상을 했기 때문에, 온도 변화에도 불구하고 대상 물체와의 거리가 오차 없이 정확하게 측정될 수 있다.

도 11 내지 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 라이다 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

제어부(640)는 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득할 수 있다.

구체적으로 제어부(640)는 바이어스 전압을 변경하면서 획득한, 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득할 수 있다.

더욱 구체적으로 제어부(340)는 바이어스 전압을 변경할 수 있다. 또한 바이어스 전압을 변화시키면서 획득한 검출 신호 및 검출 신호 내 잡음의 크기를 이용하여 제어부(340)는 바이어스 전압이 변화 되는 동안의 SNR들을 산출할 수 있다. 또한 제어부(340)는 바이어스 전압이 변화 되는 동안 산출되는 SNR들을 이용하여, 바이어스 전압이 변화 되는 동안의 바이어스 전압에 대한 SNR의 변화량, 즉 SNR의 변화 기울기를 산출할 수 있다.

그리고 제어부(340)는 바이어스 전압에 대한 SNR의 변화량에 기초하여, SNR의 변화 기울기가 특정 값이 되도록 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

예를 들어 SNR이 최대값(SNR max)을 유지하도록 설정된 것으로 가정하여 설명하면, 제어부(340)는 SNR의 변화 기울기가 0이 되도록 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

도 11을 참고하여 설명하면, 바이어스 전압이 V1인 지점에서의 SNR의 변화 기울기가 양수인 경우, 제어부(340)는 바이어스 전압을 증가시키면서 SNR의 변화 기울기를 계속 산출할 수 있다.

다른 예를 들어, 바이어스 전압이 V2인 지점에서의 SNR의 변화 기울기가 음수인 경우, 제어부(340)는 바이어스 전압을 감소시키면서 SNR의 변화 기울기를 계속 산출할 수 있다.

또한 바이어스 전압을 변경하면서 SNR의 변화 기울기가 0인 지점을 결정한 경우, 제어부(340)는 SNR의 변화 기울기가 0인 지점에 대응하는 바이어스 전압(Vr)으로 변경하도록 전압 공급부(650)를 제어하거나, SNR의 변화 기울기가 0인 지점에 대응하는 바이어스 전압(Vr)을 유지하도록 전압 공급부(650)를 제어할 수 있다.

한편 SNR의 변화 기울기가 0이 되는 지점을 결정하는 것의 의미는, 바이어스 전압을 변경하면서 SNR이 최대값이 되는 지점을 결정하는 것을 의미할 수도 있다.

예를 들어 제1 바이어스 전압으로 검출 신호를 증폭하는 중 제1 SNR이 획득되었고, 제1 바이어스 전압보다 더 작은 제2 바이어스 전압으로 변경한 후 획득한 제2 SNR이 제1 SNR 보다 큰 경우, 제어부(640)는 바이어스 전압을 더 낮출 수 있다. 그리고 제2 바이어스 전압보다 더 작은 제3 바이어스 전압으로 변경한 후 획득한 제3 SNR이 제2 SNR보다 작은 경우, 제어부(640)는 제2 SNR을 최대값으로 결정하고 제2 바이어스 전압을 SNR을 최대로 만드는 바이어스 전압으로 결정할 수 있다. 이 경우 제어부(640)는 제2 바이어스 전압을 유지하도록 전압 공급부(650)를 제어할 수 있다.

또 다른 예를 들어 제1 바이어스 전압으로 검출 신호를 증폭하는 중 제1 SNR이 획득되었고, 제1 바이어스 전압보다 더 작은 제2 바이어스 전압으로 변경한 후 획득한 제2 SNR이 제1 SNR 보다 작은 경우, 제어부(640)는 바이어스 전압을 다시 높힐 수 있다. 그리고 제1 바이어스 전압보다 더 큰 제3 바이어스 전압으로 변경한 후 획득한 제3 SNR이 제1 SNR보다 작은 경우, 제어부(640)는 제1 SNR을 최대값으로 결정하고, 제1 바이어스 전압을 계속 유지하도록 전압 공급부(650)를 제어할 수 있다.

본 라이다 시스템은, 바이어스 전압의 변경에 따른 SNR 그래프를 이용하여, 검출 신호의 SNR이 항상 최대값을 유지하도록 제어할 수 있다. 이에 따라 외란으로 인하여 외부 노이즈가 변경되거나 온도의 변화에도 불구하고, 검출 신호의 SNR이 항상 최대값이 되기 때문에, 광 신호 수신부(620)의 온도가 일정하게 유지되는 것과 같은 효과를 달성할 수 있다. 이에 따라 외부 노이즈의 변경 또는 온도의 변화에도 불구하고 대상 물체와의 거리를 정확하게 측정할 수 있다.

한편, 제어부(640)는 특정 이벤트가 발생하면 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득할 수 있다.

구체적으로 제어부(640)는 라이다 시스템(600)의 전원이 턴 온(turn on)되거나 라이다 시스템(600)을 이용한 거리 측정이 시작된 경우(예를 들어 거리 측정의 시작 입력이 수신된 경우), 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고 SNR의 변화 기울기에 기초하여 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

즉 라이다 시스템은, 거리 측정을 시작하기 이전에 미리, 장소나 외부 환경에 따라 달라지는 외부 노이즈 및 온도를 반영하여 SNR이 최대가 되는 지점 및 이에 대응하는 바이어스 전압을 결정하고, 거리 측정 중 외부 노이즈나 온도 변화에 따른 보상을 수행할 수 있다.

또한 제어부(640)는 현재 SNR의 기 설정된 값 이상의 변화가 있는 경우 또는 잡음의 크기가 기 설정된 값 이상 변경된 경우, 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고 SNR의 변화 기울기에 기초하여 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

구체적으로, 온도 또는 외란에 의한 외부 노이즈는 거리 측정이 수행되고 있는 중에 변경될 수 있다. 이 경우 제어부(640)는 이전 SNR로부터 현재 SNR의 기 설정된 값 이상의 변화, 또는 이전 잡음의 크기로부터 현재 잡음의 크기의 기 기설정된 값 이상의 변화를 통하여, 온도의 변경 또는 외란의 발생 여부를 판단할 수 있다.

그리고 현재 SNR의 기 설정된 값 이상의 변화가 있는 경우 또는 잡음의 크기가 기 설정된 값 이상 변경된 경우, 제어부(640)는 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고 SNR의 변화 기울기가 0이 되도록 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

이에 따라 라이다 시스템은, 온도 조건이 변화하거나 외부 노이즈가 변경되는 등의 환경에서도 SNR을 최대로 유지함으로써, 강건한 온도 보상을 수행하고 오작동을 방지할 수 있다.

이 밖에도 새로운 셋팅을 위한 사용자 입력이 수신되는 경우, 또는 기 설정된 시간 단위로, 제어부(640)는 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고 SNR의 변화 기울기가 0이 되도록 바이어스 전압을 변경할 수 있다. 또한 기 설정된 시간 단위로 SNR의 변화 기울기를 획득하는 것 없이, 기준 신호를 이용하여 거리 측정을 하는 중 계속적으로 SNR의 변화 기울기를 획득하여 바이어스 전압을 변경할 수도 있다.

도 12는 본 발명의 실시 예에 따른, 라이다 시스템의 제2 실시 예의 제어 블록도를 도시한 도면이다.

특정 이벤트가 발생하면, 바이어스 전압 제어부(646)는 바이어스 전압을 변경하고 변경된 바이어스 전압을 광 신호 수신부(620)에 인가할 수 있다.

한편, 기존의 온도 조건이나 외부 노이즈가 그대로 유지되는 경우 SNR의 기울기가 0이 되는 지점은 변경되지 않는다. 또한 기존의 온도 조건이나 외부 노이즈는 급격한 변화보다는 점진적인 변화가 있을 가능성이 높기 때문에, SNR의 기울기가 0이 되는 지점 역시 작은 변화만 있을 가능성이 높다.

따라서 바이어스 전압 제어부(646)는 기존의 바이어스 전압을 기 설정된 범위 이내에서 변경하고, 기 설정된 범위 이내에서 변경된 바이어스 전압을 광 신호 수신부(620)에 인가할 수 있다.

광 신호 수신부(620)는, 레이저 광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출 신호를 출력할 수 있다.

이 경우 증폭부(660)는 검출 신호를 증폭하여 출력할 수 있으며, 예를 들어 증폭부(660)는 트랜스 임피던스 증폭기(Trans Impedance Amplifier) 일 수 있다. 다만 증폭부(660)는 생략되어도 무방하다.

한편 검출부(630)는 신호 검출부(633) 및 잡음 검출부(636)를 포함할 수 있다.

여기서 신호 검출부(633)는, 검출 신호의 피크값을 결정하고, 검출 신호가 피크값을 나타내는 지점에서의 검출 신호의 크기를 산출할 수 있다.

또한 잡음 검출부(636)는 검출 신호 내 존재하는 잡음의 크기를 산출할 수 있다.

한편 제어부(640)는 SNR 측정부(642), 기울기 측정부(644) 및 바이어스 전압 제어부(646)를 포함할 수 있다.

SNR 측정부(642)는 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 존재하는 잡음의 크기에 기초하여 SNR을 산출할 수 있다.

한편 기울기 측정부(644)는, 기존의 SNR 및 바이어스 전압이 변경된 후의 SNR을 이용하여, SNR의 변화 기울기를 산출할 수 있다.

한편 바이어스 전압 제어부(646)는, SNR의 변화 기울기 및 SNR의 기준 변화 기울기(예를 들어 SNR의 크기가 최대가 되는 지점을 유지하도록 설정한 경우, SNR의 기준 변화 기울기는 0)의 차에 기초하여, 바이어스 전압의 변경량을 나타내는 제어 신호를 전압 공급부(650)에 출력할 수 있다.

라이다 시스템은, 이와 같은 과정을 반복하면서 SNR의 변화 기울기가 0이 되는 지점을 산출하고, SNR의 변화 기울기가 0이 되는 지점이 산출되면 SNR의 변화 기울기가 0이 되는 지점에 대응하는 바이어스 전압을 공급할 수 있다.

한편 상술한 제2 실시 예는, 기준 신호의 SNR의 기울기를 산출하는 방식으로 구현될 수 있다.

구체적으로, 상술한 수신 신호는 반사광 신호 및 기준 신호를 포함할 수 있다.

여기서 반사광 신호는, 레이저 모듈(610)에서 조사된 레이저 광 신호가 대상 물체에 의해 반사되어 돌아오는 신호일 수 있다. 이 경우 광 신호 수신부(620)는 반사광 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제1 검출 신호를 출력할 수 있다.

제1 검출 신호는 대상 물체와의 거리 측정에 이용될 수 있다. 구체적으로 제어부(640)는 레이저 광 신호 및 제1 검출 신호의 시간차에 기초하여 대상 물체와의 거리를 획득할 수 있다.

또한 기준 신호는 대상 물체와는 관계 없이 수신되는 신호일 수 있다. 구체적으로 기준 신호는, 레이저 모듈(610)에서 조사된 레이저 광 신호가 대상 물체에 의해 반사되는 것 없이 돌아오는 신호일 수 있다. 이 경우 광 신호 수신부(620)는 기준 신호를 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출 신호를 출력할 수 있다.

제2 검출 신호는 SNR의 기울기 산출에 이용될 수 있다.

구체적으로 제어부(640)는 바이어스 전압을 변경하면서 획득한 제2 검출 신호의 크기 및 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 제2 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득할 수 있다.

또한 제어부(640)는 제2 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 이용하여, 제2 검출 신호의 SNR의 변화 기울기가 0이 되도록 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

그리고 바이어스 전압의 변경에 따라 제2 검출 신호의 SNR의 변화 기울기가 0이 되면, 제어부(640)는 제2 검출 신호의 SNR의 변화 기울기가 0이 되는 지점에 대응하는 바이어스 전압을 유지하도록 전압 공급부(650)를 제어할 수 있다.

또한 제어부(640)는 제2 검출 신호의 SNR의 변화 기울기가 0이 되도록 하는 바이어스 전압이 공급되는 중, 제1 검출 신호 및 제1 검출 신호를 야기한 레이저광 신호의 시간 차를 이용하여 대상 물체와의 거리를 획득할 수 있다. 즉 온도가 변경되는 경우에도, SNR을 최대로 유지하면서 온도 보상을 했기 때문에, 온도 변화에도 불구하고 대상 물체와의 거리가 오차 없이 정확하게 측정될 수 있다.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른, 기준 신호의 획득 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 신호의 크기 및 노이즈의 크기를 이용하여 SNR을 산출함으로써 온도 보상을 하게 된다. 따라서 신호의 크기가 온도 변수에 의해서만 변경이 되어야, 정확한 온도 보상이 가능하다.

다만 대상 물체에서 반사된 후 다시 라이다 시스템으로 돌아오는 광 신호의 크기는 대상 물체의 반사율에 따라 상이하기 때문에, 이를 이용하여 SNR을 산출하는 경우에는 오차가 발생할 수 있다.

따라서 대상물체가 무엇인지에 관계 없이 온도에 의해서만 크기가 변하는 펄스 신호를 생성할 필요가 있으며, 이하에서는 온도에 의해서만 크기가 변하는 기준 신호에 대해서 설명한다.

도 13은 본 발명의 실시 예에 따른, 기준 신호를 획득하기 위한 라이다 시스템의 제1 광학계(1300)를 도시한 도면이다.

도 13을 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기준 신호를 획득하기 위한 제1 광학계(1300)는, 레이저 모듈(1310), 콜리메이터(1330), 빔 스플리터(1340), 기준 신호 반사기(1345), 집광 렌즈(1350) 및 광 신호 수신부(1320)를 포함할 수 있다.

레이저 모듈(1310)은 제어부(640)의 제어 하에, 레이저 광 신호를 조사할 수 있다. 한편 레이저 광 신호(S1)는 콜리메이터(1330)를 거쳐 빔 스플리터(beam splitter) (1340)로 조사될 수 있다.

한편 빔 스플리터(1340)는 레이저 광 신호(S1)를 대상 물체(2000)로 향하는 광 신호(S3) 및 기준 신호(S2)로 분리할 수 있다.

구체적으로 빔 스플리터(1340)는 조사된 레이저 광 신호(S1)의 일부는 투과하고, 다른 일부는 반사함으로써, 레이저 광 신호를 대상 물체(2000)로 향하는 광 신호(S3) 및 광 신호 수신부(1320)로 향하는 기준 신호(S2)로 분리할 수 있다. 여기서 기준 신호(S2)는 광 신호 수신부(1320)로 직접 향할 수도 있으며, 다른 광학 장치를 통하여 경로가 변경되면서 광 신호 수신부(1320)로 향할 수도 있다.

한편 기준 신호(S2)는 기준 신호 반사기(1345) 및 집광 렌즈(1350)를 거쳐 광 신호 수신부(1320)에서 수신될 수 있다. 이 경우 광 신호 수신부(1320)는 기준 신호(S2)를 검출하고 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출 신호를 출력할 수 있다.

또한 대상 물체(2000)로 향하는 광 신호(S3)가 대상 물체(2000)에서 반사된 반사광 신호(S4) 역시, 집광 렌즈(1350)를 거쳐 광 신호 수신부(1320)에서 수신될 수 있다. 이 경우 이 경우 광 신호 수신부(1320)는 반사광 신호(S4)를 검출하고 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제1 검출 신호를 출력할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시 예에 따른, 레이저 광 신호(S1), 기준 신호(S2) 및 반사광 신호(S4)를 도시한 도면이다.

대상물체마다 반사율이 다르기 때문에, 반사광 신호(S4)는 어느 대상물체에서 반사된 것인지에 따라 그 크기가 상이할 수 있다.

다만 기준 신호(S2)는 대상 물체(2000)와는 관계 없이(즉 대상 물체에서 반사되는 것 없이) 돌아오는 신호이기 때문에, 대상 물체의 반사율과는 관계 없이 온도에 의해서 신호의 크기가 변경될 수 있다.

따라서 기준 신호를 이용하는 경우, 온도 보상의 정확성이 향상될 수 있다.

한편 라이다 시스템(600)은 제1 광학계(1300)를 포함하며, 대상 물체(2000)는 라이다 시스템(600)과 이격된 장소에 위치한다.

따라서 레이저 광 신호(S1)가 조사된 후 먼저 기준 신호(S2)가 수신될 수 있으며, 그 다음에 반사광 신호(S4)가 수신될 수 있다.

이 경우 제어부(640)는 레이저 광 신호(S1)가 조사된 후 기 설정된 시간 안에 수신된 신호를 기준 신호(S2)인 것으로 결정할 수 있다.

예를 들어 레이저 광 신호(S1)가 제1 시간(tref)에 조사되었고, 특정 신호가 제1 시간(tref) 이후 기 설정된 시간이 경과하지 않는 제2 시간(t1)에 수신된 경우, 제어부(640)는 수신된 특정 신호를 기준 신호인 것으로 결정할 수 있다. 이 경우 제어부(640)는 기준 신호를 증폭한 제2 증폭 신호를 이용하여 SNR을 산출할 수 있다.

한편 제어부(640)는 레이저 광 신호(S1)가 조사된 후 기 설정된 시간이 경과한 후에 수신된 신호를 반사광 신호(S4)인 것으로 결정할 수 있다.

예를 들어 레이저 광 신호(S1)가 제1 시간(tref)에 조사되었고, 특정 신호가 제1 시간(tref) 이후 기 설정된 시간이 경과한 이후인 제3 시간(t2)에 수신된 경우, 제어부(640)는 수신된 특정 신호를 반사광 신호인 것으로 결정할 수 있다. 이 경우 제어부(640)는 제1 시간(tref) 및 제3 시간(t2)의 시간차를 이용하여 대상 물체(2000)와의 거리를 산출할 수 있다.

본 발명은 대상 물체와의 종류와 관계 없이 온도에 따라 변하는 기준 신호를 이용하여 SNR을 측정함으로써, 온도 변화에 따른 보상을 정확하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은, 수신신호가 수신된 시간을 이용하여 기준 신호와 반사광 신호를 구분하기 때문에, 하나의 광 신호 수신부를 이용하여 SNR 측정 및 거리 측정을 동시에 수행할 수 있는 장점이 있다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따른, 기준 신호를 획득하기 위한 라이다 시스템의 제2 광학계(1500)를 도시한 도면이다.

도 15를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기준 신호를 획득하기 위한 제2 광학계(1300)는, 레이저 모듈(1310), 콜리메이터(1330), 스캐닝 미러(1510), 집광 렌즈(1350) 및 광 신호 수신부(1320)를 포함할 수 있다.

레이저 모듈(1310)은 제어부(640)의 제어 하에, 레이저 광 신호를 조사할 수 있다. 한편 레이저 광 신호(S1)는 콜리메이터(1330)를 거쳐 스캐닝 미러(1510)로 조사될 수 있다.

한편 스캐닝 미러(1510)는 회전축을 중심으로 회전하며 레이저 광 신호(S1)를 반사할 수 있다.

이 경우 스캐닝 미러(1510)는, 레이저 광 신호(S1)가 스캐닝 미러(1510)에서 반사된 후 대상 물체(2000)로 향하는 광 신호(S3) 및 레이저 광 신호(S1)가 스캐닝 미러(1510)에서 반사된 후 광 신호 수신부(1320)로 향하는 기준 신호(S2)를 생성할 수 있다.

한편 기준 신호(S2)는 집광 렌즈(1350)를 거쳐 광 신호 수신부(1320)에서 수신될 수 있다. 이 경우 광 신호 수신부(1320)는 기준 신호(S2)를 검출하고 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출 신호를 출력할 수 있다.

또한 대상 물체(2000)로 향하는 광 신호(S3)가 대상 물체(2000)에서 반사된 후 스캐닝 미러(1510)에서 다시 반사된 반사광 신호(S4) 역시, 집광 렌즈(1350)를 거쳐 광 신호 수신부(1320)에서 수신될 수 있다. 이 경우 이 경우 광 신호 수신부(1320)는 반사광 신호(S4)를 검출하고 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제1 검출 신호를 출력할 수 있다.

그리고 대상 물체(2000)와는 관계 없이(즉 대상 물체에서 반사되는 것 없이) 돌아오는 기준 신호(S2)를 이용하여, 라이다 시스템은 온도 보상을 수행할 수 있다.

한편 라이다 시스템(600)은 제2 광학계(1500)를 포함하며, 대상 물체(2000)는 라이다 시스템(600)과 이격된 장소에 위치한다.

따라서 레이저 광 신호(S1)가 조사된 후 먼저 기준 신호(S2)가 수신될 수 있으며, 그 다음에 반사광 신호(S4)가 수신될 수 있다.

이 경우 제어부(640)는 레이저 광 신호(S1)가 조사된 후 기 설정된 시간 안에 수신된 신호를 기준 신호(S2)인 것으로 결정할 수 있다. 그리고 기준 신호(S2)를 증폭한 제2 검출 신호를 이용하여 SNR의 크기 및 SNR의 기울기 측정이 수행될 수 있다.

한편 제어부(640)는 레이저 광 신호(S1)가 조사된 후 기 설정된 시간이 경과한 후에 수신된 신호를 반사광 신호(S4)인 것으로 결정할 수 있다. 그리고 라이다 시스템은 반사광 신호(S4)를 이용하여 거리 측정을 수행할 수 있다.

한편 제어부(640)는 동일한 각도에서 측정된 SNR 들을 이용하여, 기준 SNR과 현재 SNR의 차를 산출하거나 SNR의 기울기를 산출할 수 있다.

구체적으로 스캐닝 미러(1510)를 장착한 라이다 시스템은, 스캐닝 미러(1510)를 회전 시켜가면서 주변의 대상 물체와의 거리를 측정하는 방식이다. 그리고 기준 신호의 크기는 스캐닝 미러(1510)의 각도마다 상이할 수 있다.

따라서 제어부(640)는 스캐닝 미러(1510)의 회전각에 기초하여, 동일한 회전각에서 검출된 기준 신호 들을 이용하여 SNR의 비교를 수행할 수 있다.

예를 들어, 제1 회전각에서 수신된 기준 신호를 이용하여 산출된 제1 SNR, 제2 회전각에서 수신된 기준 신호를 이용하여 산출된 제2 SNR 및 제3 회전각에서 수신된 기준 신호를 이용하여 산출된 제3 SNR이 저장부에 저장되어 있을 수 있다.

이 경우 제어부(640)는, 스캐닝 미러(1510)의 현재 회전각에 대한 정보를 획득할 수 있다. 그리고 스캐닝 미러(1510)의 현재 회전각이 제1 회전각인 경우, 제어부(640)는 제1 회전각에서 수신된 기준 신호를 이용하여 제4 SNR을 산출하고, 상기 제4 SNR을 상기 제1 SNR과 비교할 수 있다. 또한 스캐닝 미러(1510)의 현재 회전각이 제2 회전각인 경우, 제어부(640)는 제2 회전각에서 수신된 기준 신호를 이용하여 제5 SNR을 산출하고, 상기 제5 SNR을 상기 제2 SNR과 비교할 수 있다. 또한 스캐닝 미러(1510)의 현재 회전각이 제3 회전각인 경우, 제어부(640)는 제3 회전각에서 수신된 기준 신호를 이용하여 제6 SNR을 산출하고, 상기 제6 SNR을 상기 제3 SNR과 비교할 수 있다. 그리고 비교 결과에 기초하여 제어부(640)는 SNR이 최대값을 유지하도록 바이어스 전압을 제어할 수 있다.

이와 같이 본 실시 예에 따르면, 회전식 스캐닝 미러에서 반사되어 광 신호 수신부로 돌아오는 광 신호를 기준 신호로 이용함으로써, 레이저 광 신호의 분배를 위한 광학계의 구성 없이도 기준 신호를 획득할 수 있는 장점이 있다.

한편 본 발명은 기준 신호 및 기준 신호를 증폭한 제2 검출 신호를 이용하여 SNR을 획득하는데 한정되지 아니하며, SNR은 반사광 신호를 이용하여 획득될 수도 있다. 즉, 앞서 기준 신호 및 제2 검출 신호를 이용하여 수행되는 모든 기능은, 반사광 신호 및 제1 검출 신호를 이용하여 수행될 수도 있다.

예를 들어, 제어부(640)는 레이저광 신호 및 제1 검출 신호의 시간차에 기초하여 대상 물체와의 거리를 획득할 수 있다. 또한 제어부(640)는 제1 검출 신호의 크기 및 제1 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득하고, 현재 SNR에 기초하여 바이어스 전압을 변경할 수 있다. 또한 제어부(640)는 바이어스 전압을 변경하면서 획득한 제1 검출 신호의 크기 및 제1 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 기준 SNR을 획득할 수 있다. 또한 제어부(640)는 제1 검출신호의 크기 및 제1 검출신호 내 잡음의 크기에 기초하여 제1 검출신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고, SNR의 변화 기울기에 기초하여 바이어스 전압을 변경할 수 있다.

한편, 제어부(640)는 일반적으로 장치의 제어를 담당하는 구성으로, 중앙처리장치, 마이크로 프로세서, 프로세서 등의 용어와 혼용될 수 있다.

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.

610: 레이저 모듈 620: 광 신호 수신부
630: 검출부 640: 제어부
650: 전압 공급부

Claims (17)

1. 레이저광 신호를 이용하여 대상 물체와의 거리를 획득하기 위한 라이다 장치로서,
   바이어스 전압을 인가하는 전압 공급부;
   레이저광 신호를 조사하는 레이저 모듈;
   상기 레이저광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 검출하고, 상기 수신 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출신호를 출력하는 광 신호 수신부;
   상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출하는 검출부; 및
   상기 레이저광 신호 및 상기 검출 신호의 시간차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득하고, 상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 현재 SNR을 획득하고, 상기 현재 SNR에 기초하여 상기 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 수신 신호는
   상기 레이저광 신호가 상기 대상물체에 의해 반사된 반사광 신호 및 상기 대상 물체와는 관계 없이 수신되는 기준 신호를 포함하고,
   상기 광 신호 수신부는,
   상기 반사광 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제1 검출 신호 및 상기 기준 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출 신호를 출력하고,
   상기 제어부는,
   상기 레이저광 신호 및 상기 제1 검출 신호의 시간 차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득하는
   라이다 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 현재 SNR이 기준 SNR과 동일해지도록 하는 바이어스 전압이 공급되도록 상기 전압 공급부를 제어하는
   라이다 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 기준 SNR은,
   상기 라이다 장치의 현재 구동 환경에서의 신호 대 잡음비의 최대값인
   라이다 장치.
   
4. 삭제
5. 제 2항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 바이어스 전압을 변경하면서 획득한 상기 제2 검출 신호의 크기 및 상기 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 상기 기준 SNR을 획득하는
   라이다 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제2 검출 신호의 크기 및 상기 제2 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 상기 현재 SNR을 획득하는
   라이다 장치.
   
7. 레이저광 신호를 이용하여 대상 물체와의 거리를 획득하기 위한 라이다 장치로서,
   바이어스 전압을 인가하는 전압 공급부;
   레이저광 신호를 조사하는 레이저 모듈;
   상기 레이저광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 검출하고, 상기 수신 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출 신호를 출력하는 광 신호 수신부;
   상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출하는 검출부; 및
   상기 레이저광 신호 및 상기 검출 신호의 시간차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득하고, 상기 검출신호의 크기 및 상기 검출신호 내 잡음의 크기에 기초하여 상기 검출신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고, 상기 SNR의 변화 기울기에 기초하여 상기 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부를 포함하는
   라이다 장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 SNR의 변화 기울기가 0이 되도록 상기 바이어스 전압을 변경하는
   라이다 장치.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 수신 신호는,
   상기 레이저광 신호가 대상 물체에 의해 반사된 반사광 신호 및 상기 대상 물체와는 관계 없이 수신되는 기준 신호를 포함하고,
   상기 광 신호 수신부는,
   상기 반사광 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제1 검출신호 및 상기 기준 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 제2 검출신호를 출력하고,
   상기 제어부는,
   상기 레이저광 신호 및 상기 제1 검출 신호의 시간차에 기초하여 상기 대상 물체와의 거리를 획득하는
   라이다 장치.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바이어스 전압을 변경하면서 획득한, 상기 제2 검출 신호의 크기 및 상기 제2 검출 신호의 잡음의 크기에 기초하여, 상기 SNR의 변화 기울기를 획득하는
    라이다 장치.
    
11. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    특정 이벤트가 발생하면 상기 검출 신호의 SNR의 변화 기울기를 획득하고,
    상기 특정 이벤트는,
    상기 라이다 장치의 전원의 턴 온(turn on), 거리 측정의 시작, 기준 SNR의 설정을 위한 사용자 입력의 수신, 상기 검출 신호의 SNR의 기 설정된 값 이상의 변경 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기의 기 설정된 값 이상의 변경 중 적어도 하나인
    라이다 장치.
    
12. 제 9항에 있어서,
    상기 레이저 광 신호를 상기 대상 물체로 향하는 광 신호 및 상기 기준 신호로 분리하는 빔 스플리터를 더 포함하는
    라이다 장치.
    
13. 제 9항에 있어서,
    회전축을 중심으로 회전하며 상기 레이저 광 신호를 반사함으로써, 상기 대상 물체로 향하는 광 신호 및 상기 기준 신호를 생성하는 스캐닝 미러를 더 포함하는
    라이다 장치.
    
14. 레이저광 신호를 이용하여 대상 물체와의 거리를 획득하기 위한 라이다 장치로서,
    바이어스 전압을 인가하는 전압 공급부;
    레이저광 신호를 조사하는 레이저 모듈;
    상기 레이저광 신호에 의해 야기된 수신 신호를 검출하고, 상기 수신 신호를 상기 바이어스 전압에 대응하는 증폭률로 증폭한 검출 신호를 출력하는 광 신호 수신부;
    상기 검출 신호의 크기 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기를 검출하는 검출부; 및
    상기 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는
    제1 기준 SNR을 획득하며, 검출 신호의 크기 및 잡음의 크기에 기초하여 제1 현재 SNR을 획득하고, 상기 제1 기준 SNR 및 상기 제1 현재 SNR의 차이에 기초하여 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하며,
    특정 이벤트 발생시 제2 기준 SNR을 획득하며, 검출 신호의 크기 및 잡음의 크기에 기초하여 제2 현재 SNR을 획득하고, 상기 제2 기준 SNR 및 제2 현재 SNR의 차이에 기초하여 바이어스 전압을 변경하도록 상기 전압 공급부를 제어하는
    라이다 장치.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 제어부는 바이어스 전압을 변경하면서 획득한 검출 신호의 크기 및 검출 신호 내 잡음의 크기에 기초하여 제1 및 제2 기준 SNR을 획득하는
    라이다 장치.
    
16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는 복수의 바이어스 전압에 대응하는 복수의 SNR을 획득하며, 상기 복수의 SNR 중 특정 SNR을 기준 SNR로 설정하는
    라이다 장치.
    
17. 제 14항에 있어서,
    상기 특정 이벤트는 상기 라이다 장치의 전원의 턴 온(turn on), 거리 측정의 시작, 기준 SNR의 설정을 위한 사용자 입력의 수신, 상기 검출 신호의 SNR의 기 설정된 값 이상의 변경 및 상기 검출 신호 내 잡음의 크기의 기 설정된 값 이상의 변경, 기 설정된 시간의 도과 중 적어도 하나인
    라이다 장치.

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