KR102283233B1

KR102283233B1 - 라이다 장치 및 라이다의 신호 처리 방법

Info

Publication number: KR102283233B1
Application number: KR1020180148458A
Authority: KR
Inventors: 김윤지; 허아름
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2021-07-29
Also published as: KR20200062729A

Abstract

본 발명은 감지 성능을 개선할 수 있는 라이다 장치 및 라이다의 신호 처리 방법에 관한 것으로서, 거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부; 상기 조사광에 의해 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 상기 수광부 또는 주변 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 온도 측정부에서 측정된 온도 신호에 따라 보상된 발광 제어 신호를 상기 발광부에 인가하는 온도 보상 발광 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

라이다 장치 및 라이다의 신호 처리 방법{LIDAR apparatus and its signal processing method}

본 발명은 라이다 장치 및 라이다의 신호 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감지 성능을 개선할 수 있는 라이다 장치 및 라이다의 신호 처리 방법에 관한 것이다.

라이다(LIDAR: Light Detection And Ranging)는 레이저광을 쏘고 난 후 장애물에 반사되어 되돌아온 반사파를 수신하여 레이저의 traveling time을 통해 장애물까지의 거리를 계산하는 센서의 일종이다.

이러한, 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.

라이다의 주요 성능 지표는 최대/최소 측정 거리, 거리 분해능, 수평 시야각, 수직 시야각, 각도 분해능 등이 있을 수 있다.

최근, 레이저의 steering 각도를 넓혀 라이다의 시야각 성능을 향상시키기 위해 모터 회전, 초소형 미러, Optical Phased Array, VCSEL array 등의 기술 개발이 이루어지고 있다.

현재 가장 많이 사용되는 모터 회전 기술의 경우 수평 시야각을 넓히는 것은 용이하나, 수직 시야각을 넓히기 위해서는 여러 개의 레이저 다이오드를 사용하거나, 프리즘 광학계를 사용할 수 밖에 없다.

프리즘 광학계는 레이저 출력 분산으로 인해 거리 측정 성능이 제한되기 때문에 여러 개의 다채널 레이저 다이오드를 사용하는 방식이 주로 사용되고 있다.

이러한 기존의 라이다 장치는, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드에서 일정하게 고정된 길이의 펄스를 인가하는 것으로서, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 센싱 환경의 온도가 기준 온도 범위 이내인 경우, 포토 다이오드에서 수광되는 반사광에 대한 전기적 신호, 즉 수신 펄스의 세기가 정상 세기를 갖게 되지만, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 센싱 환경의 온도가 기준 온도 범위를 벗어나는 경우, 특히 기준 온도 보다 낮아지는 저온 환경인 경우, 포토 다이오드의 발생 전하량의 감소 현상으로 인해 광민감도가 떨어져서 수광되는 반사광에 대한 전기적 신호, 즉 수신 펄스의 세기가 비정상적으로 낮아지는 경향을 갖는다. 또는 기준 온도 보다 높아지는 고온 환경인 경우에는 반대로 수신 펄스의 세기가 비정상적으로 높아질 수도 있다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 기존의 라이다 장치는, 센싱 환경의 온도가 기준 온도 범위를 벗어나는 경우, 수신된 비정상 펄스가 거리 측정에 사용될 수 있는 최소 수광 신호의 임계치(Threshold)에 도달되지 못하고, 이로 인하여 라이다 장치의 감지 성능이 온도 환경에 따라 떨어지거나 균일도가 떨어지거나 센서의 민감도가 저하되는 등의 문제점들이 있었다.

본 발명의 사상은, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 온도를 측정하고 측정된 온도에 따라 발광부, 즉 레이저 다이오드에 인가되는 펄스의 세기나, 펄스폭이나, 펄스 길이나, 펄스 인가 시간 등을 보상하여 다양한 온도 환경하에서도 센서의 감지 성능을 균일하게 하여 센서의 성능 및 민감도를 개선할 수 있게 하는 라이다 장치 및 라이다의 신호 처리 방법을 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 라이다 장치는, 거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부; 상기 조사광에 의해 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 상기 수광부 또는 주변 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 온도 측정부에서 측정된 온도 신호에 따라 보상된 발광 제어 신호를 상기 발광부에 인가하는 온도 보상 발광 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 온도 보상 발광 제어부는, 상기 발광부에 인가되는 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 펄스 인가 시간 또는 펄스폭을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 온도 보상 발광 제어부는, 기준 펄스를 생성하는 기준 펄스 생성부; 및 상기 온도 신호에 따라 상기 기준 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 DLL(Delay Lock Loop)를 이용하여 펄스 인가 시간 또는 펄스폭을 가변적으로 제어하는 DLL부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 온도 보상 발광 제어부는, 상기 펄스 인가 시간의 정수를 저장하는 정수부; 상기 펄스 인가 시간의 소수를 저장하는 소수부; 및 상기 정수부와 상기 소수부의 연산값에 따라 펄스 신호를 출력하는 연산 회로부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 발광부는 차량에 설치되는 적어도 하나의 레이저 다이오드이고, 상기 수광부는 차량에 설치되는 적어도 하나의 포토 다이오드이며, 상기 온도 보상 발광 제어부는, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도 신호가 기준 온도 범위를 벗어나면, 상기 수광부에 수광되는 수신 펄스의 세기를 높여서 임계치(Threshold)를 초과할 수 있도록 상기 레이저 다이오드의 출력을 보강하는 보강 제어 신호를 출력할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 온도 보상 발광 제어부는, 상기 발광부에 인가되는 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 펄스 피크치를 제어할 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 라이다의 신호 처리 방법은, 수광부 또는 주변 온도 정보를 수신하는 단계; 측정된 온도에 따라 보상된 필요 펄스 인가 시간 또는 필요 펄스 세기를 선정하는 단계; 보상된 상기 필요 펄스 인가 시간 동안 펄스파를 생성하거나 또는 필요 펄스 세기의 펄스파를 생성하는 단계; 및 생성된 상기 펄스파에 의해 발광부를 구동하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 온도에 따라 발광부, 즉 레이저 다이오드에 인가되는 펄스의 세기나, 펄스폭이나, 펄스 길이나, 펄스 인가 시간 등을 보상하여 다양한 온도 환경하에서도 센서의 감지 성능을 균일하게 하여 센서의 성능 및 민감도를 개선할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 기존의 라이다 장치의 송신 펄스와 수신 펄스를 개념적으로 나타내는 그래프이다.
도 2는 기존의 라이다 장치의 수신 펄스와 비정상 펄스를 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치를 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 라이다 장치의 온도 보상 발광 제어부를 보다 구체적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 도 4의 라이다 장치의 온도 보상 발광 제어부에서 출력된 펄스의 펄스 인가 시간별 파워의 세기의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다의 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 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.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

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.

이하, 본 발명의 여러 실시예들에 따른 라이다 장치 및 라이다의 신호 처리 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치(100)를 개략적으로 나타내는 개략도이다. 그리고, 도 4는 도 3의 라이다 장치(100)의 온도 보상 발광 제어부(40)를 보다 구체적으로 나타내는 개념도이다.

먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치(100)는, 크게 발광부(10)와, 수광부(20)와, 온도 측정부(30) 및 온도 보상 발광 제어부(40)를 포함할 수 있다.

예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(10)는, 거리측정용 조사광(L1)을 발생시키는 것으로서, 더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 발광부(10)는 차량에 설치되는 적어도 하나의 레이저 다이오드일 수 있다.

또한, 여기서, 상기 레이저 다이오드는, 레이저 동작을 시키기 위한 전극을 2개 가지고 있는 반도체 레이저일 수 있다. 더욱 구체적으로, 레이저 다이오드는, 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.

또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수광부(20)는, 상기 조사광(L1)에 의해 대상물로부터 반사된 측정용 반사광(L2)을 수광할 수 있는 것으로서, 더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 수광부(20)는 차량에 설치되는 적어도 하나의 포토 다이오드일 수 있다.

여기서, 상기 포토 다이오드는 이미지 센서의 일종으로서, 1차원 또는 2차원 이상의 광학 정보를 전기신호로 변환하는 장치이다. 이미지 센서의 종류는 크게 나누어 촬상관과 고체 촬상 소자로 분류된다. 촬상관은 텔레비전을 중심으로 하여 화상처리기술을 구사한 계측, 제어, 인식 등에서 널리 상용되며 응용 기술이 발전되었다. 시판되는 고체 이미지 센서는 MOS(metal-oxidesemiconductor)형과 CCD(charge coupled device)형의 2종류가 있다.

CMOS 이미지 센서는 CMOS 제조 기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적신호로 변환시키는 소자로서, 화소수 만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하고 있다. CMOS 이미지 센서는, 종래 이미지센서로 널리 사용되고 있는 CCD 이미지센서에 비하여 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하며, 신호처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조 단가를 낮출 수 있고, 전력 소모 또한 크게 낮다는 장점을 지니고 있다.

본 발명은 이러한 다양한 종류의 이미지 센서들이 상기 수광부(20)에 모두 적용될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 온도 측정부(30)는, 상기 수광부(20) 또는 주변 온도를 측정하는 것으로서, 이러한 상기 온도 측정부(30)는 상기 수광부(20)와 인접된 부분, 예컨대, 포토 다이오드가 설치된 기판이나 기타 차량 구조물 등에 설치되는 접촉식 또는 비접촉식 온도 센서일 수 있다. 그러나, 그 설치 장소는 반드시 수광부(20)에만 국한되지 않고 그 인근이나 주변의 온도나 차량의 외부 또는 내부에 설치되어 주변의 온도를 상대적 또는 절대적으로 측정할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 온도 센서란 온도를 전압이나 저항 변화과 같은 전기 신호로 변환할 수 있는 것으로서, 크게 비접촉식과 접촉식으로 나눌 수 있고, 접촉식은 측정 대상물에 온도 센서를 직접 접촉시키는 방법으로 온도를 측정하고, 비접촉식은 측정 대상물에서 방사되는 열을 측정할 수 있다.

또한, 비접촉식은 접촉식으로 사용할 수 없는 곳에 사용되며 아주 멀리 떨어진 온도 측정도 가능하지만 방사 에너지 등을 모으는 각종 광학 장치와 보조 재료가 필요하기 때문에 일반적으로 가격이 비싸질 수 있다.

여기서, 예컨대 접촉식은 열전대, 금속 온도 측정 저항체, 서미스터, IC 온도 센서, 자기 온도 센서 등을 이용할 수 있고, 비접촉식은 서모 파일이나 초전형 온도 센서 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 상기 온도 측정부(30)는 이러한 다양한 종류의 온도 센서 등이 모두 적용될 수 있다.

또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 온도 보상 발광 제어부(40)는, 상기 발광부(10)에 인가되는 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 펄스 인가 시간 또는 펄스폭을 제어할 수 있는 것으로서, 상기 온도 측정부(30)에서 측정된 온도 신호에 따라 보상된 발광 제어 신호를 상기 발광부(10)에 인가하는 회로나, 전자부품이나, 마이크로프로세서나, 프로그램이 기록된 연산장치 등의 각종 제어 장치일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 온도 보상 발광 제어부(40)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기준 펄스를 생성하는 기준 펄스 생성부(41)와, 상기 온도 신호에 따라 상기 기준 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 DLL(Delay Lock Loop)를 이용하여 펄스 인가 시간 또는 펄스폭을 가변적으로 제어하는 DLL부(42)와, 상기 펄스 인가 시간의 정수를 저장하는 정수부(43)와, 상기 펄스 인가 시간의 소수를 저장하는 소수부(44) 및 상기 정수부(43)와 상기 소수부(44)의 연산값에 따라 펄스 신호를 출력하는 연산 회로부(45)(46)를 더 포함할 수 있다.

여기서, DLL(Delay Lock Loop)이란 외부 클록 신호와 내부 클록 신호 간의, 또는 외부 클록 신호와 출력 데이터들 간의 스큐(skew)를 보상하기 위해, 외부 클록 신호에 기초하여 내부 클록 신호를 발생하는 반도체 장치이다. 따라서, 외부 클록 신호에 동기하여 데이터를 입력 또는 출력하는 동기식(synchronous) 반도체 메모리 장치는 내부 클록 발생기로서 DLL을 포함할 수 있다.

예컨대, DLL은 입력 버퍼, 위상 검출기, 딜레이 컨트롤러, 딜레이 라인(delay line), 출력 버퍼, 및 리플리카(replica) 딜레이 등을 포함할 수 있다.

이러한 상기 DLL부(42)는 외부 클록 신호(EXCLK)에 기초하여 내부 클록 신호(INCLK)를 발생하는 것으로서, 상기 DLL부(42)의 상세한 동작 설명은 이미 공지된 기술로서 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 상기 연산 회로부(45)(46)는 논리합 연산회로(45)이나 논리곱 연산회로(46)을 이용하여 각종 AND 게이트 IC, 즉 TTL는 74LS08(2입력), 74LS11(3입력), 74LS21(4입력), CMOS는 CD4081(2입력), CD4073(3입력), CD4082(4입력)이나, OR 게이트 IC, 즉 TTL는 74LS32(2입력)이 있고, CMOS는 CD4071(2입력), CD4075(3입력), CD4072(4입력) 등의 IC들이 적용될 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고 매우 다양한 회로나, IC나, 프로세서나, 프로그램을 이용하여 연산 처리하는 것도 가능하다. 따라서, 이러한 다양한 IC나 연산 장치를 이용하여 상술된 상기 DLL부(42)에서 결정된 펄스 인가 시간의 정수값과 소수값을 각각 산술적으로 처리할 수 있다.

또한, 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치(100)는, 수신된 상기 반사광(L1)의 수신 시간을 이용하여 TOF(Time of Flight)를 환산하고, 이를 이용하여 거리 값을 도출할 수 있는 수신 시간 감지부(50)나 프로세서(60)와, 이러한 상기 수신 시간이나 거리 값 등을 저장하는 메모리(70)와, 차량의 제어부 또는 외부 장치와 각종 정보를 유무선으로 통신하는 통신부(80) 및 거울이나 프리즘 등으로 상기 조사광(L1) 또는 상기 반사광(L2)을 광학적으로 처리할 수 있는 광학부(90) 등을 더 포함할 수 있다.

그러므로, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다 장치(100)는, 온도 측정부(30)를 이용하여 주변의 온도를 측정하고, 상술된 상기 온도 보상 발광 제어부(40)를 이용하여 상기 온도 측정부(30)에서 측정된 온도 신호가 기준 온도 범위를 벗어나면, 즉, 주변 환경 온도가 기준 온도 범위 이하인 경우, 상기 수광부(20)에 수광되는 수신 펄스의 세기를 높여서 임계치(Threshold)를 초과할 수 있도록 상기 레이저 다이오드의 출력을 보강하는 보강 제어 신호를 출력할 수 있다.

그러나, 주변 환경 온도가 기준 온도 범위 이하인 경우에만 국한되지 않는 것으로서, 예컨대, 기준 온도 범위 이상인 경우, 상기 온도 보상 발광 제어부(40)는, 상기 수광부(20)에 수광되는 수신 펄스의 세기를 낮추어서 상기 레이저 다이오드의 출력을 낮추는 것도 가능하다.

그러므로, 본 발명에 의하면, 주변 온도를 측정하고 측정된 온도에 따라 상기 발광부(20), 즉 레이저 다이오드에 인가되는 펄스의 세기나, 펄스폭이나, 펄스 길이나, 펄스 인가 시간 등을 보상하여 다양한 온도 환경하에서도 센서의 감지 성능을 균일하게 하여 센서의 성능 및 민감도를 개선할 수 있다.

도 5는 도 4의 라이다 장치(100)의 온도 보상 발광 제어부(40)에서 출력된 펄스의 펄스 인가 시간별 파워의 세기의 일례를 나타내는 그래프이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 온도 보상 발광 제어부(40)는, 상기 발광부(10)에 인가되는 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 펄스 피크치를 제어할 수 있다.

예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 발광부(10) 즉 레이저 다이오드에 인가하는 펄스파의 펄스 인가 시간, 또는 펄스폭을 7ns에서 10ns로, 20ns로 늘릴 경우, 최대 파워값(P)을 나타내는 펄스 피크가 작은 산에서 점차로 커지는 것을 확인할 수 있다.

이외에도, 상기 온도 보상 발광 제어부(40)는 레이저 다이오드에 인가되는 펄스파의 세기를 조절하기 위해서, 인가되는 펄스의 전압 또는 전류를 상승시키거나, 주파수를 변조하는 등 다양한 방법으로 펄스파의 세기를 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다의 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 일부 실시예들에 따른 라이다의 신호 처리 방법은, 수광부(20) 또는 주변 온도 정보를 수신하는 단계(S1)와, 측정된 온도에 따라 보상된 필요 펄스 인가 시간 또는 필요 펄스 세기를 선정하는 단계(S2)와, 보상된 상기 필요 펄스 인가 시간 동안 펄스파를 생성하거나 또는 필요 펄스 세기의 펄스파를 생성하는 단계(S3) 및 생성된 상기 펄스파에 의해 발광부(10)를 구동하는 단계(S4)를 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상술된 본 발명의 라이다 장치(100)를 이용한 라이다의 신호 처리 방법은, 상술된 상기 온도 측정부(30)를 이용하여 수광부(20) 또는 주변 온도 정보를 수신하는 단계(S1)와, 상기 온도 보상 발광 제어부(40)를 이용하여 측정된 온도에 따라 보상된 필요 펄스 인가 시간 또는 필요 펄스 세기를 선정하는 단계(S2)와, 보상된 상기 필요 펄스 인가 시간 동안 펄스파를 생성하거나 또는 필요 펄스 세기의 펄스파를 생성하는 단계(S3) 및 생성된 상기 펄스파에 의해 발광부(10)를 구동하는 단계(S4)를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 온도 측정부(30)를 이용하여 주변의 온도를 측정하고, 상술된 상기 온도 보상 발광 제어부(40)를 이용하여 상기 온도 측정부(30)에서 측정된 온도 신호가 기준 온도 범위를 벗어나면, 즉, 주변 환경 온도가 기준 온도 범위 이하인 경우, 상기 수광부(20)에 수광되는 수신 펄스의 세기를 높여서 임계치(Threshold)를 초과할 수 있도록 상기 레이저 다이오드의 출력을 보강하는 보강 제어 신호를 출력할 수 있다.

그러므로, 본 발명에 의하면, 주변 온도를 측정하고 측정된 온도에 따라 레이저 다이오드에 인가되는 펄스의 세기나, 펄스폭이나, 펄스 길이나, 펄스 인가 시간 등을 보상하여 다양한 온도 환경하에서도 센서의 감지 성능을 균일하게 하여 센서의 성능 및 민감도를 개선할 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: 발광부
20: 수광부
L1: 조사광
L2: 반사광
30: 온도 측정부
40: 온도 보상 발광 제어부
50: 수신 시간 감지부
60: 프로세서
70: 메모리
80: 통신부
90: 광학부
41: 기준 펄스 생성부
42: DLL부
43: 정수부
44: 소수부
45, 46: 연산 회로부
100: 라이다 장치

Claims

거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부;
상기 조사광에 의해 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부;
상기 수광부 또는 주변 온도를 측정하는 온도 측정부; 및
상기 온도 측정부에서 측정된 온도 신호에 따라 보상된 발광 제어 신호를 상기 발광부에 인가하는 온도 보상 발광 제어부;
를 포함하고,
상기 온도 보상 발광 제어부는,
상기 온도 측정부에서 측정된 측정 온도와 기준 온도를 비교하여, 상기 측정 온도가 상기 기준 온도 범위 이하인 경우, 상기 발광부에 인가되는 펄스의 세기를 높이고, 상기 측정 온도가 상기 기준 온도 범위 이상인 경우, 상기 발광부에 인가되는 펄스의 세기를 낮출 수 있도록 펄스 인가 시간 또는 펄스폭을 제어하고,
상기 온도 보상 발광 제어부는,
기준 펄스를 생성하는 기준 펄스 생성부;
상기 온도 신호에 따라 상기 기준 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 DLL(Delay Lock Loop)를 이용하여 펄스 인가 시간 또는 펄스폭을 가변적으로 제어하는 DLL부;
상기 펄스 인가 시간의 정수를 저장하는 정수부;
상기 펄스 인가 시간의 소수를 저장하는 소수부; 및
상기 정수부에 저장된 상기 정수와 상기 소수부에 저장된 상기 소수를 연산하여 펄스 신호를 출력하는 연산 회로부를 포함하며,
상기 연산 회로부는
상기 정수부에 저장된 정수 및 상기 소수부에 저장된 소수를 논리곱 연산하는 논리곱 연산회로; 및
상기 정수부의 출력과 상기 논리곱 연산회로의 출력을 논리합 연산하여 상기 펄스 신호를 출력하는 논리합 연산회로를 포함하는,
라이다 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 발광부는 차량에 설치되는 적어도 하나의 레이저 다이오드이고,
상기 수광부는 차량에 설치되는 적어도 하나의 포토 다이오드이며,
상기 온도 보상 발광 제어부는, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도 신호가 기준 온도 범위를 벗어나면, 상기 수광부에 수광되는 수신 펄스의 세기를 높여서 임계치(Threshold)를 초과할 수 있도록 상기 레이저 다이오드의 출력을 보강하는 보강 제어 신호를 출력하는, 라이다 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온도 보상 발광 제어부는,
상기 발광부에 인가되는 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 펄스 피크치를 제어하는, 라이다 장치.
거리측정용 조사광을 발생시키는 발광부; 상기 조사광에 의해 대상물로부터 반사된 측정용 반사광을 수광할 수 있는 수광부; 상기 수광부 또는 주변 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 상기 온도 측정부에서 측정된 온도 신호에 따라 보상된 발광 제어 신호를 상기 발광부에 인가하는 온도 보상 발광 제어부;를 포함하고,
상기 온도 보상 발광 제어부는, 상기 온도 측정부에서 측정된 측정 온도와 기준 온도를 비교하여, 상기 측정 온도가 상기 기준 온도 범위 이하인 경우, 상기 발광부에 인가되는 펄스의 세기를 높이고, 상기 측정 온도가 상기 기준 온도 범위 이상인 경우, 상기 발광부에 인가되는 펄스의 세기를 낮출 수 있도록 펄스 인가 시간 또는 펄스폭을 제어하는 라이다 장치를 이용한 라이다 신호 처리 방법에 있어서,
수광부 또는 주변 온도 정보를 수신하는 단계;
측정된 온도에 따라 보상된 펄스 인가 시간 또는 펄스 세기를 선정하는 단계;
보상된 상기 펄스 인가 시간 동안 펄스파를 생성하거나 또는 펄스 세기의 펄스파를 생성하는 단계; 및
생성된 상기 펄스파에 의해 발광부를 구동하는 단계를 포함하고,
상기 펄스파를 생성하는 단계는
기준 펄스를 생성하는 단계;
상기 측정된 온도에 따라 상기 기준 펄스의 세기를 변경할 수 있도록 DLL(Delay Lock Loop)를 이용하여 상기 펄스 인가 시간 또는 상기 펄스파의 펄스폭을 가변적으로 제어하는 단계;
상기 펄스 인가 시간의 정수를 저장하는 단계;
상기 펄스 인가 시간의 소수를 저장하는 단계;
상기 정수 및 상기 소수를 연산하여 상기 펄스파를 출력하는 단계를 포함하며,
상기 펄스파를 출력하는 단계는
상기 정수 및 상기 소수를 논리곱 연산하는 단계; 및
상기 정수와 상기 논리곱 연산의 결과를 논리합 연산하여 상기 펄스파를 출력하는 단계를 포함하는,
라이다의 신호 처리 방법.