KR102431403B1 - 라이다 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

라이다 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102431403B1
KR102431403B1 KR1020200173756A KR20200173756A KR102431403B1 KR 102431403 B1 KR102431403 B1 KR 102431403B1 KR 1020200173756 A KR1020200173756 A KR 1020200173756A KR 20200173756 A KR20200173756 A KR 20200173756A KR 102431403 B1 KR102431403 B1 KR 102431403B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
reflected
reflected signal
comparing
target object
Prior art date
Application number
KR1020200173756A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220083473A (ko
KR102431403B9 (ko
Inventor
윤관
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020200173756A priority Critical patent/KR102431403B1/ko
Publication of KR20220083473A publication Critical patent/KR20220083473A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102431403B1 publication Critical patent/KR102431403B1/ko
Publication of KR102431403B9 publication Critical patent/KR102431403B9/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4913—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4911—Transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/491—Details of non-pulse systems
    • G01S7/4912—Receivers
    • G01S7/4915—Time delay measurement, e.g. operational details for pixel components; Phase measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

라이다 시스템 및 그 제어 방법이 제공된다. 라이다 시스템은 대상 물체에 대하여 레이저광을 발사하는 레이저 다이오드, 상기 레이저 다이오드와 상기 대상 물체 사이에 위치하고, 상기 레이저광을 반사시켜 제1 반사광을 생성하는 미러부, 상기 제1 반사광을 수신하여 제1 반사 신호를 생성하고, 상기 대상 물체로부터 반사된 제2 반사광을 수신하여 제2 반사 신호를 생성하는 포토 다이오드, 및 상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하여 상기 제2 반사 신호의 유효성을 결정하는 PD 신호 처리부를 포함한다.

Description

라이다 시스템 및 그 제어 방법{LIADAR SYSTEM AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 라이다 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 레이저 다이오드로부터 발사되는 레이저광을 이용하여 생성된 기준값과, 대상 물체로부터 반사되어 포토 다이오드로 입력되는 반사 레이저광으로부터 생성된 입력값을 비교하여 유효 여부를 판단함으로써 포토 다이오드로 입력될 수 있는 노이즈를 필터링할 수 있는 라이다 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
라이다(Light Detection and Ranging; LIDAR)는 발사된 레이저와 대상으로부터 반사되어 돌아오는 레이저 사이의 시간 정보를 이용하여 대상과의 거리 정보를 산출하는 기술을 의미한다. 최근에는 자동차에 적용되면서 자율주행 기술 분야에서 없어서는 안될 기술로 평가받고 있다.
라이다는 레이저 다이오드로부터 발사된 레이저가 대상으로부터 반사되어 포토 다이오드로 입사한 반사 레이저광을 감지함으로써 레이저광의 비행 시간(ToF)를 감지하고, 비행 시간으로부터 라이다 시스템과 대상과의 거리를 측정할 수 있다. 그런데, 라이다 시스템의 포토 다이오드에는 대상으로부터 반사된 레이저광뿐만 아니라 다른 노이즈 신호도 유입되어 라이다 시스템의 거리 측정 정밀도를 저하시킬 수 있다. 이러한 노이즈 신호에 의한 거리 측정 정밀도의 영향을 최소화하기 위해 노이즈 필터링 기술이 소개되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 레이저 다이오드로부터 발사되는 레이저광을 이용하여 생성된 기준값과, 대상 물체로부터 반사되어 포토 다이오드로 입력되는 반사 레이저광으로부터 생성된 입력값을 비교하여 유효 여부를 판단함으로써 포토 다이오드로 입력될 수 있는 노이즈를 필터링할 수 있는 라이다 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 레이저 다이오드로부터 발사되는 레이저광을 이용하여 생성된 기준값과, 대상 물체로부터 반사되어 포토 다이오드로 입력되는 반사 레이저광으로부터 생성된 입력값을 비교하여 유효 여부를 판단함으로써 포토 다이오드로 입력될 수 있는 노이즈를 필터링할 수 있는 라이다 시스템의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템은 대상 물체에 대하여 레이저광을 발사하는 레이저 다이오드, 상기 레이저 다이오드와 상기 대상 물체 사이에 위치하고, 상기 레이저광을 반사시켜 제1 반사광을 생성하는 미러부, 상기 제1 반사광을 수신하여 제1 반사 신호를 생성하고, 상기 대상 물체로부터 반사된 제2 반사광을 수신하여 제2 반사 신호를 생성하는 포토 다이오드, 및 상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하여 상기 제2 반사 신호의 유효성을 결정하는 PD 신호 처리부를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 PD 신호 처리부는, 상기 제1 반사 신호의 크기와 상기 제2 반사 신호의 크기를 비교하는 진폭 비교기, 상기 제1 반사 신호의 지속 시간과 상기 제2 반사 신호의 지속 시간을 비교하는 타이밍 비교기, 및 상기 진폭 비교기와 상기 타이밍 비교기의 비교 결과를 AND 연산하는 유효 신호 판단부를 포함하되, 상기 유효 신호 판단부의 출력값이 기초하여 상기 제2 반사 신호의 유효성을 결정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 PD 신호 처리부는 상기 제2 반사 신호가 유효한 것으로 결정된 경우 상기 제2 반사 신호에 기초하여 생성된 비행 시간(TOF)를 출력할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 진폭 비교기 및 타이밍 비교기는 상기 제1 반사 신호와 미리 정한 범위 내에서 감쇠된 상기 제2 반사 신호를 비교하도록 오프셋이 설정될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 라이다 시스템의 제어 방법은, 레이저 다이오드로부터 대상 물체에 대하여 레이저광을 발사하는 단계, 상기 레이저 다이오드와 상기 대상 물체 사이에 위치하는 미러부를 통해 상기 레이저광을 반사시켜 제1 반사광을 생성하는 단계, 상기 제1 반사광을 수신하여 제1 반사 신호를 생성하고, 상기 대상 물체로부터 반사된 제2 반사광을 수신하여 제2 반사 신호를 생성하는 단계 및 상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하여 상기 제2 반사 신호의 유효성을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하는 단계는, 상기 상기 제1 반사 신호의 크기와 상기 제2 반사 신호의 크기를 비교 결과와 상기 제1 반사 신호의 지속 시간과 상기 제2 반사 신호의 지속 시간을 비교 결과를 AND 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하는 단계는, 상기 제1 반사 신호와 미리 정한 범위 내에서 감쇠된 상기 제2 반사 신호를 비교하도록 오프셋을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제2 반사 신호가 유효한 것으로 결정된 경우 상기 제2 반사 신호에 기초하여 비행 시간(TOF)를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템은, 포토 다이오드로 입력된 레이저광이 유효한 신호인지 또는 노이즈인지 여부를 레이저 다이오드를 통해 출력된 레이저광과 비교함으로써 판단할 수 있다. 또한 상기 비교에서 미러부를 통해 반사되어 외부에 나가지 않고 포토 다이오드에 입력된 레이저광을 기준값으로 이용하여 입력값과 비교하되, 아날로그-디지털 변환기를 통해 변환된 디지털값의 형태로 비교함으로써 정확성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시에에 따른 라이다 시스템에 포함된 PD 신호 처리부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 실시예에서 사용되는 '부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그러나 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소과, 함수들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템은 레이저 다이오드(110), 미러부(120), 송신단 렌즈(130), 수신단 렌즈(150), 포토 다이오드(160), 신호 증폭부(170), 시간-디지털 변환부(180), 레이저 다이오드 구동부(190), 및 PD(Photo Diode) 신호 처리부(200)를 포함할 수 있다.
레이저 다이오드(LD, 110)는 레이저 다이오드 구동부(190)의 제어에 따라 대상 물체(140)와의 거리 검출을 위한 레이저 광을 발사할 수 있다. 발사된 레이저 광은 송신단 렌즈(130)를 통과함으로써 시야각 및 각 해상도가 확보될 수 있다.
레이저 다이오드 구동부(190)는 레이저 다이오드(110)에 레이저 다이오드 구동 신호를 제공할 수 있다. 레이저 다이오드 구동 신호는 예를 들어 레이저 다이오드(110)로 제공되는 전류 신호일 수 있다.
레이저 다이오드 구동 신호는 PD 신호 처리부(200)로도 제공될 수 있다. 후술하는 것과 같이 레이저 다이오드 구동 신호는 미러부(120)에 의해 반사되어 포토 다이오드(160)에 입력된 레이저광을 이용하여 기준값을 생성하기 위한 트리거 신호로 기능할 수 있다.
레이저 다이오드(110)에서 발사된 레이저광의 일부는 미러부(120)를 통해 외부에 나가지 않고 포토 다이오드(160)로 제공될 수 있다. 후술하는 것과 같이 포토 다이오드(160)는 미러부(120)에 의해 반사된 레이저광을 이용하여 기준값을 생성할 수 있다.
여기서 기준값은 대상 물체(140)에 의하여 반사된 레이저광이 포토 다이오드(160)에 의해 수신될 때 수신된 신호가 유효한지 여부를 판단하기 위한 기준이 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템(10)은 미러부(120)에 의해 반사된 레이저광을 이용하여 생성된 기준값과 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광을 이용하여 생성된 입력값을 비교할 수 있다.
포토 다이오드(PD, 160)는 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광을 수신할 수 있다. 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광은 수신단 렌즈(150)를 통해 집광되어 포토 다이오드(160)에 입사될 수 있다.
포토 다이오드(160)는 미러부(120) 또는 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광을 수신하여 포토 다이오드 신호를 생성할 수 있다. 포토 다이오드 신호는 신호 증폭부(170)를 통해 증폭되어 PD 신호 처리부(200)로 제공될 수 있다.
시간-디지털 변환부(180)는 PD 신호 처리부(200)로부터 출력된 유효 신호를 인코딩하여 비행 시간(ToF) 계산을 위한 시간 정보를 생성할 수 있다. 생성된 시간 정보는 대상 물체(140)와의 거리 산출에 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시에에 따른 라이다 시스템에 포함된 PD 신호 처리부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, PD 신호 처리부(200)는 기준 생성 입력 버퍼(210), PD 신호 증폭 버퍼(225), PD 신호 버퍼(235), 아날로그-디지털 변환기(215, 240), 카운터(220, 245), 진폭 비교기(250), 타이밍 비교기(255), 유효 신호 판단부(260) 및 유효 신호 버퍼(270)를 포함할 수 있다.
기준 생성 입력 버퍼(210)는 미러부(120)로부터 반사되어 포토 다이오드(160)로 입력된 레이저광으로부터 생성된 기준 생성 신호를 입력받을 수 있다. 포토 다이오드(160)는 미러부(120)로부터 반사된 레이저광을 입력받고 반사 신호를 출력한다. 신호 증폭부(170)는 반사 신호를 증폭하여 PD 신호 처리부(200)로 제공할 수 있다. 기준 생성 입력 버퍼(210)는 증폭된 반사 신호를 제공받고, 레이저 다이오드 구동 신호의 입력에 의해 트리거되어 기준 생성 신호를 아날로그-디지털 변환기(215) 및 카운터(220)로 출력할 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(215)는 기준 생성 신호의 크기를 수치화하여 생성된 레벨 기준값을 출력하고, 카운터(220)는 기준 생성 신호의 타이밍, 즉 지속 시간을 수치화하여 생성된 타이밍 기준값을 출력할 수 있다. 레벨 기준값과 타이밍 기준값 모두 디지털 신호 형태로 구성될 수 있다. 레벨 기준값과 타이밍 기준값은 이후 진폭 비교기(250)와 타이밍 비교기(255)로 제공되어 다른 입력 신호들과 비교될 수 있다.
미러부(120)에 의해 반사된 레이저광을 이용하여 기준값 생성이 완료되면, 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광으로부터 생성된 PD 신호가 PD 신호 처리부(200)로 제공될 수 있다. 포토 다이오드(160)는 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광을 입력받고 반사 신호를 출력한다. 신호 증폭부(170)는 반사 신호를 증폭하여 PD 신호 처리부(200)로 제공할 수 있다.
PD 신호 처리부(200)로 입력된 PD 신호는 PD 신호 버퍼(235)를 통해 아날로그-디지털 변환기(240)와 카운터(245)로 제공될 수 있다. 여기서 PD 신호는 일정한 지연(230)을 거쳐 PD 신호 버퍼(235)에 입력되며, PD 신호 버퍼(235)는 PD 신호 증폭 버퍼(235)가 PD 신호를 증폭시킨 PD 인에이블에 의해 트리거링되어 PD 신호를 아날로그-디지털 변환기(240)와 카운터(245)로 제공할 수 있다.
아날로그-디지털 변환기(240)는 PD 신호의 크기를 수치화하여 생성된 레벨 입력값을 출력하고, 카운터(245)는 PD 신호의 타이밍, 즉 지속 시간을 수치화하여 생성된 타이밍 입력값을 출력할 수 있다. 레벨 입력값과 타이밍 입력값 모두 디지털 신호 형태로 구성될 수 있다. 레벨 입력값과 타이밍 입력값은 이후 진폭 비교기(250)와 타이밍 비교기(255)로 제공되어 다른 기준 신호와 비교될 수 있다.
진폭 비교기(250)는 레벨 기준값과 레벨 입력값을 비교하여 비교 결과를 유효 신호 판단부(260)에 제공할 수 있다. 진폭 비교기(250)는 레벨 기준값과 레벨 입력값을 입력받고 PD 신호로부터 생성된 PD 인에이블에 의해 트리거링되어 비교 결과를 유효 신호 판단부(260)에 제공할 수 있다.
타이밍 비교기(255)는 타이밍 기준값과 타이밍 입력값을 비교하여 비교 결과를 유효 신호 판단부(260)에 제공할 수 있다. 타이밍 비교기(255)는 타이밍 기준값과 타이밍 입력값을 입력받고 PD 신호로부터 생성된 PD 인에이블에 의해 트리거링되어 비교 결과를 유효 신호 판단부(260)에 제공할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 진폭 비교기(250)와 타이밍 비교기(255)는 진폭 및 타이밍 비교를 위한 오프셋이 설정될 수 있다. 즉, 미러부(120)에 의해 반사된 레이저광에 비하여 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광은 약간의 감쇠를 포함할 수 있기 때문이다. 따라서 몇몇 실시예에서, 진폭 비교기(250)와 타이밍 비교기(255)는 미리 정한 범위 내에서 감쇠된 진폭 입력값과 타이밍 입력값을 레벨 기준값과 타이밍 기준값과 비교할 수 있도록 오프셋이 설정될 수 있다.
유효 신호 판단부(260)는 진폭 비교기(250) 및 타이밍 비교기(255)의 비교 결과로부터 유효 신호 판단 결과를 출력할 수 있다. 유효 신호 판단부(260)는 예를 들어, 진폭 비교기(250) 및 타이밍 비교기(255)의 비교 결과에 대해 AND 연산을 수행하는 AND 게이트를 포함할 수 있다. 예를 들어 진폭 비교기(250)가 레벨 기준값과 레벨 입력값이 동일하다고 판단하여 논리값 '1'을 출력하고, 타이밍 비교기(255)가 타이밍 기준값과 타이밍 입력값이 동일하다고 판단하여 논리값 '1'을 출력함으로써 유효 신호 판단 결과는 논리값 '1'로 출력될 수 있다.
마지막으로 유효 신호 판단 결과는 유효 신호 버퍼(270)에 저장되어 있던 유효 신호를 비행 시간(ToF)로써 시간-디지털 변환부(180)로 출력하도록 트리거할 수 있다. 이를 통해 포토 다이오드(160)로 입력된 레이저광이 유효한 신호로 판단되고, 시간-디지털 변환부(180)는 비행 시간으로부터 대상 물체(140)와의 거리를 연산할 수 있다.
본 발명의 실시에에 따른 라이다 시스템(10)은 포토 다이오드(160)로 입력된 레이저광이 유효한 신호인지 또는 노이즈인지 여부를 레이저 다이오드(110)를 통해 출력된 레이저광과 비교함으로써 판단할 수 있다. 또한 상기 비교에서 미러부(120)를 통해 반사되어 외부에 나가지 않고 포토 다이오드(160)에 입력된 레이저광을 기준값으로 이용하여 입력값과 비교하되, 아날로그-디지털 변환기를 통해 변환된 디지털값의 형태로 비교함으로써 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다. 진폭 비교기(250)와 타이밍 비교기(255)는 미리 정한 범위 내에서 감쇠된 진폭 입력값과 타이밍 입력값을 레벨 기준값과 타이밍 기준값과 비교할 수 있도록 오프셋이 설정될 수 있다.
먼저 도 3을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템의 제어 방법은 레이저 다이오드를 구동하는 단계(S110), 미러부를 통해 반사된 신호를 이용하여 기준 신호를 생성하는 단계, 대상 물체로부터 반사되어 생성된 입력 신호와 기준 신호를 비교하는 단계, 기준 신호와 입력 신호를 비교하는 단계(S140) 및 비교 결과에 따라 입력 신호를 유효한 신호(S150) 또는 노이즈(S160)로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 시간 t1에서 레이저 다이오드 구동부(190)로부터 레이저 구동 신호가 출력되어 레이저 다이오드(110) 및 PD 신호 처리부(200)로 제공된다. PD 신호 처리부(200)로 제공된 레이저 구동 신호는 LD 트리거 신호를 하이로 인에이블할 수 있다.
시간 t2에서 미러부(120)로부터 반사된 레이저광으로부터 생성된 반사 신호가 PD 신호 처리부(200)로 제공된다. 미러부(120)로부터 반사된 레이저광으로부터 생성된 반사 신호는 LD 트리거 신호에 의해 기준 생성 신호로 결정되어 레벨 기준값과 타이밍 기준값이 각각 아날로그-디지털 변환기(215) 및 카운터(220)로부터 생성될 수 있다. 이 때 미러부(120)로부터 반사된 레이저광으로부터 생성된 반사 신호는 PD 신호로써 아날로그-디지털 변환기(240)와 카운터(245)로 제공되며, 아날로그-디지털 변환기(240)와 카운터(245)를 통해 생성된 레벨 입력값과 타이밍 입력값은 동일한 미러부(120)로부터 반사된 레이저광에 관한 값이므로 동일하여 제1 비행 시간(ToF)이 PD 신호 처리부(200)로부터 출력될 수 있다.
이어서, 시간 t3에서 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광이 포토 다이오드(160)로 입력된다. 이는 정상적으로 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광이므로 레벨 기준값과 레벨 입력값, 타이밍 기준값과 타이밍 입력값은 동일하여 제2 비행 시간(ToF)이 PD 신호 처리부(200)로부터 출력될 수 있다. 시간-디지털 변환부(180)는 제1 비행 시간과 제2 비행 시간을 이용하여 대상 물체(140)와의 거리를 측정할 수 있다.
한편, 시간 t4에서 다시 시간 t1에서 레이저 다이오드 구동부(190)로부터 레이저 구동 신호가 출력되어 레이저 다이오드(110) 및 PD 신호 처리부(200)로 제공되고, 시간 t5에서 제1 비행 시간이 PD 신호 처리부(200)로부터 출력된다. 그런데 시간 t6에서 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광이 포토 다이오드(160)로 입력되기 이전에, 시간 t5와 t6 사이에 신호 증폭부(170)의 출력(AF Out)에 노이즈가 유입되는 것이 도시된다.
다만 유입되는 노이즈에도 불구하고, 노이즈가 시간 t5에서 결정된 레벨 기준값 및 타이밍 기준값과 동일한 레벨 및 지속 시간을 갖는 경우, 이들은 무시되어 PD 신호 처리부(200)로부터 비행 시간이 출력되지 않는다. 시간 t6에서 정상적인 PD 신호가 입력된 경우에만 PD 신호 처리부(200)는 제2 비행 시간을 출력하여 시간-디지털 변환부(180)가 대상 물체(140)와의 거리를 측정할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 레이저 다이오드 120: 미러부
130, 150: 렌즈 160: 포토 다이오드
200: 제어부

Claims (8)

  1. 대상 물체에 대하여 레이저광을 발사하는 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드와 상기 대상 물체 사이에 위치하고, 상기 레이저광을 반사시켜 제1 반사광을 생성하는 미러부;
    상기 제1 반사광을 수신하여 제1 반사 신호를 생성하고, 상기 대상 물체로부터 반사된 제2 반사광을 수신하여 제2 반사 신호를 생성하는 포토 다이오드; 및
    상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하여 상기 제2 반사 신호의 유효성을 결정하는 PD 신호 처리부를 포함하고,
    상기 PD 신호 처리부는,
    상기 제1 반사 신호의 크기와 상기 제2 반사 신호의 크기를 비교하는 진폭 비교기,
    상기 제1 반사 신호의 지속 시간과 상기 제2 반사 신호의 지속 시간을 비교하는 타이밍 비교기, 및
    상기 진폭 비교기와 상기 타이밍 비교기의 비교 결과를 AND 연산하는 유효 신호 판단부를 포함하되,
    상기 유효 신호 판단부의 출력값에 기초하여 상기 제2 반사 신호의 유효성을 결정하는,
    라이다 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 PD 신호 처리부는 상기 제2 반사 신호가 유효한 것으로 결정된 경우 상기 제2 반사 신호에 기초하여 생성된 비행 시간(TOF)를 출력하는,
    라이다 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진폭 비교기 및 타이밍 비교기는 상기 제1 반사 신호와 미리 정한 범위 내에서 감쇠된 상기 제2 반사 신호를 비교하도록 오프셋이 설정되는,
    라이다 시스템.
  5. 레이저 다이오드로부터 대상 물체에 대하여 레이저광을 발사하는 단계;
    상기 레이저 다이오드와 상기 대상 물체 사이에 위치하는 미러부를 통해 상기 레이저광을 반사시켜 제1 반사광을 생성하는 단계;
    상기 제1 반사광을 수신하여 제1 반사 신호를 생성하고, 상기 대상 물체로부터 반사된 제2 반사광을 수신하여 제2 반사 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하여 상기 제2 반사 신호의 유효성을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하는 단계는,
    상기 제1 반사 신호의 크기와 상기 제2 반사 신호의 크기를 비교한 결과와 상기 제1 반사 신호의 지속 시간과 상기 제2 반사 신호의 지속 시간을 비교한 결과를 AND 연산하는 단계를 포함하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 반사 신호와 상기 제2 반사 신호를 비교하는 단계는,
    상기 제1 반사 신호와 미리 정한 범위 내에서 감쇠된 상기 제2 반사 신호를 비교하도록 오프셋을 설정하는 단계를 포함하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제2 반사 신호가 유효한 것으로 결정된 경우 상기 제2 반사 신호에 기초하여 비행 시간(TOF)를 출력하는 단계를 더 포함하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
KR1020200173756A 2020-12-11 2020-12-11 라이다 시스템 및 그 제어 방법 KR102431403B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200173756A KR102431403B1 (ko) 2020-12-11 2020-12-11 라이다 시스템 및 그 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200173756A KR102431403B1 (ko) 2020-12-11 2020-12-11 라이다 시스템 및 그 제어 방법

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20220083473A KR20220083473A (ko) 2022-06-20
KR102431403B1 true KR102431403B1 (ko) 2022-08-11
KR102431403B9 KR102431403B9 (ko) 2023-05-11

Family

ID=82257785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200173756A KR102431403B1 (ko) 2020-12-11 2020-12-11 라이다 시스템 및 그 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102431403B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018151197A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 株式会社東芝 距離計測装置および距離画像撮影装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102030458B1 (ko) * 2017-10-25 2019-11-08 현대오트론 주식회사 라이다 신호 처리 장치 및 처리 방법
KR102153549B1 (ko) * 2018-11-20 2020-09-08 현대오트론 주식회사 라이다 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018151197A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 株式会社東芝 距離計測装置および距離画像撮影装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220083473A (ko) 2022-06-20
KR102431403B9 (ko) 2023-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10775507B2 (en) Adaptive transmission power control for a LIDAR
EP3457177B1 (en) Distance measurement apparatus
US11022680B2 (en) Distance measuring device with SPAD array and range walk compensenation
CN110308456B (zh) 一种用于提高探测距离的偏压调节装置及激光雷达系统
WO2019110022A1 (zh) 发射及接收激光脉冲的方法、介质及激光雷达系统
US20200408908A1 (en) Adaptive Multiple-Pulse LIDAR System
KR101939763B1 (ko) 복수 센서들을 이용한 표적 추적 시스템 및 방법
JP2008267920A (ja) レーザ測距装置およびレーザ測距方法
KR102430788B1 (ko) 파라미터 최적화 기능을 구비하는 라이다 센서 및 그것의 tof 산출 방법
JPH09318749A (ja) 距離測定装置
JPH07244154A (ja) 車両用レーダ装置
KR102431403B1 (ko) 라이다 시스템 및 그 제어 방법
JP2018040656A (ja) 距離測定装置
CN112666566A (zh) 激光雷达测距方法、装置、电子设备及存储介质
KR102163664B1 (ko) 라이다 감지거리 증가 장치 및 방법
US7599045B2 (en) Method for eliminating internal reflection of range finding system and range finding system applying the same
US20210396876A1 (en) Optical distance measurement apparatus
KR102462184B1 (ko) 라이다 시스템 및 그 제어 방법
US20220155442A1 (en) Light detection device, lidar device including the same, and method of measuring distance
US20060170903A1 (en) Rangefinder
CN209911559U (zh) 一种激光雷达系统及车辆
JPH07167954A (ja) 距離測定装置
CN113419250A (zh) 激光测距系统及激光测距方法
JP2020076763A (ja) 光検出及び測距システム、及びその動作方法
JPH06214025A (ja) レーザレーダ

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]