KR102462184B1 - 라이다 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

라이다 시스템 및 그 제어 방법이 제공된다. 라이다 시스템은 대상 물체에 대하여 레이저광을 발사하는 레이저 다이오드, 상기 레이저 다이오드를 구동하기 위한 스타트 신호를 생성하여 레이저 다이오드에 제공하는 레이저 다이오드 구동부, 상기 대상 물체로부터 반사된 반사 레이저광을 수신하여 반사 신호를 생성하는 포토 다이오드, 및 상기 반사 신호를 제공받아 생성한 스탑 신호와, 상기 스타트 신호 사이의 시간 정보를 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 측정하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 레이저 다이오드로부터 발사된 복수의 레이저광이 반사되어 수신된 복수의 반사 신호에 기초하여 산정된 복수의 거리의 평균을 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 산정한다.

Description

라이다 시스템 및 그 제어 방법{LIDAR SYSTEM AND CONTROLLING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 라이다 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 물체에 반사되어 수신된 반사 레이저 광의 비행 시간(Time of Flight, ToF)의 평균을 연산하여 편차를 감소시킬 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.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 대상과의 거리 측정 정확도를 증가시키고 사용되는 메모리 크기를 감소시키기 위해 동일한 대상에 대해 복수회 레이저 광을 발사하여 입사된 복수의 반사 레이저광의 비행시간의 평균을 산출하여 대상과의 거리를 측정할 수 있는 라이다 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 대상과의 거리 측정 정확도를 증가시키고 사용되는 메모리 크기를 감소시키기 위해 동일한 대상에 대해 복수회 레이저 광을 발사하여 입사된 복수의 반사 레이저광의 비행시간의 평균을 산출하여 대상과의 거리를 측정할 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 다이오드를 구동하기 위한 스타트 신호를 생성하여 레이저 다이오드에 제공하는 레이저 다이오드 구동부, 상기 대상 물체로부터 반사된 반사 레이저광을 수신하여 반사 신호를 생성하는 포토 다이오드, 및 상기 반사 신호를 제공받아 생성한 스탑 신호와, 상기 스타트 신호 사이의 시간 정보를 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 측정하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는, 상기 레이저 다이오드로부터 발사된 복수의 레이저광이 반사되어 수신된 복수의 반사 신호에 기초하여 산정된 복수의 거리의 평균을 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 산정한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 레이저 다이오드 구동부는 제1 내지 제n 스타트 신호를 생성하여 상기 레이저 다이오드에 제공하고, 상기 포토 다이오드는 상기 레이저 다이오드로부터 발사된 제1 내지 제n 레이저광이 상기 대상 물체로부터 반사된 제1 내지 제n 반사 레이저광을 수신하여 제1 내지 제n 반사 신호를 생성하고, 상기 제어부는 상기 제1 내지 제n 반사 신호로부터 제1 내지 제n 스탑 신호를 생성하고, 상기 제1 내지 제n 스타트 신호와 상기 제1 내지 제n 스탑 신호 사이의 시간 정보에 기초하여 제1 내지 제n 거리를 측정할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 스탑 신호를 제공받고 상기 레이저 다이오드 구동부에 상기 제2 스타트 신호를 상기 레이저 다이오드에 제공하도록 완료 신호를 제공할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제어부는 상기 제1 내지 제n 반사 레이저 광을 증폭하고 기준 전압과 비교하여 제1 내지 제n 스탑 신호를 각각 생성하는 전압 증폭부와, 상기 제1 내지 제n 스탑 신호를 각각 인코딩하여 비행 시간 계산을 위한 제1 내지 제n 스탑 시간 정보를 생성하는 시간-디지털 변환부를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 시간-디지털 변환부는 상기 제1 내지 제n 스타트 신호를 인코딩하여 비행 시간 계산을 위한 제1 내지 제n 스타트 시간 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 시간-디지털 변환부는 상기 제1 스탑 시간 정보를 생성한 이후에 상기 제2 스타트 시간 정보를 생성할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 라이다 시스템의 제어 방법은, 복수의 스타트 신호를 통해 레이저 다이오드를 구동하여 대상 물체에 대하여 복수의 레이저광을 발사하는 단계, 상기 복수의 레이저광이 상기 대상 물체로부터 반사된 복수의 반사 레이저광을 수신하여 복수의 반사 신호를 생성하는 단계, 및 상기 복수의 반사 신호를 제공받아 생성한 복수의 스탑 신호와, 상기 복수의 스타트 신호 사이의 복수의 시간 정보를 이용하여 측정된 상기 대상 물체와의 복수의 거리의 평균을 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 산정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 복수의 레이저광을 발사하는 단계는, 레이저 다이오드 구동부가 제1 내지 제n 스타트 신호를 통해 레이저 다이오드에 구동하여 제1 내지 제n 레이저광을 상기 대상 물체에 발사하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 반사 신호를 생성하는 단계는, 포토 다이오드가 상기 제1 내지 제n 레이저광이 상기 대상 물체로부터 반사된 제1 내지 제n 반사 레이저광을 수신하여 제1 내지 제n 반사 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 대상 물체와의 거리를 산정하는 단계는, 제어부가 상기 제1 내지 제n 스타트 신호와, 상기 제1 내지 제n 반사 신호로부터 생성된 제1 내지 제n 스탑 신호 사이의 시간 정보에 기초하여 제1 내지 제n 거리를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템은, 대상 물체와 시스템과의 거리를 산정하기 위해 레이저 다이오드를 통해 복수의 레이저광을 발사하고 대상 물체로부터 반사된 반사레이저광을 이용하여 산출된 시간 정보를 이용한다. 즉, 대상 물체에 대하여 한번의 거리 측정이 완료되어 제1 거리가 산출된 이후에 다시한번 거리 측정을 수행하는 식으로 제n회에 걸쳐 대상 물체와의 n개의 거리를 산정한다. 이를 통해 대상 물체와의 거리 계산의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 프로세서는 n개의 거리를 전부 저장하지 않고, n개의 거리의 평균값을 계산하여 평균 거리 정보만을 저장할 수 있다. 이를 통해 n회 거리 측정에 따른 메모리 용량을 최소화하면서 거리 측정의 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 제어부의 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), 레이저 다이오드 구동부(170) 및 제어부(200)를 포함할 수 있다.
레이저 다이오드(LD, 110)는 제어부(200) 및 레이저 다이오드 구동부(220)의 제어에 따라 대상 물체(140)와의 거리 검출을 위한 레이저 광을 송신할 수 있다. 송신된 레이저 광은 송신단 렌즈(130)를 통과함으로써 시야각 및 각 해상도가 확보될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템(10)에서, 대상 물체(140)에 대하여 레이저 다이오드(110)를 통해 제1 내지 제n 레이저 광(n은 2 이상의 자연수)이 차례로 송신될 수 있다. 즉, 라이다 시스템(10)과 대상 물체(140)와의 거리 측정의 정확성을 향상시키기 위해, 레이저 다이오드(110)는 복수의 레이저 광을 대상 물체(140)에 대해 송신할 수 있다.
레이저 다이오드 구동부(170)는 제어부(200)의 제어에 따라 레이저 다이오드(110)에 스타트 신호를 제공할 수 있다. 상술한 것과 같이 레이저 다이오드(110)는 대상 물체(140)에 대하여 복수의 레이저 광을 제공하는 바, 레이저 다이오드 구동부(170)는 복수의 레이저 광을 생성하기 위한 제1 내지 제n 스타트 신호를 차례로 레이저 다이오드(110)로 제공할 수 있다. 제1 내지 제n 스타트 신호는 예를 들어 레이저 다이오드(110)로 제공되는 전류 신호일 수 있다.
레이저 다이오드 구동부(170)는 제1 내지 제n 스타트 신호를 제어부(200)로 제공할 수 있다. 제어부(200)는 펄스 형태의 스타트 신호에 기초하여 레이저 다이오드(110)로 발사되는 레이저 광의 발사 타이밍을 감지할 수 있다.
후술하는 것과 같이 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템(10)은 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광에 수신한 이후에 다시 레이저광을 대상 물체(140)로 발사한다. 따라서 레이저 다이오드 구동부(170)는 제1 스타트 신호를 레이저 다이오드(110)에 제공한 이후에 제어부(200)로부터 완료 신호를 제공받고 제2 스타트 신호를 레이저 다이오드(110)에 제공할 수 있다. 이러한 동작과 관련된 자세한 설명은 후술한다.
수신단 렌즈(150)는 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광을 집광하여 포토 다이오드(160)에 제공할 수 있다.
포토 다이오드(PD, 160)는 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광을 수신할 수 있다. 또한 포토 다이오드(160)는 레이저 다이오드(110)로부터 발사되어 외부로 나가지 않고 미러부(120)에 의해 반사된 송신 레이저를 수신할 수 있다. 포토 다이오드(160)는 송신 레이저를 수신하여 미러 신호를 생성하고, 이를 제어부(200)에 제공할 수 있다. 미러 신호는 이후 대상 물체(140)와의 거리 측정을 위해 사용될 수 있다.
한편, 포토 다이오드(160)는 대상 물체(140)로부터 반사된 제1 내지 제n 반사 레이저광을 수신하여 제1 내지 제n 반사 신호를 생성할 수 있다. 즉, 상술한 것과 같이 레이저 다이오드(110)로부터 제1 내지 제n 레이저광이 송신됨에 따라 대상 물체(140)로부터 n개의 반사 레이저광이 포토 다이오드(160)로 입사되고, 포토 다이오드(160)는 이를 수신하여 제1 내지 제n 반사 신호를 생성할 수 있다.
제어부(200)는 포토 다이오드(160)를 통해 수신된 반사 레이저 광에 기초하여 대상 물체(140)와의 거리를 측정할 수 있다. 제어부(200)의 자세한 구성과 관련한 자세한 설명은 도 2를 이용하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시에에 따른 라이다 시스템에 포함된 제어부의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제어부(200)는 복수의 신호 증폭부(210-1~210-n), 복수의 시간-디지털 변환부(220-1~220-n) 및 프로세서(230)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 신호 증폭부(210-1~210-n)는 포토 다이오드(160)로부터 제공된 반사 신호를 증폭할 수 있다. 포토 다이오드(160)가 레이저 광을 수신하여 미세한 크기의 전류의 형태로 반사 신호를 제어부(200)에 제공하면, 복수의 신호 증폭부(210-1~210-n)는 제공된 반사 신호를 전류-전압 변환기를 통해 전압 레벨을 갖는 신호로 변환한 후 이를 증폭할 수 있다. 몇몇 실시예에서 신호 증폭부(210-1~210-n)에 의해 증폭된 전압 신호는 유효한 신호인지 여부를 판단하기 위해 미리 정한 크기의 기준 전압의 크기와 비교될 수 있다. 증폭된 전압 신호가 미리 정한 크기의 기준 전압보다 큰 경우, 신호 증폭부(210-1~210-n)는 펄스 형태의 스탑(stop) 신호를 출력할 수 있다.
복수의 시간-디지털 변환부(220-1~220-n)는 복수의 신호 증폭부(210-1~210-n)로부터 출력된 스탑 신호를 인코딩하여 비행 시간(ToF) 계산을 위한 스탑 시간 정보를 생성할 수 있다. 생성된 스탑 시간 정보는 프로세서(230)에 제공됨으로써 대상과의 거리 산출에 이용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 시간-디지털 변환부 중 하나(220-1)는 스타트 신호를 제공받을 수 있다. 상술한 것과 같이 스타트 신호는 레이저 다이오드 구동 신호로부터 생성되어 제어부(200)에 제공된 신호이다. 시간-디지털 변환부(220-1)는 스타트 신호를 인코딩하여 비행 시간(ToF) 계산을 위한 스타트 시간 정보를 생성할 수 있다. 생성된 스타트 시간 정보는 프로세서(230)에 제공됨으로써 대상과의 거리 산출에 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 라이다 시스템의 제어 방법은 제1 내지 제n 스타트 신호를 제공하기 위해 i를 1로 설정하고(S110), 레이저 다이오드에 i번째 스타트 신호를 제공하여 대상 물체(140)를 향해 i번째 레이저 광을 발사하고(S120), 대상 물체(140)로부터 반사된 레이저광을 감지하여 i번째 스탑 신호를 생성하고(S130), i가 n에 이를 때까지 상기 과정을 반복하여 n개의 시간 정보를 이용하여 대상 물체와의 거리를 감지하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.
라이다 시스템(10)의 동작 및 제어 방법과 관련하여, 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 라이다 시스템의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4를 참조하면, n=4인 조건에서 본 발명의 라이다 시스템(10)이 동작하는 것이 예시적으로 도시된다. 따라서 라이다 시스템(10)은 제1 내지 제4 신호 증폭부(210-1~210-4)와, 제1 내지 제4 시간-디지털 변환부(220-1~220-4)를 포함할 수 있다.
먼저, 레이저 다이오드 구동부(170)로부터 제1 스타트 신호(Start1)가 레이저 다이오드(110)로 제공된다. 레이저 다이오드(110)는 제1 스타트 신호(Start1)를 수신받고, 대상 물체(140)를 향하여 제1 레이저광을 발사할 수 있다. 이 때, 레이저 다이오드(110)로부터 제1 레이저광이 발사되는 시점의 시간 정보를 기록하기 위해 제1 스타트 신호(Start1)가 제1 시간-디지털 변환부(220-1)로 제공될 수 있다. 제1 시간-디지털 변환부(220-1)는 제1 스타트 신호(Start1)에 기초하여 비행 시간 계산을 위한 제1 스타트 시간 정보를 생성하여 프로세서(230)에 제공할 수 있다.
이어서, 대상 물체(140)로부터 반사된 제1 레이저광을 포토 다이오드(160)가 수신하여 제1 반사 신호를 제어부(200)에 제공할 수 있다. 시간 t2에서, 제1 신호 증폭부(210-1)는 제1 반사 신호를 증폭하고 미리 정한 기준 전압과 비교하여 증폭된 전압 신호의 크기가 큰 경우 제1 스탑 신호(Stop1)를 시간-디지털 변환부(220-1)에 출력할 수 있다. 시간-디지털 변환부(220-1)는 제1 스탑 신호를 인코딩하여 비행 시간(ToF) 계산을 위한 제1 스탑 시간 정보를 생성하여 프로세서(230)에 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 프로세서(230)가 제1 스탑 신호로부터 인코딩된 제1 스탑 시간 정보를 제공받으면 다음 스타트 신호(Start2)를 생성하기 위해 레이저 다이오드 구동부(170)로 완료 신호를 제공할 수 있다.
프로세서(230)는 제1 스타트 신호(Start1)와 제1 스탑 신호(Stop1) 각각으로부터 인코딩된 시간 정보로부터 제1 거리(distance1)를 산출할 수 있다. 즉, 프로세서(230)는 제1 스타트 신호(Start1)와 제1 스탑 신호(Stop1) 사이의 시간 정보를 이용하여 제1 거리(distance1)를 산출할 수 있다.
제1 거리(distance1)는 제1 스타트 신호(Start1)로부터 인코딩된 제1 스타트 시간 정보와 제1 스탑 신호(Stop1)로부터 인코딩된 제1 스탑 시간 정보로부터 산출된 대상 물체(140)와의 거리 정보를 포함할 수 있다. 프로세서(230)는 거리 평균을 산출하기 위해 제1 거리(distance1)를 임시적으로 저장할 수 있다.
라이다 시스템(10)은 상기 과정을 제n 스타트 신호와 제n 스탑 신호를 이용하여 제n 거리를 산출할 때까지 계속한다. 도 4에서 n=4로 하여 예시적으로 나타낸 실시예에 따르면 프로세서(230)는 제1 스타트 신호(Start1)와 제1 스탑 신호(Stop1) 사이의 시간 정보로부터 산출된 제1 거리(distance1), 제2 스타트 신호(Start2)와 제2 스탑 신호(Stop2) 사이의 시간 정보로부터 산출된 제2 거리(distance2), 제3 스타트 신호(Start3)와 제3 스탑 신호(Stop3) 사이의 시간 정보로부터 산출된 제3 거리(distance3), 제4 스타트 신호(Start1)와 제4 스탑 신호(Stop1) 사이의 시간 정보로부터 산출된 제4 거리(distance1)를 이용하여 대상 물체(140)와의 거리를 감지할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(230)는 제1 내지 제4 거리의 평균을 이용하여 대상 물체(140)와의 거리를 결정할 수 있다. 대상 물체(140)와의 평균 거리 정보는 별도의 메모리에 저장되어 나중에 이용될 수 있다.
이 과정에서 제어부(200)는 복수의 스탑 신호를 생성하기 위해 하나의 신호 증폭부(210-1)와 하나의 시간-디지털 변환부(220-1)만을 이용할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 것과 같이 제1 내지 제4 거리의 산출은 병렬적으로 진행되지 않고 하나의 거리 산출이 끝나면 다른 하나의 거리가 산출되는 식으로 진행될 수 있다. 이 때 포토 다이오드(160)가 생성한 제1 내지 제4 반사 신호는 오로지 신호 증폭부(210-1)로만 제공되고, 신호 증폭부(210-1)로부터 생성된 제1 내지 제4 스탑 신호는 시간-디지털 변환부(220-1)를 통해 시간 정보의 형태로 인코딩되어 프로세서(230)로 제공된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템(10)에서, 대상 물체(140)와 시스템과의 거리를 산정하기 위해 레이저 다이오드(110)를 통해 복수의 레이저광을 발사하고 대상 물체(140)로부터 반사된 반사 레이저광을 이용하여 산출된 시간 정보를 이용한다. 즉, 대상 물체(140)에 대하여 한번의 거리 측정이 완료되어 제1 거리가 산출된 이후에 다시한번 거리 측정을 수행하는 식으로 제n회에 걸쳐 대상 물체(140)와의 n개의 거리를 산정한다. 이를 통해 대상 물체(140)와의 거리 계산의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한, 프로세서(230)는 n개의 거리를 전부 저장하지 않고, n개의 거리의 평균값을 계산하여 평균 거리 정보만을 저장할 수 있다. 이를 통해 n회 거리 측정에 따른 메모리 용량을 최소화하면서 거리 측정의 정확성을 향상시킬 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 (12)

  1. 대상 물체에 대하여 레이저광을 발사하는 레이저 다이오드;
    상기 레이저 다이오드를 구동하기 위한 스타트 신호를 생성하여 레이저 다이오드에 제공하는 레이저 다이오드 구동부;
    상기 대상 물체로부터 반사된 반사 레이저광을 수신하여 반사 신호를 생성하는 포토 다이오드; 및
    상기 반사 신호를 제공받아 생성한 스탑 신호와, 상기 스타트 신호 사이의 시간 정보를 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 측정하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는, 상기 레이저 다이오드로부터 순차적으로 발사된 복수의 레이저광이 반사되어 수신된 복수의 반사 신호에 기초하여 산정된 복수의 거리의 평균을 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 연속하여 산정하는,
    라이다 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 구동부는 제1 내지 제n 스타트 신호(n은 2 이상의 자연수)를 생성하여 상기 레이저 다이오드에 제공하고,
    상기 포토 다이오드는 상기 레이저 다이오드로부터 발사된 제1 내지 제n 레이저광이 상기 대상 물체로부터 반사된 제1 내지 제n 반사 레이저광을 수신하여 제1 내지 제n 반사 신호를 생성하고,
    상기 제어부는 상기 제1 내지 제n 반사 신호로부터 제1 내지 제n 스탑 신호를 생성하고, 상기 제1 내지 제n 스타트 신호와 상기 제1 내지 제n 스탑 신호 사이의 시간 정보에 기초하여 제1 내지 제n 거리를 측정하는,
    라이다 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 스탑 신호를 제공받고 상기 레이저 다이오드 구동부에 상기 제2 스타트 신호를 상기 레이저 다이오드에 제공하도록 완료 신호를 제공하는,
    라이다 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 내지 제n 반사 레이저광을 증폭하고 기준 전압과 비교하여 제1 내지 제n 스탑 신호를 각각 생성하는 전압 증폭부와, 상기 제1 내지 제n 스탑 신호를 각각 인코딩하여 비행 시간 계산을 위한 제1 내지 제n 스탑 시간 정보를 생성하는 시간-디지털 변환부를 포함하는,
    라이다 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 시간-디지털 변환부는 상기 제1 내지 제n 스타트 신호를 인코딩하여 비행 시간 계산을 위한 제1 내지 제n 스타트 시간 정보를 생성하는,
    라이다 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 시간-디지털 변환부는 상기 제1 스탑 시간 정보를 생성한 이후에 상기 제2 스타트 시간 정보를 생성하는,
    라이다 시스템.
  7. 복수의 스타트 신호를 통해 레이저 다이오드를 구동하여 대상 물체에 대하여 복수의 레이저광을 순차적으로 발사하는 단계;
    상기 복수의 레이저광이 상기 대상 물체로부터 반사된 복수의 반사 레이저광을 수신하여 복수의 반사 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 반사 신호를 제공받아 생성한 복수의 스탑 신호와, 상기 복수의 스타트 신호 사이의 복수의 시간 정보를 이용하여 측정된 상기 대상 물체와의 복수의 거리의 평균을 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 산정하는 단계; 를 포함하고,
    상기 거리를 산정하는 단계는, 상기 대상 물체와의 복수의 거리의 평균을 이용하여 상기 대상 물체와의 거리를 연속하여 산정하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 레이저광을 발사하는 단계는,
    레이저 다이오드 구동부가 제1 내지 제n 스타트 신호를 통해 레이저 다이오드에 구동하여 제1 내지 제n 레이저광을 상기 대상 물체에 발사하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 반사 신호를 생성하는 단계는,
    포토 다이오드가 상기 제1 내지 제n 레이저광이 상기 대상 물체로부터 반사된 제1 내지 제n 반사 레이저광을 수신하여 제1 내지 제n 반사 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 대상 물체와의 거리를 산정하는 단계는,
    제어부가 상기 제1 내지 제n 스타트 신호와, 상기 제1 내지 제n 반사 신호로부터 생성된 제1 내지 제n 스탑 신호 사이의 시간 정보에 기초하여 제1 내지 제n 거리를 측정하는 단계를 포함하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 스탑 신호를 제공받고 상기 레이저 다이오드 구동부에 상기 제2 스타트 신호를 상기 레이저 다이오드에 제공하도록 완료 신호를 제공하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1 내지 제n 반사 레이저광을 증폭하고 기준 전압과 비교하여 상기 제1 내지 제n 스탑 신호를 각각 생성하는 전압 증폭부와, 상기 제1 내지 제n 스탑 신호를 각각 인코딩하여 비행 시간 계산을 위한 제1 내지 제n 스탑 시간 정보를 생성하는 시간-디지털 변환부를 포함하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 시간-디지털 변환부는 상기 제1 내지 제n 스타트 신호를 인코딩하여 비행 시간 계산을 위한 제1 내지 제n 스타트 시간 정보를 생성하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 시간-디지털 변환부는 상기 제1 스탑 시간 정보를 생성한 이후에 상기 제2 스타트 시간 정보를 생성하는,
    라이다 시스템의 제어 방법.
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