KR102604467B1 - 펄스 레이저 기반의 거리 측정 장치 및 방법과 이를 구비하는 차량 - Google Patents

펄스 레이저 기반의 거리 측정 장치 및 방법과 이를 구비하는 차량 Download PDF

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Abstract

펄스 레이저 기반의 거리 측정 장치 및 방법과 이를 구비하는 차량이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 거리 측정 장치는, 시작 트리거 신호 및 인에이블 신호를 발생시키는 타임 윈도우 유닛, 시작 트리거 신호 및 인에이블 신호에 기반하여 펄스 레이저를 송출하는 펄스 송출기, 타겟 대상에서 반사되는 펄스 레이저를 수신하여 에코 신호를 생성하고, 펄스 레이저의 비행 시간을 측정하는 펄스 수신기, 에코 신호의 생성 시점을 기준으로 기 설정된 지연 시간이 경과한 후 딜레이 트리거 신호를 펄스 송출기로 발생시키는 딜레이 유닛, 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하는 카운터, 및 지연 시간, 카운트되는 수, 및 비행 시간에 기반하여 타겟 대상까지의 거리를 산출하는 거리 산출 유닛을 포함한다.

Description

펄스 레이저 기반의 거리 측정 장치 및 방법과 이를 구비하는 차량{APPARATUS AND METHOD FOR DISTANCE MEASUREMENT, AND VEHICLE WITH THE SAME}
본 발명의 실시예는 펄스 레이저 기반의 거리 측정 기술과 관련된다.
레이저를 이용한 거리 측정 방법에는 삼각 측량, AMCW(Amplitude Modulated Continuous Wave), FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave), TCSPC(Time Correlated Single Photon Counting), 및 펄스 방식 등이 잇다. 여기서, 펄스 방식은 레이저 펄스의 비행 시간을 이용하는 방법으로, 펄스 방식의 라이다(RiDAR)는 레이저 펄스를 송출하고, 레이저 펄스가 측정 대상에서 반사되어 수신할 때까지 걸린 시간 즉, ToF(Time of Flight)를 계산하여 측정 대상까지의 거리(d)를 다음의 수학식을 통해 산출한다.
(수학식)
c : 빛의 속도
여기서, 빛의 속도는 세상에서 가장 빠른 속도를 가지므로 측정 대상까지의 거리를 정확하게 측정하기 위해서는 tToF를 아주 정확하게 측정하여야 하며, 이를 위해서는 매우 빠르게 동작하는 고 분해능의 TDC(Time to Digital Converter)가 필요하다. 그러나, 이러한 고 분해능의 TDC를 만드는 것은 매우 복잡하고 어려우며 가격이 비싸다는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-0148447호(1998.12.01)
본 발명의 실시예는 고 분해능의 TDC 없이도 거리 측정의 정확도를 높일 수 있는 펄스 레이저 기반의 거리 측정 장치 및 방법과 이를 구비하는 차량을 제공하기 위한 것이다.
개시되는 일 실시예에 따른 거리 측정 장치는, 시작 트리거 신호 및 인에이블 신호를 발생시키는 타임 윈도우 유닛; 상기 시작 트리거 신호 및 상기 인에이블 신호에 기반하여 펄스 레이저를 송출하는 펄스 송출기; 타겟 대상에서 반사되는 상기 펄스 레이저를 수신하여 에코 신호를 생성하고, 상기 펄스 레이저의 비행 시간을 측정하는 펄스 수신기; 상기 에코 신호의 생성 시점을 기준으로 기 설정된 지연 시간이 경과한 후 딜레이 트리거 신호를 상기 펄스 송출기로 발생시키는 딜레이 유닛; 상기 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하는 카운터; 및 상기 지연 시간, 상기 카운트되는 수, 및 상기 비행 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는 거리 산출 유닛을 포함한다.
상기 인에이블 신호는, 상기 시작 트리거 신호와 동기화되는 거리 측정 시작 시간부터 기 설정된 거리 측정 유효 시간까지 하이 상태를 가지는 신호일 수 있다.
상기 펄스 송출기는, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 시작 트리거 신호가 입력되면 1차 펄스 레이저를 송출할 수 있다.
상기 펄스 송출기는, 상기 딜레이 트리거 신호 및 상기 인에이블 신호에 기반하여 (1+M)(M은 1 이상의 자연수)차 펄스 레이저를 송출할 수 있다.
상기 펄스 송출기는, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 딜레이 트리거 신호가 입력되면 (1+M)(M은 1 이상의 자연수)차 펄스 레이저를 송출할 수 있다.
상기 카운터는, 상기 인에이블 신호 및 상기 에코 신호에 기반하여 상기 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하되, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 에코 신호를 수신하면 카운트 숫자를 증가시킬 수 있다.
상기 거리 산출 유닛은, 상기 카운터에서 카운트하는 숫자가 기 설정된 기준 숫자가 되는 경우, 상기 지연 시간, 상기 기준 숫자, 및 상기 비행 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출할 수 있다.
상기 거리 산출 유닛은, 상기 지연 시간, 상기 기준 숫자, 및 상기 비행 시간에 기반하여 거리 측정에 소요되는 총 시간을 산출하고, 상기 거리 측정에 소요되는 총 시간, 상기 기준 숫자, 상기 지연 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출할 수 있다.
상기 거리 산출 유닛은, 하기의 수학식을 통해 상기 거리 측정에 소요되는 총 시간(T)을 산출할 수 있다.
(수학식)
N : 기준 숫자
tToF : 비행 시간
tDELAY : 지연 시간
상기 거리 산출 유닛은, 하기의 수학식을 통해 상기 타겟 대상까지의 거리(d)를 산출할 수 있다.
(수학식)
c : 빛의 속도
개시되는 일 실시예에 따른 거리 측정 방법은, 타임 윈도우 유닛에서, 시작 트리거 신호 및 인에이블 신호를 발생시키는 단계; 펄스 송출기에서, 상기 시작 트리거 신호 및 상기 인에이블 신호에 기반하여 펄스 레이저를 송출하는 단계; 펄스 수신기에서, 타겟 대상에서 반사되는 상기 펄스 레이저를 수신하여 에코 신호를 생성하고, 상기 펄스 레이저의 비행 시간을 측정하는 단계; 딜레이 유닛에서, 상기 에코 신호의 생성 시점을 기준으로 기 설정된 지연 시간이 경과한 후 딜레이 트리거 신호를 상기 펄스 송출기로 발생시키는 단계; 카운터에서, 상기 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하는 단계; 및 거리 산출 유닛에서, 상기 지연 시간, 상기 카운트되는 수, 및 상기 비행 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 인에이블 신호는, 상기 시작 트리거 신호와 동기화되는 거리 측정 시작 시간부터 기 설정된 거리 측정 유효 시간까지 하이 상태를 가지는 신호일 수 있다.
상기 펄스 송출기는, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 시작 트리거 신호가 입력되면 1차 펄스 레이저를 송출할 수 있다.
상기 펄스 송출기는, 상기 딜레이 트리거 신호 및 상기 인에이블 신호에 기반하여 (1+M)(M은 1 이상의 자연수)차 펄스 레이저를 송출할 수 있다.
상기 펄스 송출기는, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 딜레이 트리거 신호가 입력되면 (1+M)(M은 1 이상의 자연수)차 펄스 레이저를 송출할 수 있다.
상기 카운터는, 상기 인에이블 신호 및 상기 에코 신호에 기반하여 상기 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하되, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 에코 신호를 수신하면 카운트 숫자를 증가시킬 수 있다.
상기 거리 산출 유닛은, 상기 카운터에서 카운트하는 숫자가 기 설정된 기준 숫자가 되는 경우, 상기 지연 시간, 상기 기준 숫자, 및 상기 비행 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출할 수 있다.
상기 거리를 산출하는 단계는, 상기 거리 산출 유닛에서, 상기 지연 시간, 상기 기준 숫자, 및 상기 비행 시간에 기반하여 거리 측정에 소요되는 총 시간을 산출하는 단계; 및 상기 거리 산출 유닛에서, 상기 거리 측정에 소요되는 총 시간, 상기 기준 숫자, 상기 지연 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 거리 산출 유닛은, 하기의 수학식을 통해 상기 거리 측정에 소요되는 총 시간(T)을 산출할 수 있다.
(수학식)
N : 기준 숫자
tToF : 비행 시간
tDELAY : 지연 시간
상기 거리 산출 유닛은, 하기의 수학식을 통해 상기 타겟 대상까지의 거리(d)를 산출할 수 있다.
(수학식)
c : 빛의 속도
개시되는 실시예에 의하면, 기 설정된 지연 시간에 기반하여 펄스 레이저를 기 설정된 기준 숫자까지 순차적으로 송출하여 타겟 대상까지의 거리를 산출함으로써, 고 분해능의 TDC(Time-to-Digital Converter) 없이도 타겟 대상까지의 거리 측정 정확도를 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저를 이용한 거리 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저를 이용한 거리 측정 방법을 나타낸 흐름도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 방법에서 각 신호들의 생성 시간을 나타낸 그래프
도 4는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저를 이용한 거리 측정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 거리 측정 장치(100)는 타임 윈도우 유닛(102), 펄스 송출기(104), 펄스 수신기(106), 딜레이 유닛(108), 카운터(110), 및 거리 산출 유닛(112)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 거리 측정 장치(100)는 거리 측정이 요구되는 다양한 시설물 또는 이동 수단(예를 들어, 차량, 선박 등) 등에 장착될 수 있다.
타임 윈도우 유닛(102)은 타겟 대상까지의 거리를 측정하는데 따른 거리 측정 유효 시간을 제어할 수 있다. 타임 윈도우 유닛(102)은 거리 측정의 시작을 알리는 시작 트리거(Start Trigger) 신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 타임 윈도우 유닛(102)은 거리 측정 유효 시간을 나타내는 인에이블(Enable) 신호를 발생시킬 수 있다.
타임 윈도우 유닛(102)은 시작 트리거 신호와 인에이블 신호 간의 동기를 맞추어 시작 트리거 신호와 인에이블 신호를 각각 발생시킬 수 있다. 여기서, 인에이블 신호는 거리 측정 시작 시간(즉, 시작 트리거 신호에 대응하는 시간)부터 기 설정된 거리 측정 유효 시간까지는 하이(High) 상태(즉, 1)를 가지고, 그 이후에는 로우(Low) 상태(즉, 0)를 가지는 신호일 수 있다.
타임 윈도우 유닛(102)은 시작 트리거 신호를 펄스 송출기(104)로 발생시킬 수 있다. 또한, 타임 윈도우 유닛(102)은 인에이블 신호를 펄스 송출기(104) 및 카운터(110)로 각각 발생시킬 수 있다.
펄스 송출기(104)는 시작 트리거 신호 및 인에이블 신호에 기반하여 1차 펄스 레이저를 송출할 수 있다. 구체적으로, 펄스 송출기(104)는 인에이블 신호가 하이 상태에서 시작 트리거 신호가 입력되면 타겟 대상까지의 거리를 측정하기 위한 1차 펄스 레이저를 송출할 수 있다. 펄스 송출기(104)는 펄스 레이저를 타겟 대상 측으로 송출하기 위해 제1 레이저 다이오드(104a) 및 제1 렌즈(104b)를 포함할 수 있다.
펄스 수신기(106)는 타겟 대상에서 반사된 펄스 레이저를 수신할 수 있다. 즉, 펄스 송출기(104)에서 송출된 펄스 레이저는 타겟 대상에서 반사되는데, 반사되는 펄스 레이저를 펄스 수신기(106)가 수신할 수 있다. 여기서, 펄스 레이저는 타겟 대상까지의 거리에 따라 비행 시간(tToF)만큼 지난 후에 수신되게 된다.
펄스 수신기(106)는 타겟 대상에서 반사되는 펄스 레이저를 수신할 때마다 에코(Echo) 신호를 생성할 수 있다. 펄스 수신기(106)는 에코 신호를 딜레이 유닛(108) 및 카운터(110)로 각각 전달할 수 있다. 펄스 수신기(106)는 타겟 대상에서 반사되는 펄스 레이저를 수신하기 위해 제2 레이저 다이오드(106a) 및 제2 렌즈(106b)를 포함할 수 있다.
딜레이 유닛(108)은 펄스 수신기(106)로부터 에코 신호를 수신한 시점을 기준으로 기 설정된 지연 시간(tDELAY)을 경과한 후 딜레이 트리거(Delay Trigger) 신호를 발생시킬 수 있다. 딜레이 유닛(108)은 딜레이 트리거 신호를 펄스 송출기(104)로 발생시킬 수 있다.
여기서, 펄스 송출기(104)는 딜레이 트리거 신호 및 인에이블 신호에 기반하여 (1+M)(M은 1 이상의 자연수)차 펄스 레이저를 송출할 수 있다. 즉, 펄스 송출기(104)는 인에이블 신호가 하이 상태에서 딜레이 트리거 신호가 입력되면 타겟 대상까지의 거리를 측정하기 위한 (1+M)차 펄스 레이저를 송출할 수 있다.
카운터(110)는 인에이블 신호 및 에코 신호에 기반하여 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행할 수 있다. 즉, 카운터(110)는 인에이블 신호가 하이 상태에서 펄스 수신기(106)로부터 에코 신호를 수신하면 카운트 숫자를 1 증가시킬 수 있다. 이러한 과정은 카운터(110)에서 카운트하는 숫자가 기 설정된 기준 숫자(예를 들어, N)가 될 때까지 반복될 수 있다.
거리 산출 유닛(112)은 카운터(110)에서 카운트하는 숫자가 기 설정된 기준 숫자가 되는 경우, 거리 측정에 소요되는 총 시간 및 기 설정된 지연 시간(tDELAY)에 기반하여 타겟 대상까지의 거리를 측정할 수 있다.
구체적으로, 거리 산출 유닛(112)은 기 설정된 기준 숫자(N), 펄스 레이저의 비행 시간(tToF), 및 기 설정된 지연 시간(tDELAY)에 기반하여 거리 측정에 소요되는 총 시간을 산출할 수 있다. 거리 산출 유닛(112)은 다음의 수학식 1을 통해 거리 측정에 소요되는 총 시간(T)을 산출할 수 있다.
(수학식 1)
또한, 거리 산출 유닛(112)은 다음의 수학식 2를 통해 타겟 대상까지의 거리(d)를 산출할 수 있다.
(수학식 2)
c : 빛의 속도
개시되는 실시예에 의하면, 기 설정된 지연 시간에 기반하여 펄스 레이저를 기 설정된 기준 숫자까지 순차적으로 송출하여 타겟 대상까지의 거리를 산출함으로써, 고 분해능의 TDC(Time-to-Digital Converter) 없이도 타겟 대상까지의 거리 측정 정확도를 높일 수 있게 된다.
한편, 수학식 2를 통해 산출된 거리의 거리 해상도를 계산하면 다음의 수학식 3으로 표현될 수 있다.
(수학식 3)
Figure 112021147637296-pat00009
여기서, 거리 측정 결과의 정확도와 정밀도는 거리 해상도(Δd)가 작을수록 커지게 된다. 수학식 3에서, 거리 해상도(Δd)는 거리 측정에 소요되는 총 시간(T)이 클수록 작아지고, 지연 시간(tDELAY)이 작을수록 작아지는 것을 볼 수 있다. 따라서, 거리 측정에 소요되는 총 시간(T)을 길게 하고, 지연 시간(tDELAY)을 짧게 할수록 거리 측정 결과의 정확도와 정밀도를 높일 수 있게 된다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 펄스 레이저를 이용한 거리 측정 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 거리 측정 방법에서 각 신호들의 생성 시간을 나타낸 그래프이다. 도 2의 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 단계 S 101에서, 거리 측정 장치(100)는 시작 트리거(Start Trigger) 신호 및 인에이블(Enable) 신호를 각각 발생시킨다.
단계 S 103에서, 거리 측정 장치(100)는 시작 트리거 신호 및 인에이블 신호에 따라 펄스 레이저를 송출한다. 여기서, 시작 트리거 신호와 인에이블 신호는 동기화 될 수 있다. 이 경우, 시작 트리거 신호와 인에이블 신호의 하이 상태에 맞추어 펄스 레이저가 송출될 수 있다.
단계 S 105에서, 거리 측정 장치(100)는 타겟 대상에서 반사되는 펄스 레이저를 수신하여 에코(Echo) 신호를 발생시킨다. 이때, 거리 측정 장치(100)는 펄스 레이저의 비행 시간(tToF)을 측정할 수 있다.
단계 S 107에서, 거리 측정 장치(100)는 에코 신호의 발생 시점을 기준으로 기 설정된 지연 시간(tDELAY)을 경과한 후 딜레이 트리거(Delay Trigger) 신호를 발생시킨다.
여기서, 딜레이 트리거 신호는 시작 트리거 신호 이후에 펄스 레이저의 송출을 위한 신호일 수 있다. 즉, 시작 트리거 신호는 펄스 레이저의 1차 송출을 위한 것이고, 딜레이 트리거 신호는 펄스 레이저의 (1+M)차 송출을 위한 것일 수 있다.
단계 S 109에서, 거리 측정 장치(100)는 딜레이 트리거 신호 및 인에이블 신호에 따라 펄스 레이저를 송출한다. 이때, 거리 측정 장치(100)는 인에이블 신호가 하이 상태에서 딜레이 트리거 신호가 발생하는 경우 펄스 레이저를 송출할 수 있다.
단계 S 111에서, 거리 측정 장치(100)는 에코 신호 및 인에이블 신호에 기반하여 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 증가시킨다. 거리 측정 장치(100)는 인에이블 신호가 하이 상태에서 에코 신호가 발생되면 카운트 숫자를 1 증가시킬 수 있다.
단계 S 113에서, 거리 측정 장치(100)는 카운트 된 숫자가 기 설정된 기준 숫자에 도달했는지 여부를 확인한다.
단계 S 113의 확인 결과, 카운트 된 숫자가 기 설정된 기준 숫자에 도달하지 않은 경우, 거리 측정 장치(100)는 단계 S 105에서 단계 S 111까지를 반복 수행한다.
단계 S 113의 확인 결과, 카운트 된 숫자가 기 설정된 기준 숫자에 도달한 경우, 거리 측정 장치(100)는 기 설정된 기준 숫자(N), 펄스 레이저의 비행 시간(tToF), 및 기 설정된 지연 시간(tDELAY)에 기반하여 거리 측정에 소요되는 총 시간을 산출한다(S 115).
다음으로, 거리 측정 장치(100)는 거리 측정에 소요되는 총 시간, 기 설정된 기준 숫자(N), 및 기 설정된 지연 시간(tDELAY)에 기반하여 타겟 대상까지의 거리를 산출한다(S 117).
도 4는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 거리 측정 장치(100)일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 거리 측정 장치
102 : 타임 윈도우 유닛
104 : 펄스 송출기
104a : 제1 레이저 다이오드
104b : 제1 렌즈
106 : 펄스 수신기
106a : 제2 레이저 다이오드
106b : 제2 렌즈
108 : 딜레이 유닛
110 : 카운터
112 : 거리 산출 유닛

Claims (21)

  1. 시작 트리거 신호 및 인에이블 신호를 발생시키는 타임 윈도우 유닛;
    상기 시작 트리거 신호 및 상기 인에이블 신호에 기반하여 펄스 레이저를 송출하는 펄스 송출기;
    타겟 대상에서 반사되는 상기 펄스 레이저를 수신하여 에코 신호를 생성하고, 상기 펄스 레이저의 비행 시간을 측정하는 펄스 수신기;
    상기 에코 신호의 생성 시점을 기준으로 기 설정된 지연 시간이 경과한 후 딜레이 트리거 신호를 상기 펄스 송출기로 발생시키는 딜레이 유닛;
    상기 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하는 카운터; 및
    상기 지연 시간, 상기 카운트되는 수, 및 상기 비행 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는 거리 산출 유닛을 포함하고,
    상기 인에이블 신호는, 상기 시작 트리거 신호와 동기화되는 거리 측정 시작 시간부터 기 설정된 거리 측정 유효 시간까지 하이 상태를 가지는 신호이며,
    상기 펄스 송출기는, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 시작 트리거 신호가 입력되면 1차 펄스 레이저를 송출하되, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 딜레이 트리거 신호가 입력되면 (1+M)(M은 1 이상의 자연수)차 펄스 레이저를 송출하며,
    상기 카운터는, 상기 인에이블 신호 및 상기 에코 신호에 기반하여 상기 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하되, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 에코 신호를 수신하면 카운트 숫자를 증가시키고,
    상기 거리 산출 유닛은, 상기 카운터에서 카운트하는 숫자가 기 설정된 기준 숫자가 되는 경우, 상기 지연 시간, 상기 기준 숫자, 및 상기 비행 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는, 거리 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 거리 산출 유닛은,
    상기 지연 시간, 상기 기준 숫자, 및 상기 비행 시간에 기반하여 거리 측정에 소요되는 총 시간을 산출하고, 상기 거리 측정에 소요되는 총 시간, 상기 기준 숫자, 상기 지연 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는, 거리 측정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 거리 산출 유닛은,
    하기의 수학식을 통해 상기 거리 측정에 소요되는 총 시간(T)을 산출하는, 거리 측정 장치.
    (수학식)

    N : 기준 숫자
    tToF : 비행 시간
    tDELAY : 지연 시간
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 거리 산출 유닛은,
    하기의 수학식을 통해 상기 타겟 대상까지의 거리(d)를 산출하는, 거리 측정 장치.
    (수학식)

    c : 빛의 속도
  11. 타임 윈도우 유닛에서, 시작 트리거 신호 및 인에이블 신호를 발생시키는 단계;
    펄스 송출기에서, 상기 시작 트리거 신호 및 상기 인에이블 신호에 기반하여 펄스 레이저를 송출하는 단계;
    펄스 수신기에서, 타겟 대상에서 반사되는 상기 펄스 레이저를 수신하여 에코 신호를 생성하고, 상기 펄스 레이저의 비행 시간을 측정하는 단계;
    딜레이 유닛에서, 상기 에코 신호의 생성 시점을 기준으로 기 설정된 지연 시간이 경과한 후 딜레이 트리거 신호를 상기 펄스 송출기로 발생시키는 단계;
    카운터에서, 상기 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하는 단계; 및
    거리 산출 유닛에서, 상기 지연 시간, 상기 카운트되는 수, 및 상기 비행 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 인에이블 신호는, 상기 시작 트리거 신호와 동기화되는 거리 측정 시작 시간부터 기 설정된 거리 측정 유효 시간까지 하이 상태를 가지는 신호이며,
    상기 펄스 송출기는, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 시작 트리거 신호가 입력되면 1차 펄스 레이저를 송출하되, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 딜레이 트리거 신호가 입력되면 (1+M)(M은 1 이상의 자연수)차 펄스 레이저를 송출하며,
    상기 카운터는, 상기 인에이블 신호 및 상기 에코 신호에 기반하여 상기 펄스 레이저 수신에 따른 카운트를 수행하되, 상기 인에이블 신호가 하이 상태에서 상기 에코 신호를 수신하면 카운트 숫자를 증가시키고,
    상기 거리 산출 유닛은, 상기 카운터에서 카운트하는 숫자가 기 설정된 기준 숫자가 되는 경우, 상기 지연 시간, 상기 기준 숫자, 및 상기 비행 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는, 거리 측정 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 거리를 산출하는 단계는,
    상기 거리 산출 유닛에서, 상기 지연 시간, 상기 기준 숫자, 및 상기 비행 시간에 기반하여 거리 측정에 소요되는 총 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 거리 산출 유닛에서, 상기 거리 측정에 소요되는 총 시간, 상기 기준 숫자, 상기 지연 시간에 기반하여 상기 타겟 대상까지의 거리를 산출하는 단계를 포함하는, 거리 측정 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 거리 산출 유닛은,
    하기의 수학식을 통해 상기 거리 측정에 소요되는 총 시간(T)을 산출하는, 거리 측정 방법.
    (수학식)

    N : 기준 숫자
    tToF : 비행 시간
    tDELAY : 지연 시간
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 거리 산출 유닛은,
    하기의 수학식을 통해 상기 타겟 대상까지의 거리(d)를 산출하는, 거리 측정 방법.
    (수학식)

    c : 빛의 속도
  21. 청구항 1, 및 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 하나의 항에 기재된 거리 측정 장치를 구비하는 차량.
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