KR20000060805A - 레이저 거리 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

레이저 거리 측정 장치가 개시되어 있다. 어밸런치 포토 다이오드 모듈은 측정 장소에서 레이저를 발사한 후, 목표물로부터 반사된 레이저 신호를 입력받아 증폭 및 필터링하여 반사된 레이저 신호를 제공한다. 55dB 증폭기는 반사된 레이저 신호를 입력받아 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 제공한다. 비교기는 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 입력받아 임계치와 비교하여 하이/로우의 반사 신호의 유무 판단 신호를 제공한다. 피크 디텍터는 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 입력받아 진폭의 최대값을 검출하여 제공한다. 도착시간 보정 알고리즘부는 각각 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호 및 적분 유효 신호를 입력받아 적분, 지연 및 고속 스위칭하여 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 아날로그 전압 신호들을 제공한다. 아날로그/디지탈 변환부는 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호의 최대값 및 상기 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 아날로그 전압 신호들을 입력받아 반사된 레이저 신호의 디지털 전압 신호로 변환한다. 따라서, 디지털로 변환된 시간 대 전압 파형을 이용해서 도착시간을 알 수 있고, 반사된 레이저 신호에 포함된 잡음을 줄여 측정장소에서 목표물까지의 거리를 정확하게 측정할 수 있다.

Description

레이저 거리 측정 장치{Apparatus for measuring distance by using laser}
본 발명은 레이저 거리 측정 장치에 관한 것으로, 특히 펄스 레이저를 이용하여 측정장소에서 목표물까지의 거리를 측정하는 시스템에서 수신 진폭을 고려하여 정밀도를 향상시킨 레이저 거리 측정 장치에 관한 것이다.
상기 측정 장소에서 거리를 측정하고자 하는 목표물로 펄스(Pulse) 레이저를 쏘아, 쏘아준 레이저가 전방의 목표물에 반사되어 돌아온 시간을 측정하여 그에 해당하는 거리(R)를 변환시켜 준다. 단순한 알고리즘을 사용하지만, 사용되는 클럭 속도(clock speed)와 반사된 펄스의 도착지점을 결정하는 방법에 따라 전체 시스템의 분해능과 신뢰도가 결정된다.
도 1을 참조하면, 전방 차량(10)과 레이저 장착 차량(20) 사이의 차간 거리를 R이라고 정의하고, 상기 레이저 레이더 장착 차량(20)에서 레이저광을 송신할 때의 송신 펄스, 레이저 발사후 반사된 수신 펄스, 플립플롭(Flip-flop)의 펄스폭과 카운터의 기준 클럭의 파형을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 종래의 레이저 거리 측정 시스템은 어밸런치 포토 다이오드 모듈(APD module)(1), 55dB 증폭기(2), 비교기(Comparator)(3) 및 플립플롭을 이용한 펄스폭(Pulse width) 발생기(7)로 구성된다.
상기 어밸런치 포토 다이오드(APD) 모듈(1)은 상기 측정 장소에서 레이저 발사 후 상기 목표물로부터 반사된 레이저 신호를 입력받아 증폭 및 필터링해서 미소한 레이저 신호를 제공한다.
상기 55dB 증폭기(2)는 상기 미소한 레이저 신호를 입력받아 55dB만큼 증폭하여 55dB 증폭된 레이저 신호를 제공한다.
상기 비교기(3)는 상기 55dB 증폭된 레이저 신호를 입력받아 임계치(threshold)를 넘는 신호를 비교하여 도착 신호를 상기 플립플롭(Flip-Flop)을 펄스폭 발생기(7)로 제공한다.
상기 플립플롭을 이용한 펄스폭 발생기(7)는 JK 플립플롭을 사용하여 상기 도착 신호를 입력받아 송신 시점과 수신 시점의 시간차에 해당하는 신호를 생성하고 상기 반사된 레이저 신호의 펄스 폭을 출력한다.
따라서, 상기 반사된 레이저 신호의 펄스 폭은 레이저 레이다 장착 차량(20)이 전방 차량(10)으로 레이저 신호를 발사한 후 반사된 시간을 의미하므로 "속도=거리/시간" 의 함수 관계에 의해서 "차간 거리 = { 빛의 속도(m/sec) x 레이저가 반사된 시간}/2 "의 수식에 의해 상기 레이저 레이다 장착 차량(20)으로부터 상기 전방 차량(20)까지의 차간 거리를 계산할 수 있다.
수신된 레이저의 진폭 변동을 무시하는 고정된 임계치 레벨(fixed threshold level)을 사용하는 경우에는 8 m 이상의 측정거리 오차를 발생시키며, 반사된 펄스의 도착시간을 정확히 결정하며 진폭의 변화를 고려하는 알고리즘인 적응적 임계치 방법(adaptive threshold method)은 가장 정확한 방법이기는 하지만 반사파의 상승시간이 매우 짧은 레이저 레이더에 이 기법을 사용하기 위해서는 초고속 아날로그-디지탈 변환기(Analog-Digital Converter:ADC)가 필요하며, 아날로그-디지탈 변환기(ADC)를 사용하여 상기 적응적 임계치 방법(adaptive threshold method)를 적용하기 위해서는 입력 신호에 대한 잡음이 없어야 하지만, 실제 회로에서는 잡음이 존재하기 때문에 상기 적응적 임계치 방법(adaptive threshold method)을 그대로 적용할 경우에는 신뢰도를 보장하지 못한다.
그러나, 종래의 검출기(Detector)는 비교기(Comparator)를 이용해서 레이저 펄스의 도착 시간을 판별하는 것이었으나 목표물까지의 거리와 종류에 따라 잡음에 의한 레이저 반사파의 진폭변화가 크기 때문에 외부 잡음에 관한 대책이 전혀 없으며, 2-3개의 비교기를 사용하므로 아날로그 신호를 3개로 양자화(Quantification)하는 과정에서 라운드 오프 에러(round off error)가 발생하여 정밀도에서 정확한 거리 측정을 할 수 없는 단점이 존재한다. 또한, 레이저 반사 펄스의 도착 시간을 정확히 결정하는 알고리즘인 적응적 임계치 방법(adaptive threshold method)을 구현하기 위해서는 고가의 장비가 필요한 문제점이 있다.
본 발명의 상기한 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 클럭 속도(clock speed)를 최대한 높임으로써 그에 따른 시간 측정 분해능을 1GHz 정도 내지 최대 3 GHz까지 가능하도록 설계하고 낮은 비용으로 적응적 임계치 방법을 구현해서 정확한 반사 펄스의 도착 시간을 정확히 결정하며 잡음에 대한 강인성이 있는 적응적 임계치 방법(adaptive threshold method)을 적분기와 고속 아날로그 스위치를 사용하여 구현하며 각 구간을 선형화시켜 거리 측정의 신뢰도를 향상시킨 레이저 거리 측정 장치를 제공한다.
도 1은 종래의 레이저 거리 측정을 위한 개념도 및 파형도,
도 2는 종래의 레이저 거리 측정 시스템 구성도,
도 3은 본 발명에 의한 레이저 거리 측정 장치의 구성도,
도 4는 시간 측정 분해능의 항상을 나타내는 블럭도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 4개의 카운터를 이용한 고 분해능 시간차 계수 방법의 원리를 나타낸 파형도,
도 6은 에미터 커플드 로직(ECL) 씨리즈 소자에 의한 기준 클럭의 위상 지연 효과를 오실로스코우프에서 측정된 파형도,
도 7은 레이저 반사 신호의 시간 대 전압의 함수관계에 의해 레이저 측정 거리를 예측하는 파형도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
31 : 어밸런치 포토 다이오드 모듈(APD module) 32 : 55dB 증폭기
33 : 비교기
34 : 피크 디텍터(Peak Detector)
35 : 도착시간 보정 알고리즘부
36 : 아날로그 /디지탈 변환부(A/D Converter)
APD : 어밸런치 포토 다이오드(Avalanche Photo-Diode)
ADC : 아날로그 디지탈 변환기(Analog Digital Converter)
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 측정 장소에서 레이저를 발사한 후, 목표물로부터 반사된 레이저 신호를 입력받아 증폭 및 필터링하여 반사된 레이저 신호를 제공하기 위한 어밸런치 포토 다이오드(APD) 모듈;
상기 반사된 레이저 신호를 입력받아 신호가 미소하므로 증폭하여 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 제공하기 위한 55dB 증폭기;
상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 입력받아 임계치(threshold)로 비교되어 하이/로우의 반사 펄스의 도착 유무 신호를 제공하기 위한 비교기;
상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 입력받아 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호의 진폭의 최대값을 검출하여 제공하기 위한 피크 디텍터;
다수개의 도착시간 보정 알고리즘기로 구성되며, 상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호 및 상기 반사 펄스의 도착 유무 신호를 입력받아 적분, 지연 및 고속 스위칭하여 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 아날로그 전압 신호들을 제공하기 위한 도착시간 보정 알고리즘부; 및
상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호의 최대값 및 상기 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 아날로그 전압 신호들을 입력받아 디지털 전압 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지탈 변환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 레이저 거리 측정 장치의 구성도이다.
상기 레이저 거리 측정 장치는 어밸런치 포토 다이오드 모듈(APD module)(31), 55dB 증폭기(32), 비교기(33), 피크 디텍터(Peak Detector)(34), 도착시간 보정 알고리즘부(35) 및 아날로그/디지탈 변환부(A/D Converter)(36)로 구성된다.
상기 어밸런치 포토 다이오드(APD) 모듈(31)는 측정 장소에서 레이저를 발사한 후, 목표물로부터 반사된 레이저 신호를 입력받아 증폭 및 필터링하여 반사된 레이저 신호를 상기 55dB 증폭기(32)로 제공한다.
상기 55dB 증폭기(32)는 상기 반사된 레이저 신호를 입력받아 신호가 미소하므로 증폭하여 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 상기 비교기(33), 상기 피크디텍터(34) 및 상기 도착시간 보정 알고리즘부(35)로 제공한다.
상기 비교기(33)는 상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 입력받아 임계치(threshold)와 비교하여 하이/로우의 반사 펄스의 도착 유무 신호를 상기 도착시간 보정 알고리즘부(35)로 제공한다.
상기 피크 디텍터(Peak Detector)(34)는 상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 입력받아 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호의 진폭의 최대값을 검출하여 상기 아날로그/디지탈 변환부(36)로 제공한다.
상기 도착시간 보정 알고리즘부(35)는 다수개의 도착시간 보정 알고리즘기로 구성되며, 상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호 및 상기 적분 유효 신호를 입력받아 적분, 지연 및 고속 스위칭하여 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 아날로그 전압 신호들을 상기 아날로그/디지탈 변환부(36)로 제공한다.
상기 도착시간 보정 알고리즘기는 각각 다른 적분구간에 대한 적분기, 지연기 및 스위치들로 구성된다.
상기 도착시간 보정 알고리즘기는 상기 반사된 펄스를 입력받아 스위칭하여 적분하고 적분된 반사 신호들을 상기 아날로그/디지탈 변환부(36)로 제공한다.
상기 적분기(Integrator)는 상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호 및 상기 적분 유효 신호를 입력받아 상기 적분 유효 신호에 따라 적분하여 랜덤 노이즈(random noise)를 제거하며, 회로내 존재하는 바이어스 에러(Bias error)를 제거하기 위해 신호가 들어오지 않을 때의 값을 적분해서 제거함으로써 반사된 레이저 펄스의 잡음을 줄이며, 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 전압 신호를 상기 아날로그/디지탈 변환부(36)로 제공한다.
상기 지연기(Delay)는 적분 영역을 조절하기 위하여 사용된다.
상기 스위치(Switch)는 상기 지연기에서 결정된 시간 동안만 신호를 통과시킨다.
상기 아날로그/디지탈 변환부(36)는 상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호의 최대값 및 상기 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 아날로그 전압 신호들을 입력받아 디지털 전압 신호로 변환한다.
상기 스위칭 순간의 면적과 밑변의 길이에 의해 스위칭 순간의 전압을 알 수 있고, 레이저 반사 신호의 전압 대 시간의 함수 관계에 의해 레이저 발사후 도착 시간을 파악하여 측정 장소에서 목표물까지의 거리를 계산한다.
상기 반사된 레이저 신호의 시간 측정 분해능을 높이기 위한 고속 클럭을 만들어 내기 위해 사용되는 지연 소자로 고속 로직(logic)인 에미터 커플드 로직(Emitter Coupled Logic:ECL)을 사용한다. 지금까지 사용되어 왔던 가장 빠른 TTL(Transistor-Transistor Logic) 소자인 74 series보다 약 2.5 배의 속도를 낼 수 있기 때문에 가장 빠른 클럭을 만들어 낼 수 있다.
상기 반사된 레이저 펄스를 3개의 비교기를 이용하여 양자화(Quantification)시킨 현재의 기술은 2 bit 아날로그 디지탈 변환기(Analog Digital Converter:ADC)를 사용한 것과 같은 효능이 있다. 본 발명에 의하면 12 bit 아날로그 디지탈 변환기(ADC)를 사용하므로 라운드-오프 에러(round-off error)를 거의 대부분 제거 할 수 있다.
상기 반사된 레이저 펄스의 상승 시간이 100 ns 이내로 짧기 때문에 이 시간 내에 아날로그에서 디지탈로 변환하기 위해서는 초고속 아날로그-디지탈 변환기(ADC)가 필요하다. 본발명에 의한 기술은 반사 시간을 확장시키는 효과를 내기 때문에 일반적으로 사용되는 저속 아날로그-디지탈 변환기(ADC)를 사용할 수 있으므로 가격을 많이 낮출 수 있다.
상기 시간 측정 분해능 향상을 위해 여러 개의 카운터(Counter)를 사용한다. 클럭 주파수 파형이 일반적인 회로 소자를 통과하면 그 소자 특성에 따른 전달 지연(propagation delay) 즉, 위상 지연이 발생한다. 상기 위상지연 방법을 이용하면, 저 주파수의 기준 클럭을 가지고도 높은 주파수의 클럭을 사용할 수 있다.
도 4에서 보는 바와 같이, 기준 클럭 100 MHz를 이용하여 순차적으로 논리 소자를 통과시켜 상기 논리 소자 고유의 전달 지연 시간에 의해 각기 지연된 파형을 얻음으로써 시간 측정 분해능의 항상시킨다. 상기 지연된 파형을 각기 다른 카운터에 병렬로 연결하여 각각 계수한 다음 계수한 값들을 전부 합하면 상기 시간 측정 분해능을 향상시킬 수 있다.
도 4의 논리 소자는 고속 논리 소자인 에미터 커플드 로직(Emitter Coupled Logic:ECL) 씨리즈를 이용하여 상기 소자의 전달 지연(propagation dalay) 시간은 약 1.0 ns이므로, 기준 클럭으로 100 MHz를 사용할 경우 1회 통과시 클럭의 약 1/10 주기에 해당하는 지연이 발생한다.
따라서, 에미터 커플드 로직 게이트(ECL Gate) 9개를 이용하면 1/10 주기 간격의 지연 클럭을 10 가지로 만들 수 있고, 결과적으로 100 MHz의 10배에 해당하는 1000 MHz 즉, 1GHz의 클럭의 분해능을 얻을 수 있게 된다. 즉, 같은 펄스 폭(시간 폭) 동안에 각기 다른 위상으로 지연된 10개의 파형이 계수된 다음, 10개의 값을 모두 더한 값은 10배의 클럭 주파수를 갖는 파형으로 계수한 효능을 갖는다.
도 5에 도시한 4개의 카운터를 이용한 고 분해능 시간차 계수 방법의 원리를 나타낸 파형도를 참조하면 기대할 수 있는 시간 분해능의 향상은 기준 클럭의 10배의 주파수를 이용한 것과 같은 효율을 기대할 수 있다.
상기 기준 클럭이 100 MHz이고, Δt 는 플립플롭(Flipflop)에 의한 레이저의 펄스 폭, fc는 최대 주파수, C는 빛의 속도(광속으로 3 x 10 m/sec), ΔR은 거리의 분해능이라고 정의하고 다음 수학식 1에 의해 거리의 분해능은 0.15 m 가 된다.
fc = 10 x 100 MHz = 1000 MHz = 1 GHz
Δt == 1.0 ns
ΔR =
본 발명에서는 상기 기준 클럭에 대한 지연소자로 에미터 커플드 로직(ECL) 씨리즈의 초기 제품인 MC10H101을 사용하였는데 최근에 나온 MC100LVTELT22 를 사용한다면, 그 이상의 거리 측정 분해능 증가도 가능하다.
도 6을 참조하면, 상기 에미터 커플드 로직(ECL) 씨리즈 소자(MC10H101)에 의한 상기 기준 클럭의 위상 지연 효과를 실제 오실로스코우프(Oscilloscope)에서 확인한 것으로 100 MHz를 조금씩 지연시키면 1 GHz의 펄스가 되는 위상지연 효과를 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 레이저 거리 측정 장치는 아날로그 신호를 변화시키지 않고 12 bit 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 이용하므로 약 1 mV까지 정확한 값을 읽을 수 있으므로 양자화(Quantization)에 대한 오차를 많이 줄일 수 있게 된다.
상기 적응적 임계치 방법(adaptive thresholding method)은 신호를 연속적으로 아날로그/디지탈 변환(A/D Converting:ADC)하여 신호를 복원해 낸다.
상기 적응적 임계치 방법을 사용하기 위해서는 ADC 변환시간이 입력 신호의 상승 시간보다 최소한 4배 이상 짧아야한다. 하지만, 어밸런치 포토다이오드(APD) 모듈(31)로부터 나오는 신호는 상승 시간이 100 ns 이하이므로 이 시간 내에 4번의 아날로그/디지탈(A/D) 변환을 하기 위해서는 초고속 A/D 컨버터를 사용하여야 한다. 고속 A/D 컨버터인 상기 아날로그 디지털 변환부(36)는 가격이 비싸기 때문에, 저가로 적응적 임계치(adaptive thresholding) 방법을 구현하기 위해 A/D 변환을 실시간으로 하지 않고 상기 적분기를 사용한다.
상기 어밸런치 포토다이오드(APD) 모듈(31)에서 나온 미소 신호를 55 dB 정도 증폭한다. 상기 피크 디텍터(peak detector)(34)를 이용하여 증폭한 신호의 최대값을 찾고 동시에 구간을 나누어 적분한다. 적분한 신호를 A/D 변환하여 마이크로 콘트롤러 유니트(Micro Controller Unit:MCU)에서 처리하면 스위칭되는 순간의 면적을 구할 수 있다. 적분한 신호 파형이 선형적으로 증가한다고 가정하면, 면적과 밑변의 길이를 알고 있기 때문에 스위칭 순간의 전압을 구할 수 있다. 실제 신호 파형은 사인(sine)의 멱 급수(Power series) 형태와 유사하지만, 상승 초기와 말기를 제외하고는 거의 선형적인 형태를 유지하고 있다. 상기 반사된 레이저 펄스의 적분을 행하는 구간은 신호의 선형 구간 내에 포함되므로 비 선형성에 의한 오차는 거의 없다고 할 수 있다. 상기 반사된 레이저 펄스 신호를 스위칭 시킨 이후에는 상기 적분기에 0 V를 입력하며 상기 적분기는 현재의 값을 계속 유지하므로 아날로그 디지털 변환(ADC)을 하기 위한 시간을 보장할 수 있다.
또한, 상기 적분기는 랜덤 노이즈(random noise)를 제거할 수 있고 회로내 존재하는 바이어스 에러(Bias error)를 제거하고자 할 때는 신호가 들어오지 않을 때의 값을 적분해서 제거할 수 있으므로 상기 적분기를 이용한 적응적 임계치 방법(adaptive thresholding method)은 단순히 상기 아날로그 디지털 컨버터(ADC)를 이용한 적응적 임계치 방법보다 잡음에 대한 강인성이 뛰어나다.
도 7은 레이저 반사 신호의 시간 대 전압의 함수관계에 의해 레이저 측정 거리를 예측하는 파형도로서, 도 7의 (1)은 고정 레벨 임계치(fixed level threshold)에 의한 도착 시간이며 현재의 레이저 레이더는 이 시간을 도착 시간으로 판별한다. 하지만, 종래에는 반사체의 종류와 거리에 따른 진폭변화가 크기 때문에 이 시간을 정확한 도착 시간이라고 할 수 없다.
반사된 레이저 펄스의 적분을 수행하는 영역은 상기 레이저 반사파의 도착 시점으로부터 도 7의 (2), (3), (4), (5)까지 순차적으로 늘어난다. 상기 레이저 반사파의 적분을 통해 (2)까지의 면적을 구하게 되면 (2)에서의 높이(전압)를 구할 수 있으며 이와 같은 방법으로 나머지의 각 점에 대한 높이를 구하게 된다. 복원된 신호를 이용해서 상기 반사된 레이저 신호의 도착 시간을 찾게 되며, 시뮬레이션을 통해 도착 시간을 확인해 본 결과 약 0.1 ns 정도로 매우 작은 오차를 가지고 있음을 확인하였다.
레이저를 발사하는 상기 측정 장소에서 상기 목표물로 레이저 신호를 발사한 후, 상기 도착시간 보정 알고리즘부(35)에서 상기 반사된 레이저 펄스 신호의 잡음을 제거하고 상기 아날로그 전압 신호들을 A/D 변환하여 스위칭 순간의 면적과 밑변의 길이에 의해 스위칭 순간의 전압을 알 수 있고, 도 7의 상기 반사된 레이저 신호의 전압 대 시간 파형도에 의해 도착 시간을 알 수 있으므로 "측정 거리 = {빛의 속도(m/sec) x 레이저의 반사 시간}/2 " 관계에 의해 레이저를 발사하는 상기 측정장소에서 상기 목표물까지의 거리를 정확하게 계산할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 레이저 거리 측정 장치는 레이저 레이더를 차량에 장착하여 추돌 경보 시스템을 구성할 경우 전방 추돌 사고를 현저히 줄일 수 있고, 그에 따른 차량의 부가가치를 높일 수 있으며, 잡음에 대한 신뢰도를 높이며 거리를 정확하게 측정할 수 있기 때문에 토목공사에 필요한 거리 측정을 단 시간 내에 정확하게 설계할 수 있으며 카메라와의 인터페이스를 통해 무인 과속 단속 장비로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 측정 장소에서 레이저를 발사한 후, 목표물로부터 반사된 레이저 신호를 입력받아 증폭 및 필터링하여 반사된 레이저 신호를 제공하기 위한 어밸런치 포토 다이오드(APD) 모듈(31);
    상기 반사된 레이저 신호를 입력받아 신호가 미소하므로 증폭하여 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 제공하기 위한 55dB 증폭기(32);
    상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 입력받아 임계치(threshold)로 비교되어 하이/로우의 반사 펄스의 도착 유무 신호를 제공하기 위한 비교기(33);
    상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호를 입력받아 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호의 진폭의 최대값을 검출하여 제공하기 위한 피크 디텍터(Peak Detector)(34);
    다수개의 도착시간 보정 알고리즘기로 구성되며, 상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호 및 상기 도착 유무 신호를 입력받아 적분, 지연 및 고속 스위칭하여 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 아날로그 전압 신호들을 제공하기 위한 도착시간 보정 알고리즘부(35); 및
    상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호의 최대값 및 상기 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 아날로그 전압 신호들을 입력받아 디지털 전압 신호로 변환하기 위한 아날로그/디지탈 변환부(36)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도착시간 보정 알고리즘기는
    상기 55dB 증폭된 레이저 펄스 신호 및 상기 적분 유효 신호를 입력받아 상기 적분 유효 신호에 따라 적분하여 랜덤 노이즈(random noise)를 제거하며, 회로내 존재하는 바이어스 에러(Bias error)를 제거하기 위해 신호가 들어오지 않을 때의 값을 적분해서 제거함으로써 반사된 레이저 펄스의 잡음을 줄이며, 반사된 레이저 펄스의 면적에 해당하는 전압 신호를 제공하기 위한 적분기(Integrator);
    상기 반사된 레이저 펄스 신호가 적분되는 동안 시간 지연 논리 소자를 사용하여 통과하는 펄스 폭을 조절하기 위한 지연기(Delay); 및
    상기 반사된 레이저 펄스 신호를 적분 구간 동안만 고속으로 통과시켜 상기 반사된 레이저 펄스의 면적을 구하는 적분기로 아날로그 전압 신호들을 제공하는 스위치(Switch)로 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 장소 및 상기 목표물까지의 레이저를 발사하여 거리를 측정하기 위한 시간 측정 분해능을 높이기 위해, 일정한 기준 클럭을 발생시키는 오실레이터;
    N-1(N은 1이상의 정수)개의 지연소자를 직렬로 연결시켜, 상기 기준 클럭을 입력받아 위상을 지연시켜 상기 각 지연 소자에서 출력된 N-1개의 지연된 기준 클럭들을 각각 제공하기 위한 N-1개의 지연기; 및
    상기 기준 클럭 및 상기 N-1개의 지연된 기준 클럭들을 각각 입력받아 계수하기 위한 카운터를 더 구비하고 상기 클럭들을 합하면 기준클럭의 N배의 클럭을 발생하여 시간 측정 분해구능을 높이는 것을 특징으로 하는 레이저 거리 측정 장치.
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