KR102558838B1 - Apparatus and method for correcting optical alignment of lidar sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치에 관한 것으로, M*N 광 검출기 어레이를 포함하는 라이다 센서; 및 상기 M*N 광 검출기 어레이에 포함된 각 광 검출기로 입사된 광 신호를 처리하여 수신신호 세기를 측정하고, 상기 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광 정렬 틀어짐을 검출하고, 상기 광 정렬 틀어짐이 검출되면, 기 지정된 순서에 따라 상기 각 광 검출기에 대한 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광이 정확하게 입사되는 새로운 광 검출기를 찾아 광 정렬 보정을 수행하는 제어부;를 포함한다.The present invention relates to a light alignment correction device for a lidar sensor, comprising: a lidar sensor including an M*N photodetector array; and a control unit that measures received signal strength by processing light signals incident to each photodetector included in the M*N photodetector array, compares the received signal strength with a preset reference value to detect light alignment misalignment, and when the light alignment misalignment is detected, compares the received signal strength for each photodetector with a preset reference value in a predetermined order to find a new photodetector through which light is accurately incident and perform light alignment correction.
Description
본 발명은 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 주행 시 라이다 센서의 광 정렬 틀어짐을 감지하여 자동으로 광 정렬을 보정할 수 있도록 하는, 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for correcting light alignment of a lidar sensor, and more particularly, to an apparatus and method for correcting light alignment of a lidar sensor, which detects a light alignment misalignment of a lidar sensor during vehicle driving and automatically corrects optical alignment.
일반적으로 라이다(LIDAR, Light Detection and Ranging) 센서는 빛을 활용해 거리 측정하고 물체를 감지하는 센서로서, 라이다는 레이더와 비슷한 원리를 가지고 있다. In general, a LIDAR (Light Detection and Ranging) sensor is a sensor that measures distance and detects an object using light, and LIDAR has a principle similar to that of radar.
다만 레이더는 전자기파를 외부로 발사해 재수신되는 전자기파로 거리, 및 방향 등을 확인하지만, 라이다는 펄스 레이저를 발사한다는 차이점이 있다. 즉, 파장이 짧은 레이저를 사용하므로 정밀도 및 해상도가 높고 사물에 따라 입체적 파악까지 가능한 장점이 있다.However, radar emits electromagnetic waves to the outside and checks the distance and direction with electromagnetic waves that are re-received, but lidar has a difference in that it emits a pulse laser. That is, since a laser with a short wavelength is used, there is an advantage in that precision and resolution are high and even three-dimensional recognition is possible depending on the object.
예컨대 상기 라이다 센서는 차량의 범퍼에 장착되어 차량의 전/후방을 센싱하여 사물이나 구조물 등을 감지한다. 참고로 도 1은 차량의 전/후방 범퍼에 장착된 라이다 센서의 FOV(Field of View)를 보인 예시도이다.For example, the lidar sensor is mounted on a bumper of a vehicle to sense objects or structures by sensing the front and rear of the vehicle. For reference, FIG. 1 is an exemplary view showing a field of view (FOV) of a lidar sensor mounted on a front/rear bumper of a vehicle.
한편 상기 라이다 센서는 주로 전방 범퍼에 장착되며 외부에 노출되어야 한다. 왜냐하면 라이다 센서를 글라스나 차체 등의 다른 구조물 속에 넣는 것은 센서의 감지 성능을 현저히 떨어뜨릴 수 있기 때문에 외부에 노출되어 장착되는 것이다.Meanwhile, the lidar sensor is mainly mounted on the front bumper and must be exposed to the outside. This is because putting the lidar sensor into glass or other structures such as a vehicle body can significantly degrade the sensing performance of the sensor, so it is exposed and mounted to the outside.
참고로 상기 라이다 센서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 송신부(레이저 송신), 수신부(반사된 레이저 수신), 및 구동부(미러 회전 모터를 구동)를 포함하며, 외부의 이물질로부터 센서를 보호하기 위한 커버가 부가된다. 그리고 상기 커버에는 열선이 장착되어 있으며, 상기 열선은 커버 표면에 부착되는 습기나 눈 등을 제거하기 위한 목적이다.For reference, as shown in FIG. 2, the lidar sensor includes a transmitter (laser transmission), a receiver (receives reflected laser), and a drive unit (drives a mirror rotation motor), and a cover is added to protect the sensor from external foreign substances. In addition, a heating wire is mounted on the cover, and the purpose of the heating wire is to remove moisture or snow attached to the surface of the cover.
또한 상기 라이다 센서는 차량 주행 중 발생하는 진동이나 충격 등에 의해 광 정렬이 틀어질 수 있으며, 상기와 같이 라이다 센서의 광 정렬이 틀어질 경우, 센싱의 정밀도나 해상도가 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 라이다 센서의 광 정렬이 틀어지는 것을 검출하여 보정하는 방법이 필요한 상황이다.In addition, the lidar sensor may be misaligned due to vibration or shock generated during vehicle driving. Therefore, there is a need for a method of detecting and correcting the misalignment of the light alignment of the LIDAR sensor.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0009177호(2015. 01. 26 등록, 발명의 명칭: 라이다 센서 시스템)에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 2015-0009177 (registered on January 26, 2015, title of the invention: lidar sensor system).
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 차량 주행 시 라이다 센서의 광 정렬 틀어짐을 감지하여 자동으로 광 정렬을 보정할 수 있도록 하는, 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. According to one aspect of the present invention, the present invention was created to solve the above problems, and detects the light alignment misalignment of the lidar sensor when driving the vehicle and automatically corrects the light alignment of the lidar sensor. Its object is to provide a device and method for correcting light alignment.
본 발명의 일 측면에 따른 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치는, M*N 광 검출기 어레이를 포함하는 라이다 센서; 및 상기 M*N 광 검출기 어레이에 포함된 각 광 검출기로 입사된 광 신호를 처리하여 수신신호 세기를 측정하고, 상기 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광 정렬 틀어짐을 검출하고, 상기 광 정렬 틀어짐이 검출되면, 기 지정된 순서에 따라 상기 각 광 검출기에 대한 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광이 정확하게 입사되는 새로운 광 검출기를 찾아 광 정렬 보정을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus for compensating light alignment of a lidar sensor according to an aspect of the present invention includes a lidar sensor including an M*N photodetector array; and a control unit that processes an optical signal incident to each photodetector included in the M*N photodetector array to measure a received signal intensity, compares the received signal intensity with a preset reference value to detect optical alignment misalignment, and when the optical alignment misalignment is detected, compares the received signal intensity for each photodetector with a preset reference value in a predetermined order to find a new photodetector into which light is accurately incident and perform optical alignment correction.
본 발명에 있어서, 상기 기 지정된 순서는, 광 정렬 틀어짐이 검출되기 전 가장 최근에 설정된 광 검출기를 기준으로 주변의 거리가 가장 가까운 광 검출기로부터 거리가 가장 먼 광 검출기의 순서로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the predetermined order is characterized in that the order of a photodetector having the closest peripheral distance to a photodetector having the farthest distance based on the most recently set photodetector before light alignment misalignment is detected.
본 발명에 있어서, 상기 기 지정된 순서는, 이미 이전에 적어도 한 번 이상 광 정렬 틀어짐이 발생한 경우, 상기 광 정렬 틀어짐이 발생한 방향 정보를 추가로 반영하여 순서가 설정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the predetermined order is characterized in that, when optical alignment misalignment has occurred at least once previously, the order is set by additionally reflecting direction information in which the optical alignment misalignment occurred.
본 발명에 있어서, 상기 기준 값은, 입사광이 어느 하나의 광 검출기에 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기 값인 것을 특징으로 한다.In the present invention, it is characterized in that the reference value is a received signal intensity value that can be measured when incident light is normally incident on any one photodetector.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 M*N 광 검출기 어레이 중 가장 최근에 설정된 광 검출기에서 측정된 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하였을 때, 상기 측정된 수신신호 세기가 미리 설정된 기준 값 이상이 아닐 경우, 광 정렬 틀어짐이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the received signal intensity measured by the most recently set photodetector among the M*N photodetector array is compared with a preset reference value, the control unit determines that optical alignment misalignment has occurred when the measured received signal intensity is not equal to or greater than the preset reference value.
본 발명에 있어서, 상기 라이다 센서는, 센싱광을 조사하는 센싱 광원부; 상기 센싱 광원부에서 조사되는 센싱광을 반사시키는 송광 반사경; 상기 송광 반사경에서 반사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시키는 스캐너부; 상기 스캐너부에서 반사되는 입사광이 투과되고, 상기 송광 반사경과 일체로 형성되는 수광 렌즈; 상기 수광 렌즈를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경; 및 상기 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 상기 M*N 광 검출기 어레이가 포함된 광검출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the lidar sensor, the sensing light source for irradiating the sensing light; a light transmission reflector for reflecting the sensing light emitted from the sensing light source unit; a scanner unit that reflects the sensing light reflected from the light transmission reflector to a target and reflects incident light reflected from the target; a light-receiving lens through which incident light reflected from the scanner unit is transmitted and integrally formed with the light-transmitting reflector; a light receiving reflector for reflecting incident light passing through the light receiving lens; and a photodetector including the M*N photodetector array into which incident light reflected from the light receiving reflector is incident.
본 발명의 다른 측면에 따른 라이다 센서의 광 정렬 보정 방법은, 제어부가 라이다 센서의 M*N 광 검출기 어레이에 포함된 각 광 검출기로 입사된 광 신호를 처리하여 수신신호 세기를 측정하는 단계; 상기 제어부가 상기 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광 정렬 틀어짐을 검출하는 단계; 및 상기 광 정렬 틀어짐이 검출되면, 상기 제어부가 기 지정된 순서에 따라 상기 각 광 검출기에 대한 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광이 정확하게 입사되는 새로운 광 검출기를 찾아 광 정렬 보정을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A light alignment correction method of a lidar sensor according to another aspect of the present invention includes the steps of measuring, by a control unit, a received signal strength by processing an optical signal incident to each photodetector included in an M*N photodetector array of a lidar sensor; detecting, by the control unit, light alignment misalignment by comparing the received signal strength with a preset reference value; and when the misalignment of the light is detected, the control unit compares the received signal intensity for each of the photodetectors with a preset reference value in a predetermined order to find a new photodetector into which light is accurately incident and perform optical alignment correction.
본 발명에 있어서, 상기 광 정렬 틀어짐을 검출하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 M*N 광 검출기 어레이 중 가장 최근에 설정된 광 검출기에서 측정된 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하였을 때, 상기 측정된 수신신호 세기가 미리 설정된 기준 값 이상이 아닐 경우, 광 정렬 틀어짐이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of detecting the light alignment misalignment, the control unit determines that the light alignment misalignment has occurred when the received signal strength measured by the most recently set photodetector among the M*N photodetector array is compared with a preset reference value, when the measured received signal strength is not equal to or greater than the preset reference value.
본 발명에 있어서, 상기 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교함에 있어서, 상기 기준 값은, 입사광이 어느 하나의 광 검출기에 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기 값인 것을 특징으로 한다.In the present invention, in comparing the received signal strength with a preset reference value, the reference value is a received signal strength value that can be measured when incident light is normally incident on any one photodetector.
본 발명에 있어서, 상기 기 지정된 순서는, 광 정렬 틀어짐이 검출되기 전 가장 최근에 설정된 광 검출기를 기준으로 주변의 거리가 가장 가까운 광 검출기로부터 거리가 가장 먼 광 검출기의 순서로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the predetermined order is characterized in that the order of a photodetector having the closest peripheral distance to a photodetector having the farthest distance based on the most recently set photodetector before light alignment misalignment is detected.
본 발명에 있어서, 상기 기 지정된 순서는, 이미 이전에 적어도 한 번 이상 광 정렬 틀어짐이 발생한 경우, 상기 광 정렬 틀어짐이 발생한 방향 정보를 추가로 반영하여 순서가 설정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the predetermined order is characterized in that, when optical alignment misalignment has occurred at least once previously, the order is set by additionally reflecting direction information in which the optical alignment misalignment occurred.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 차량 주행 시 라이다 센서의 광 정렬 틀어짐을 감지하여 자동으로 광 정렬을 보정할 수 있도록 한다. 이에 따라 자동차 주행 중 라이다 센서의 광 정렬 틀어짐으로 인해 발생할 수 있는 센싱의 정밀도나 해상도의 저하를 방지할 수 있도록 한다.According to one aspect of the present invention, the present invention detects the light alignment misalignment of the lidar sensor during vehicle driving so that the light alignment can be automatically corrected. Accordingly, it is possible to prevent deterioration in precision or resolution of sensing that may occur due to misalignment of light of the LIDAR sensor while driving the vehicle.
도 1은 차량의 전/후방 범퍼에 장착된 라이다 센서의 일반적인 FOV(Field of View)를 보인 예시도.
도 2는 기존에 출시된 라이다 센서의 개략적인 구성을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 내부 구성을 개략적으로 보인 예시도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 라이다 센서의 센싱 광원부, 수광 렌즈 및 수광 반사경을 보다 구체적으로 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 6은 상기 도 5에 있어서, 제어부가 광 정렬 틀어짐 발생을 검출하고, 상기 광 정렬 틀어짐에 의해 M*N 광 검출기 어레이 중 입사광이 입사되는 새로운 광 검출기를 검출하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 광 정렬 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is an exemplary view showing a general FOV (Field of View) of a lidar sensor mounted on a front/rear bumper of a vehicle.
Figure 2 is an exemplary view shown to explain the schematic configuration of the previously released lidar sensor.
Figure 3 is an exemplary view schematically showing the internal configuration of the lidar sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a sensing light source unit, a light-receiving lens, and a light-receiving reflector of the lidar sensor in more detail in FIG. 3;
5 is an exemplary view showing a schematic configuration of an apparatus for compensating light alignment of a lidar sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exemplary diagram shown to explain the method of FIG. 5 , in which the control unit detects the light alignment misalignment and detects a new photodetector to which incident light is incident among the M*N photodetector array by the light alignment misalignment.
7 is a flowchart illustrating a method for correcting light alignment of a LiDAR sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of an apparatus and method for correcting light alignment of a LiDAR sensor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 내부 구성을 개략적으로 보인 예시도이고, 도 4는 상기 도 3에 있어서, 라이다 센서의 센싱 광원부, 수광 렌즈 및 수광 반사경을 보다 구체적으로 보인 예시도이다.3 is an exemplary view schematically showing the internal configuration of a lidar sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exemplary view showing in more detail the sensing light source unit, light receiving lens, and light receiving reflector of the lidar sensor in FIG. 3.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 라이다 센서(또는 라이다 센싱 장치)는, 센싱 광원부(10), 송광 반사경(20), 스캐너부(30), 수광 렌즈(40), 수광 반사경(50), 광검출부(60), 및 M*N 검출기 어레이(61)를 포함한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the lidar sensor (or lidar sensing device) according to the present embodiment includes a sensing
상기 센싱 광원부(10)는 센싱광을 조사한다. The sensing
상기 센싱 광원부(10)는 수광 렌즈(40)와 수광 반사경(50)의 광통로를 벗어나도록 배치된다. 상기 센싱 광원부(10)가 수광 렌즈(40)와 수광 반사경(50)의 광통로 벗어나도록 배치되므로, 센싱 광원부(10)가 광통로에서 입사광을 가리(차폐: blackage effect)는 것을 방지할 수 있다. 따라서 상기 수광 렌즈(40)의 광통로에서 상기 센싱 광원부(10)에 의한 수신 가림영역(A)(blackage area)이 발생되는 것을 방지할 수 있으므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 상기와 같이 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센서의 최대 검출거리를 증가시킬 수 있다.The sensing
상기 센싱 광원부(10)는 경통(11), 광원(13) 및 송광 렌즈부(15)를 포함한다. 상기 경통(11)은 수광 렌즈(40)의 광통로를 벗어나도록 배치되며, 원통형으로 형성될 수 있다. The sensing
상기 광원(13)은 경통(11)의 내부에 설치된다. 상기 송광 렌즈부(15)는 상기 광원(13)에서 조사되는 센싱광을 시준(collimination)하도록 광원(13)의 출력측에 설치된다. 송광 렌즈부(15)가 센싱광을 평행한 광선으로 시준하므로, 센싱광의 출력이 향상될 수 있다.The
상기 송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함한다. 상기 제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 설치되며, 상기 제2 송광 렌즈(15b)는 경통(11)의 내부에 설치되고, 상기 제2 송광 렌즈(15b)에는 제1 송광 렌즈(15a)를 투과하는 센싱광이 입사된다. 상기 제1 송광 렌즈(15a)와 상기 제2 송광 렌즈(15b)가 상기 경통(11)의 내부에 설치되므로, 상기 제1 송광 렌즈(15a)와 상기 제2 송광 렌즈(15b)가 수광 렌즈(40)의 수신 가림영역(A)을 형성하는 것을 방지할 수 있다.The light
상기 송광 반사경(20)은 센싱 광원부(10)에서 조사되는 센싱광을 반사시킨다. 상기 송광 반사경(20)에는 광반사 효율을 개선하도록 금속 반사층(미도시)이 코팅될 수 있다.The
상기 송광 반사경(20)은 수광 렌즈(40)의 광통로에 배치된다. 이때 상기 송광 반사경(20)이 수광 렌즈(40)의 광통로에 배치되므로, 상기 송광 반사경(20)의 폭만큼 수신 가림영역(A)이 된다. 따라서 상기 수광 렌즈(40)에서 수신 가림영역(A)을 감소시키므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 이에 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센싱장치의 최대 검출거리를 보다 증가시킬 수 있다.The
상기 스캐너부(30)는 송광 반사경(20)에서 반사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시킨다. 상기 스캐너부(30)에도 광반사 효율을 향상시키도록 반사층이 형성된다. The
상기 스캐너부(30)는 스캐너 반사경(31)과 스캐너 구동부(33)를 포함한다. The
상기 스캐너 반사경(31)은 상기 송광 반사경(20)에서 반사되는 센싱광을 타겟 측으로 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 수광 렌즈(40)로 반사시킨다. 상기 스캐너 구동부(33)는 스캐너 반사경(31)을 회전시키도록 상기 스캐너 반사경(31)에 연결된다. 상기 스캐너 구동부(33)가 스캐너 반사경(31)을 회전시키므로, 상기 스캐너 반사경(31)의 각도에 따라 센싱광과 입사광의 반사 각도가 변경될 수 있다.The
상기 스캐너 구동부(33)로는 모터부(미도시)가 적용될 수 있다. 상기 모터부에는 엔코더(미도시)가 포함되거나 엔코더와 연결될 수 있다. 상기 엔코더가 모터부의 회전수, 회전속도, 회전각도 등을 측정하여 제어부에 제공한다.A motor unit (not shown) may be applied as the
상기 수광 렌즈(40)에는 상기 스캐너부(30)에서 반사되는 입사광이 투과되고, 상기 수광 렌즈(40)는 상기 송광 반사경(20)과 일체로 형성된다. 수광 렌즈(40)와 송광 반사경(20)은 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 동일한 광학재료로 가공될 수 있다. 상기 수광 렌즈(40)는 입사광이 반사되는 것을 방지하도록 무반사 코팅층(Anti-Reflective Caoting)이 형성될 수 있다. 상기 수광 렌즈(40)와 상기 송광 반사경(20)이 하나의 광학모듈로 통합되므로, 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 경통(11)에 의해 수신 가림영역(A)이 형성되는 것을 방지할 수 있다.Incident light reflected from the
상기 수광 반사경(50)은 상기 수광 렌즈(40)를 투과한 입사광을 반사시킨다. 상기 스캐너부(30)에도 광반사 효율을 향상시키도록 반사층(미도시)이 형성된다.The
상기 광검출부(60)에는 상기 수광 반사경(50)에서 반사되는 입사광이 입사된다. 상기 광검출부(60)에서는 입사광이 입사됨에 따라 타겟의 위치 및 거리 등을 검출할 수 있다.Incident light reflected from the
또한 상기 라이다 센서는 상기 수광 반사경(50)과 상기 광검출부(60) 사이에 설치되는 간섭 필터(63) 및 M*N 광 검출기 어레이(61)를 더 포함한다. 상기 간섭 필터(63)는 특정 파장의 광을 걸러주며, 상기 간섭 필터(63)가 광검출부(60)에 일정한 파장대의 광을 입사시키므로, 상기 광검출부(60)에서 타겟의 위치 및 거리 등이 정확하게 검출될 수 있다. 이때 상기 광검출부(60)는 상기 M*N 광 검출기 어레이(61) 기반으로 광 검출 동작을 수행한다.In addition, the lidar sensor further includes an
여기서 상기 M*N 광 검출기 어레이(61)는 광 검출기가 M*N 배열된 것을 의미하는 것으로서, 상기 간섭 필터(63)를 통과한 입사광이 상기 M*N 광 검출기 어레이(61) 중 어느 하나의 광 검출기로 입사된다. 이에 따라 상기 광검출부(60)는 상기 M*N 광 검출기 어레이(61) 중 어느 하나의 광 검출기로 입사된 광 신호를 처리하게 된다.Here, the M*
본 실시예와 대비하여, 기존에는 상기 광검출부(60)에 1*1 광 검출기가 사용되었으며, 이에 따라 만약 차량 주행 중 발생하는 진동이나 충격 등에 의해 광 정렬이 틀어질 경우, 즉, 상기 1*1 광 검출기로 입사광이 정확하게 입사되지 않음으로써, 라이다 센서의 기능이 저하되거나 고장이 발생하게 된 것으로 판단하였다.In contrast to the present embodiment, conventionally, a 1*1 photodetector was used for the
반면에 본 실시예에서는 상기 광검출부(60)에 상기 M*N 광 검출기 어레이(61)를 적용함으로써, 가령 상기 광검출부(60)에 10*10 광 검출기 어레이가 적용되고, 정상상태에서 5*5 광 검출기에 입사광이 입사되고 있다고 가정한 상태에서, 만약 광 정렬이 틀어져 6*6 광 검출기에 입사광이 입사될 경우, 본 실시예에서는 상기 5*5 광 검출기의 수신신호 세기를 분석하여 광 정렬이 틀어짐을 검출하고, 상기 광 정렬 틀어짐이 검출됨에 따라 입사광이 정확하게 입사되는 새로운 6*6 광 검출기를 찾아 해당 광 검출기(즉, 6*6 광 검출기)로 입사된 광 신호를 처리하도록 한다. On the other hand, in the present embodiment, by applying the M*
이에 따라 본 실시예는 차량 주행 중 발생하는 진동이나 충격 등에 의해 광 정렬이 틀어지더라도 상기 광 정렬이 틀어지는 것을 검출하여 보정함으로써, 라이다 센서의 센싱의 정밀도나 해상도가 떨어지지 않고 정상적으로 동작할 수 있도록 하는 효과가 있다.Accordingly, the present embodiment detects and corrects the misalignment of the light alignment even if the light alignment is distorted due to vibration or shock generated during vehicle driving, thereby allowing the LIDAR sensor to operate normally without deteriorating the sensing precision or resolution. There is an effect.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치는, M*N 광 검출기 어레이(61)를 포함하는 라이다 센서(100); 및 상기 M*N 광 검출기 어레이(61)를 통해 광 정렬 보정을 수행하는 제어부(200);를 포함한다.5 is an exemplary view showing a schematic configuration of an apparatus for correcting light alignment of a lidar sensor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the apparatus for correcting optical alignment of a lidar sensor according to the present embodiment includes a
여기서 상기 제어부(200)는 상기 광검출부(60)를 포함하는 개념이다.Here, the
상기 제어부(200)는 간섭 필터(63)를 통과한 입사광이 입사되는 상기 M*N 광 검출기 어레이(61) 중 해당 광 검출기를 검출한다. 이에 따라 상기 제어부(200)는 상기 M*N 광 검출기 어레이(61) 중 어느 하나의 광 검출기로 입사된(또는 수신된) 광 신호를 처리하고, 상기 광 신호의 처리를 통해 수신신호 세기를 측정한다.The
또한 상기 제어부(200)는 상기 M*N 광 검출기 어레이(61)에 포함된 모든 광 검출기에 대한 수신신호 세기를 지정된 순서에 따라 순차로 측정하여 미리 설정된 기준 값(즉, 입사광이 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기)과 비교할 수 있다. In addition, the
이때 상기 지정된 순서는 최근에 설정된 광 검출기(즉, 광 정렬 틀어짐이 검출되기 전에 설정된 최종 광 검출기)를 기준으로 주변의 가장 거리가 가까운 광 검출기에서 가장 거리가 먼 광 검출기의 순서로 설정된다. 또한 상기 지정된 순서는 이미 이전에 적어도 한 번 이상 광 정렬 틀어짐이 발생한 경우에는 상기 광 정렬 틀어짐이 발생한 방향 정보를 추가로 반영하여 순서가 설정될 수 있다.At this time, the designated order is set in the order of the closest photodetector to the farthest photodetector based on the recently set photodetector (ie, the last photodetector set before the light alignment misalignment is detected). In addition, the designated order may be set by additionally reflecting direction information in which the optical alignment distortion occurs when the optical alignment deviation has already occurred at least once before.
상기 제어부(200)는 상기 M*N 광 검출기 어레이(161)의 각 광 검출기로부터 수신신호 세기를 측정하여 기 설정된 기준값과 비교하여 광 정렬이 틀어짐을 검출하고, 상기 광 정렬 틀어짐이 검출됨에 따라 각 광 검출기로부터 수신신호 세기를 측정하여 기 설정된 기준값과 비교하여 입사광이 정확하게 입사되는 새로운 광 검출기를 찾아 해당 광 검출기로 입사된 광 신호를 처리하도록 한다. The
예컨대 도 6은 상기 도 5에 있어서, 제어부가 광 정렬 틀어짐 발생을 검출하고, 상기 광 정렬 틀어짐에 의해 M*N 광 검출기 어레이 중 입사광이 입사되는 새로운 광 검출기를 검출하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(200)는 M*N 광 검출기 어레이(161) 중 어느 하나의 광 검출기(도 6의 최근 광 검출기)에 입사광이 입사되고 있다가 광 정렬이 틀어짐이 발생하여 다른 어느 하나의 광 검출기(도 6의 현재 광 검출기)에 입사광이 입사되는 것을 검출한다. For example, FIG. 6 is an exemplary diagram shown in FIG. 5 to explain a method in which the control unit detects a light alignment misalignment and detects a new photodetector to which incident light is incident among the M*N photodetector arrays due to the light alignment misalignment. This occurs to detect incident light incident on any other photodetector (current photodetector in FIG. 6).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 광 정렬 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method for compensating light alignment of a LiDAR sensor according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 라이다 센서가 작동을 시작하면, 제어부(200)는 상기 라이다 센서에 적용된 M*N 광 검출기 어레이(161) 중 가장 최근에 설정된 광 검출기(즉, 광 정렬 틀어짐이 검출되기 전에 설정된 최종 광 검출기)의 위치 값(즉, M*N 광 검출기 어레이 중 가장 최근에 설정된 광 검출기의 위치 값)을 적용(설정)한다(S101).As shown in FIG. 7, when the lidar sensor starts operating, the
그리고 상기 제어부(200)는 상기 설정된 광 검출기(즉, M*N 광 검출기 어레이(161) 중 가장 최근에 설정된 광 검출기)에 대한 수신신호를 분석한다(S102). 즉, 상기 제어부(200)는 상기 설정된 광 검출기(즉, M*N 광 검출기 어레이(161) 중 가장 최근에 설정된 광 검출기)에 대한 수신신호 세기를 측정한다.Then, the
이에 따라 상기 설정된 광 검출기(즉, M*N 광 검출기 어레이(161) 중 가장 최근에 설정된 광 검출기)에 대한 수신신호 세기가 기 설정된 기준 값(즉, 입사광이 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기) 이상인지 체크한다(S103).Accordingly, it is checked whether the received signal intensity for the set photodetector (i.e., the most recently set photodetector among the M*N photodetector array 161) is equal to or greater than a preset reference value (i.e., received signal intensity that can be measured when incident light is normally incident) (S103).
상기 체크(S103) 결과, 상기 설정된 광 검출기(즉, M*N 광 검출기 어레이(161) 중 가장 최근에 설정된 광 검출기)에 대한 수신신호 세기가 기 설정된 기준 값(즉, 입사광이 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기) 이상이면(S103의 예), 광 정렬 틀어짐이 발생하지 않은 것을 의미한다.As a result of the check (S103), if the received signal intensity for the set photodetector (i.e., the most recently set photodetector among the M*N photodetector array 161) is equal to or greater than a preset reference value (i.e., received signal intensity that can be measured when the incident light is normally incident) (Yes in S103), it means that no light alignment misalignment has occurred.
이에 따라 상기 제어부(200)는 상기 M*N 광 검출기 어레이(61) 중 상기 설정된 광 검출기의 위치 값을 그대로 적용(즉, 설정 유지)한다(S104).Accordingly, the
그러나 상기 체크(S103) 결과, 상기 설정된 광 검출기(즉, M*N 광 검출기 어레이(161) 중 가장 최근에 설정된 광 검출기)에 대한 수신신호 세기가 기 설정된 기준 값(즉, 입사광이 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기) 이상이 아니면(S103의 아니오), 광 정렬 틀어짐이 발생한 것을 의미한다.However, as a result of the check (S103), if the received signal intensity for the set photodetector (i.e., the most recently set photodetector among the M*N photodetector array 161) is not greater than a preset reference value (i.e., received signal intensity that can be measured when the incident light is normally incident) (No in S103), it means that optical alignment misalignment has occurred.
이에 따라 상기 제어부(200)는 상기 M*N 광 검출기 어레이(61)에 포함된 모든 광 검출기에 대한 수신신호 세기를 지정된 순서에 따라 순차로 측정하여 미리 설정된 기준 값(즉, 입사광이 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기)과 비교하여, 수신신호 세기가 기 설정된 기준 값(즉, 입사광이 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기) 이상인 새로운 광 검출기(또는 새로운 광 검출기의 위치 값)를 찾아 설정을 변경한다(S105).Accordingly, the
이때 상기 지정된 순서는 최근에 설정된 광 검출기(즉, 광 정렬 틀어짐이 검출되기 전에 설정된 최종 광 검출기)를 기준으로 주변의 가장 거리가 가까운 광 검출기에서 가장 거리가 먼 광 검출기의 순서로 설정된다. 또한 상기 지정된 순서는 이미 이전에 적어도 한 번 이상 광 정렬 틀어짐이 발생한 경우에는 상기 광 정렬 틀어짐이 발생한 방향 정보를 추가로 반영하여 순서가 설정될 수 있다.At this time, the designated order is set in the order of the closest photodetector to the farthest photodetector based on the recently set photodetector (ie, the last photodetector set before the light alignment misalignment is detected). In addition, the designated order may be set by additionally reflecting direction information in which the optical alignment distortion occurs when the optical alignment deviation has already occurred at least once before.
아울러 만약 상기 M*N 광 검출기 어레이(61)에 포함된 모든 광 검출기에 대한 수신신호 세기를 지정된 순서에 따라 순차로 측정하여 미리 설정된 기준 값(즉, 입사광이 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기)과 비교하여, 수신신호 세기가 기 설정된 기준 값(즉, 입사광이 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기) 이상인 새로운 광 검출기(또는 새로운 광 검출기의 위치 값)를 찾을 수 없는 경우에는 라이다 센서가 고장인 상태로 판단할 수 있으므로, 상기 제어부(200)는 알람을 출력하여 라이다 센서를 교체할 것을 공지할 수도 있다.In addition, if the received signal strength of all photodetectors included in the M *
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.The present invention has been described above with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art to which the technology belongs will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below. Implementations described herein may also be embodied in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Even if discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), the implementation of features discussed may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented in suitable hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which is generally referred to as a processing device including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit or programmable logic device or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.
10: 센싱 광원부 11: 경통
13: 광원 15: 송광 렌즈부
15a: 제1 송광 렌즈 15b: 제2 송광 렌즈
20: 송광 반사경 30: 스캐너부
31: 스캐너 반사경 33: 스캐너 구동부
40: 수광 렌즈 50: 수광 반사경
60: 광검출부 61 : M*N 광 검출기 어레이
63: 간섭 필터 100 : 라이다 센서
200 : 제어부10: sensing light source unit 11: barrel
13: light source 15: light transmission lens unit
15a: first
20: light transmission reflector 30: scanner unit
31: scanner reflector 33: scanner driving unit
40: light receiving lens 50: light receiving reflector
60: photodetector unit 61: M * N photodetector array
63: interference filter 100: lidar sensor
200: control unit
Claims (11)
상기 M*N 광 검출기 어레이에 포함된 각 광 검출기로 입사된 광 신호를 처리하여 수신신호 세기를 측정하고, 상기 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광 정렬 틀어짐을 검출하고, 상기 광 정렬 틀어짐이 검출되면, 기 지정된 순서에 따라 상기 각 광 검출기에 대한 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광이 정확하게 입사되는 새로운 광 검출기를 찾아 광 정렬 보정을 수행하는 제어부;를 포함하되,
상기 기준 값은,
입사광이 어느 하나의 광 검출기에 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기 값인 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치.
a lidar sensor including an M*N photodetector array; and
A control unit for measuring received signal strength by processing an optical signal incident to each photodetector included in the M*N photodetector array, comparing the received signal intensity with a preset reference value to detect light alignment misalignment, and comparing the received signal strength for each photodetector with a preset reference value in a pre-specified order to find a new photodetector through which light is accurately incident and perform light alignment correction;
The reference value is
Light alignment correction device of a lidar sensor, characterized in that the received signal intensity value that can be measured when the incident light is normally incident on any one photodetector.
광 정렬 틀어짐이 검출되기 전 가장 최근에 설정된 광 검출기를 기준으로 주변의 거리가 가장 가까운 광 검출기로부터 거리가 가장 먼 광 검출기의 순서로 설정되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치.
The method of claim 1, wherein the predetermined order is,
Light alignment correction device of a lidar sensor, characterized in that the surrounding distance is set in the order of the photodetector with the closest distance to the photodetector with the farthest distance based on the most recently set photodetector before the optical alignment misalignment is detected.
이미 이전에 적어도 한 번 이상 광 정렬 틀어짐이 발생한 경우, 상기 광 정렬 틀어짐이 발생한 방향 정보를 추가로 반영하여 순서가 설정되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치.
The method of claim 2, wherein the predetermined order is,
If the light alignment misalignment has already occurred at least once before, the light alignment correction device of the lidar sensor, characterized in that the order is set by additionally reflecting the direction information in which the light alignment misalignment occurred.
상기 M*N 광 검출기 어레이 중 가장 최근에 설정된 광 검출기에서 측정된 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하였을 때,
상기 측정된 수신신호 세기가 미리 설정된 기준 값 이상이 아닐 경우, 광 정렬 틀어짐이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치.
The method of claim 1, wherein the control unit,
When the received signal strength measured by the most recently set photodetector among the M*N photodetector array is compared with a preset reference value,
Light alignment correction device of a lidar sensor, characterized in that it is determined that the optical alignment misalignment has occurred when the measured received signal strength is not equal to or greater than a preset reference value.
센싱광을 조사하는 센싱 광원부;
상기 센싱 광원부에서 조사되는 센싱광을 반사시키는 송광 반사경;
상기 송광 반사경에서 반사되는 센싱광을 타켓에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시키는 스캐너부;
상기 스캐너부에서 반사되는 입사광이 투과되고, 상기 송광 반사경과 일체로 형성되는 수광 렌즈;
상기 수광 렌즈를 투과한 입사광을 반사시키는 수광 반사경; 및
상기 수광 반사경에서 반사되는 입사광이 입사되는 상기 M*N 광 검출기 어레이가 포함된 광검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 장치.
The method of claim 1, wherein the lidar sensor,
a sensing light source unit irradiating sensing light;
a light transmission reflector for reflecting the sensing light emitted from the sensing light source unit;
a scanner unit that reflects the sensing light reflected from the light transmission reflector to a target and reflects incident light reflected from the target;
a light-receiving lens through which incident light reflected from the scanner unit is transmitted and integrally formed with the light-transmitting reflector;
a light receiving reflector for reflecting incident light passing through the light receiving lens; and
Light alignment correction device of a lidar sensor, characterized in that it comprises a; photodetector including the M * N photodetector array into which the incident light reflected from the light receiving reflector is incident.
상기 제어부가 상기 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광 정렬 틀어짐을 검출하는 단계; 및
상기 광 정렬 틀어짐이 검출되면, 상기 제어부가 기 지정된 순서에 따라 상기 각 광 검출기에 대한 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하여 광이 정확하게 입사되는 새로운 광 검출기를 찾아 광 정렬 보정을 수행하는 단계;를 포함하되,
상기 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교함에 있어서,
상기 기준 값은,
입사광이 어느 하나의 광 검출기에 정상 입사될 경우에 측정될 수 있는 수신신호 세기 값인 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 방법.
measuring, by a control unit, a received signal strength by processing an optical signal incident to each photodetector included in an M*N photodetector array of a lidar sensor;
detecting, by the control unit, light alignment misalignment by comparing the received signal strength with a preset reference value; and
When the light alignment misalignment is detected, the control unit compares the received signal strength for each of the photodetectors with a preset reference value in a predetermined order to find a new photodetector into which light is accurately incident and perform photoalignment correction; including,
In comparing the received signal strength with a preset reference value,
The reference value is
A light alignment correction method of a lidar sensor, characterized in that the received signal intensity value that can be measured when incident light is normally incident on any one photodetector.
상기 제어부는,
상기 M*N 광 검출기 어레이 중 가장 최근에 설정된 광 검출기에서 측정된 수신신호 세기를 미리 설정된 기준 값과 비교하였을 때,
상기 측정된 수신신호 세기가 미리 설정된 기준 값 이상이 아닐 경우, 광 정렬 틀어짐이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 방법.
The method of claim 7, wherein in the step of detecting the light alignment misalignment,
The control unit,
When the received signal strength measured by the most recently set photodetector among the M*N photodetector array is compared with a preset reference value,
When the measured received signal strength is not greater than or equal to a preset reference value, it is determined that optical alignment misalignment has occurred.
광 정렬 틀어짐이 검출되기 전 가장 최근에 설정된 광 검출기를 기준으로 주변의 거리가 가장 가까운 광 검출기로부터 거리가 가장 먼 광 검출기의 순서로 설정되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 방법.
The method of claim 7, wherein the predetermined order,
A light alignment correction method of a lidar sensor, characterized in that the optical alignment correction method of the lidar sensor is set in the order of the photodetector with the closest distance to the photodetector with the farthest distance based on the most recently set photodetector before the optical alignment misalignment is detected.
이미 이전에 적어도 한 번 이상 광 정렬 틀어짐이 발생한 경우, 상기 광 정렬 틀어짐이 발생한 방향 정보를 추가로 반영하여 순서가 설정되는 것을 특징으로 하는 라이다 센서의 광 정렬 보정 방법.The method of claim 10, wherein the predetermined order,
If the light alignment misalignment has already occurred at least once before, the light alignment correction method of the lidar sensor, characterized in that the order is set by additionally reflecting the direction information in which the light alignment misalignment occurred.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |