KR20190048675A - 라이다 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 라이다 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 레이저 다이오드에서 다양한 크기의 레이저광들이 발생될 수 있도록 다양한 파워값을 가진 펄스파들을 인가하는 다중 펄스파 인가부; 포토 다이오드에서 상기 레이저광들 중 어느 하나에 의한 반사파가 검출되면, 검출시 인가된 펄스파의 해당 파워값을 선택하는 파워값 선택부; 및 상기 다중 펄스파 인가부에서 인가될 상기 펄스파들을 상기 해당 파워값 이하로 제한하는 파워값 제한부;를 포함할 수 있다.

Description

라이다 신호 처리 장치 및 방법{LIDAR signal processing apparatus and method}
본 발명은 라이다 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 광학적 수단을 사용하여 측정 대상물까지의 거리와 형태를 측정하는 장치에 관한 것이다.
라이다(LIDAR: Light Detection And Ranging)는 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하는 것을 말한다.
극초단파를 이용하여 대상물까지의 왕복 시간을 관측함으로써 거리를 구하는 레이더(RADAR: Radio Detection And Ranging)와 유사하지만, 전파를 이용하는 레이다와 달리 빛을 이용한다는 차이가 있으며, 이러한 점에서 '영상 레이더'라고 칭해지기도 한다.
라이다 장치는 위성이나 항공기에서 레이저 펄스를 방출하고, 대기중의 입자에 의해 후방 산란되는 펄스를 지상 관측소에서 수신하는 항공 라이다가 주류를 이루어왔으며, 이러한 항공 라이다는 바람 정보와 함께 먼지, 연기, 에어로졸, 구름 입자 등의 존재와 이동을 측정하고, 대기중의 먼지입자의 분포 또는 대기 오염도를 분석하는데 사용되어왔다.
그런데, 최근에는 송신계와 수신계가 모두 지상에 설치되어 장애물 탐지, 지형 모델링, 대상물까지의 위치 획득 기능을 수행하는 지상 라이다도 감시정찰로봇, 전투로봇, 무인수상함, 무인헬기 등의 국방 분야나, 민수용 이동로봇, 지능형자동차, 무인자동차 등의 민수용 분야에 대한 적용을 염두에 두고 활발히 연구가 이루어지고 있다.
그런데, 종래의 라이다 장치는 대상물을 판단하기 위하여 빔 폭이 넓은 레이저를 방출하고 반사광을 획득하여 반사체와의 거리를 획득하기 때문에, 출력이 매우 높은 레이저 모듈을 필요로 하며, 검출 오류를 줄이기 위하여 다중 펄스를 출력하여, 레이저 다이오드의 열에 의한 성능이 현저히 저하되는 문제점이 있다. 또한, 출력이 높은 레이저 모듈은 크기가 크고, 라이다 장치의 전체적인 크기를 키우는 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 상술한 기술적 문제에 대응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래 기술에서의 한계와 단점에 의해 발생하는 다양한 문제점을 실질적으로 보완할 수 있는 것으로, 레이저 다이오드가 소모하는 전력을 최소화 할 수 있게 구성하였다. 그리하여, 레이저 다이오드의 발열에 대한 문제점을 해결하고, 효율적인 사용을 통하여 최대 측정거리의 향상을 제공하는데 있다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 레이저 다이오드의 구동 반도체의 부하되는 로드와 전력소모를 감소시킬 수 있는 라이다 신호 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치는, 레이저 다이오드에서 다양한 크기의 레이저광들이 발생될 수 있도록 다양한 파워값을 가진 펄스파들을 인가하는 다중 펄스파 인가부; 포토 다이오드에서 상기 레이저광들 중 어느 하나에 의한 반사파가 검출되면, 검출시 인가된 펄스파의 해당 파워값을 선택하는 파워값 선택부; 및 상기 다중 펄스파 인가부에서 인가될 상기 펄스파들을 상기 해당 파워값 이하로 제한하는 파워값 제한부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다중 펄스파 인가부는, 낮은 파워값의 펄스파부터 점차로 높은 파워값의 펄스파까지 N개의 펄스파로 이루어지는 복수개의 다중 펄스파 세트를 반복적으로 인가할 수 있다.
또한, 상기 파워값 제한부는, 상기 다중 펄스파 인가부가 낮은 파워값의 펄스파부터 점차로 높은 파워값의 펄스파까지 인가하는 도중, 상기 파워값 선택부에서 상기 해당 파워값이 선택되면, 상기 해당 파워값과 동일한 파워값으로 상기 N개의 펄스파가 인가될 때까지 펄스파의 파워값을 제한할 수 있다.
또한, 상기 라이다 신호 처리 장치는, 일정한 시간 동안, 상기 포토 다이오드에서 반사파가 검출되지 않으면, 상기 다중 펄스파 인가부에 상기 펄스파들의 파워값을 회복시키는 파워값 회복부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 라이다 신호 처리 장치는, 상기 다중 펄스파 인가부에서 인가된 펄스파들을 상기 포토 다이오드에서 검출하여 검출된 펄스파들을 비교하는 ToF 비교부;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법은, 레이저 다이오드에서 다양한 크기의 레이저광들이 발생될 수 있도록 다양한 파워값을 가진 펄스파들을 인가하는 다중 펄스파 인가 단계; 포토 다이오드에서 상기 레이저광들 중 어느 하나에 의한 반사파가 검출되면, 검출시 인가된 펄스파의 해당 파워값을 선택하는 파워값 선택 단계; 및 상기 다중 펄스파 인가 단계에서 인가될 상기 펄스파들을 상기 해당 파워값 이하로 제한하는 파워값 제한 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 다중 펄스파 인가 단계는, 기준이 되는 제 1 펄스파를 인가하는 제 1 펄스파 인가 단계; 상기 제 1 펄스파 보다 큰 파워값을 가지는 제 N-1 펄스파를 인가하는 제 N-1 펄스파 인가 단계; 및 상기 제 N-1 펄스파 보다 큰 파워값을 가지는 제 N 펄스파를 인가하는 제 N 펄스파 인가 단계;를 포함하고, 상기 다중 펄스파 인가 단계는 상기 제 1 펄스파 인가 단계부터 상기 제 N 펄스파 인가 단계까지 N개의 펄스파로 이루어지는 복수개의 다중 펄스파 세트를 반복적으로 인가할 수 있다.
또한, 상기 라이다 신호 처리 방법은, 상기 제 1 펄스파 인가 단계에서 상기 제 1 펄스파는 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성되고, 상기 제 N-1 펄스파 인가 단계에서 상기 제 N-1 펄스파는 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성되고, 상기 제 N 펄스파 인가 단계에서 상기 제 N 펄스파는 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성될 수 있다.
또한, 상기 파워값 제한 단계는, 상기 다중 펄스파 인가 단계에서 상기 제 1 펄스파 부터 상기 제 N 펄스파 까지 인가하는 도중, 상기 파워값 선택 단계에서 상기 해당 파워값이 선택되면, 상기 해당 파워값과 동일한 파워값으로 상기 N개의 펄스파가 인가될 때까지 펄스파의 파워값을 제한할 수 있다.
또한, 상기 라이다 신호 처리 방법은, 상기 파워값 제한 단계이후에, 일정한 시간 동안, 상기 포토 다이오드에서 반사파가 검출되지 않으면, 상기 다중 펄스파 인가 단계에서 상기 펄스파들의 파워값을 회복시키는 파워값 회복 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 라이다 신호 처리 방법은, 상기 다중 펄스파 인가 단계 이후에, 상기 다중 펄스파 인가 단계에서 인가된 펄스파들을 상기 포토 다이오드에서 검출하여 검출된 펄스파들을 비교하는 ToF 비교 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 레이저 다이오드의 펄스의 크기를 단계적으로 제어하여 레이저 다이오드의 열에 의한 성능 저하를 방지하여 라이다 특성 열화를 감소시킬 수 있고, 레이저 다이오드의 구동 반도체의 로드를 감소시킬 수 있으며, 최대 측정 거리를 향상 시킬 수 있다.
그리하여, 레이저 다이오드의 발열에 대한 문제점을 해결하고, 효율적인 사용을 통하여 최대 측정거리가 향상되는 효과를 가지고 있으며, 높은 출력을 내기 위하여 제작된 라이다 장치의 물리적 크기를 감소시키는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치의 구조를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리를 나타내는 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치의 대상물에 따른 펄스파의 파워값을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치(100)의 구조를 나타내는 구성도이고, 도 5는 라이다 신호 처리 장치의 대상물에 따른 펄스파의 파워값을 나타내는 그래프이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치(100)는, 다중 펄스파 인가부(10), 파워값 선택부(20), 파워값 제한부(30)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 다중 펄스파 인가부(10)는 레이저 다이오드(LD)에서 다양한 크기의 레이저광들이 발생될 수 있도록 다양한 파워값을 가진 펄스파들을 인가할 수 있다.
다중 펄스파 인가부(10)는, 낮은 파워값의 펄스파부터 점차로 높은 파워값의 펄스파까지 N개의 펄스파로 이루어지는 복수개의 다중 펄스파 세트를 반복적으로 인가할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 다중 펄스파 인가부(10)는 가장 낮은 파워값의 펄스파인 제 1 펄스부터 점차 높은 파워값의 펄스파인 제 2 펄스파, 제 3 펄스파를 포함하고 있으며, 반사파 신호를 감지할 수 있도록 설정된 최대 파워값의 펄스파인 제 4 펄스파, 제 5 펄스파, 제 6 펄스파, 제 7 펄스파를 포함할 수 있다.
다중 펄스파 인가부(10)는, 상기 제 1 펄스파 내지 상기 제 7 펄스파가 하나의 세트로 구성된 다중 펄스파 세트를 반복적으로 인가하여 대상물(T)을 감지하기 위하여 지속적으로 인가할 수 있다.
또한, 다중 펄스파 인가부(10)에서 방출된 상기 제 1 펄스파 내지 상기 제 7 펄스파는 모두 일정 개수 이상의 동일 크기의 파워값을 갖는 펄스파를 각각 포함할 수 있다.
파워값 선택부(20)는, 포토 다이오드(PD)에서 상기 레이저광들 중 어느 하나에 의한 반사파가 검출되면, 검출시 인가된 펄스파의 해당 파워값을 선택할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 파워값 선택부(20)는 다중 펄스파 인가부(10)에서 방출된 펄스파들 중에서 대상물(T)이 존재하는 경우 상기 대상물(T)에 반사된 반사파 신호가 검출되면 검출된 펄스파가 해당 파워값으로 선택될 수 있다.
레이저 다이오드(LD)는, 레이저 동작을 시키기 위한 전극을 2개 가지고 있는 반도체 레이저일 수 있다. 더욱 구체적으로, 레이저 다이오드(LD)는, 3개의 층으로 구성되며, 활성층인 GaAs가 AlxGa1-xAs에 의하여 사이에 낀 형태로 구성될 수 있다. 상기 GaAs의 굴절률 n1, AlxGa1-xAs의 굴절률 n2는 활성층에서 발생한 빛을 격납할 수 있게 설계될 수 있고, 발생한 빛은 상기 활성층의 측면에서 방사될 수 있다. 또한, 상기 활성층의 두께는 보통 발생하는 빛의 파장보다 작게 할 수 있으며, 빛이나 전자에 의한 여기(勵起)와 달라, 단지 전류를 흘리기만 하면 반전 분포를 달성할 수 있어서 다루기가 쉬운 장점이 있다.
이와 같이, 레이저 다이오드(LD)에서 발생된 펄스파는 광학계(Optical system)를 통해서 대상물을 향해 송신될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 광학계는, 빛의 반사 및 굴절을 이용해서 빛에너지를 전송하기 위한 반사 거울과 렌즈, 프리즘 등의 조합으로 이루어질 수 있다.
포토 다이오드(PD)는, 상기 레이저광이 상기 대상물에 반사되어 되돌아온 반사파를 수신할 수 있으며, 상기 반사파를 전기 신호로 변환할 수 있다.
더욱 구체적으로, 포토 다이오드(PD)는, 광 신호를 전기 신호로 변환하는 반도체로서, PN 접합이나 PIN 구조로 되어있으며, 충분한 광자 에너지의 빛이 다이오드를 타격하면 이동전자와 양의 전하 정공이 생겨서 전자가 활동하며, 접합의 공핍층(depletion region)에서 흡수작용을 하면, 이런 캐리어는 상기 공핍층의 세워진 필드에 의하여 흘려 보내 광전류를 생성할 수 있다.
파워값 제한부(30)는, 다중 펄스파 인가부(10)에서 인가될 상기 펄스파들을 상기 해당 파워값 이하로 제한할 수 있다.
파워값 제한부(30)는, 다중 펄스파 인가부(10)가 낮은 파워값의 펄스파부터 점차로 높은 파워값의 펄스파까지 인가하는 도중, 파워값 선택부(20)에서 상기 해당 파워값이 선택되면, 상기 해당 파워값과 동일한 파워값으로 상기 N개의 펄스파가 인가될 때까지 펄스파의 파워값을 제한할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 파워값 제한부(30)는, 파워값 선택부(20)에서 선택된 상기 해당 파워값 이후에 인가되는 펄스파들은 모두 동일한 펄스파의 파워값을 인가하도록 제한할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치(100)는, 파워값 회복부(40), ToF 비교부(50)를 더 포함할 수 있다.
파워값 회복부(40)는, 일정한 시간 동안, 포토 다이오드(PD)에서 반사파가 검출되지 않으면, 다중 펄스파 인가부(10)에 상기 펄스파들의 파워값을 회복시킬 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 파워값 회복부(40)는, 파워값 제한부(30)에서 상기 해당 파워값과 그 이후에 인가되는 펄스파들의 파워값이 상기 대상물(T)에 반사되어 반사파가 검출되다가, 상기 대상물(T)의 거리가 멀어져 더 이상 반사파가 검출되지 않을 경우에 다른 대상물의 검지할 수 있도록 펄스파의 파워값을 다시 높일 수 있다.
ToF 비교부(50)는, 다중 펄스파 인가부(10)에서 인가된 펄스파들을 포토 다이오드(PD)에서 검출하여 검출된 펄스파들을 비교할 수 있다.
ToF(Time Of Flight)는 펄스파의 비행시간을 뜻하는 것으로, 비행시간 거리측정법에 의해 산출될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 비행시간 거리측정법은, 펄스파가 발사된 기준 시점과 물체에서 반사되어 되돌아온 반사파의 검출시점 사이의 시간차를 측정하여 거리를 측정하는 원리일 수 있다.
이러한, 상기 비행시간 거리측정법은, 수m ~ 수백 km 영역의 긴 영역에서 거리 모호성(distance ambiguity) 없이 거리를 측정할 수 있다는 장점이 있고, 비교적 구현 방법이 간단하기 때문에 조선 산업, 항공 산업과 같은 거대제조업 분야에서의 3차원 형상 측정을 비롯하여 토목, 건축, 도시개발에 필요한 지상기반(Groundborne) 또는 비행체기반(Airborne)의 측지측량(Geodetic survey) 분야에 적용되고 있으며, 특히 인공위성 레이저 추적 시스템(SLR), 레이저 고도계(laser altimeter) 및 인공위성간의 거리측정과 같은 우주개발 분야에도 다양하게 응용되고 있다.
ToF 비교부(50)는 레이저 다이오드(LD)에서 인가되는 펄스파들이 반사되어 검출되면 검출된 펄스파들을 계산하여 거리를 산출할 수 있고, 검출된 펄스파들을 비교하여 대상물(T)의 거리변화를 산출할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 라이다 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른, 라이다 신호 처리 방법은, 다중 펄스파 인가 단계(S10), 파워값 선택 단계(S20), 파워값 제한 단계(S30), 파워값 회복 단계(S40), ToF 비교 단계(S50)를 포함할 수 있다.
다중 펄스파 인가 단계(S10)는, 레이저 다이오드(LD)에서 다양한 크기의 레이저광들이 발생될 수 있도록 다양한 파워값을 가진 펄스파들을 인가할 수 있다.
다중 펄스파 인가 단계(S10)는, 기준이 되는 제 1 펄스파를 인가하는 제 1 펄스파 인가 단계(S11)와, 상기 제 1 펄스파 보다 큰 파워값을 가지는 제 N-1 펄스파를 인가하는 제 N-1 펄스파 인가 단계(S12) 및 상기 제 N-1 펄스파 보다 큰 파워값을 가지는 제 N 펄스파를 인가하는 제 N 펄스파 인가 단계(S13)를 포함할 수 있다.
다중 펄스파 인가 단계(S10)는, 상기 제 1 펄스파 인가 단계(S11)부터 상기 제 N 펄스파 인가 단계(S13)까지 N개의 펄스파로 이루어지는 복수개의 다중 펄스파 세트를 반복적으로 인가할 수 있다.
이때, 상기 제 1 펄스파는 제 1 펄스파 인가 단계(S11)에서 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성될 수 있고, 상기 제 N-1 펄스파는 제 N-1 펄스파 인가 단계(S12)에서 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성될 수 있고, 상기 제 N 펄스파는 제 N 펄스파 인가 단계(S13)에서 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성될 수 있다.
파워값 선택 단계(S20)는, 포토 다이오드(PD)에서 상기 레이저광들 중 어느 하나에 의한 반사파가 검출되면, 검출시 인가된 펄스파의 해당 파워값을 선택할 수 있다.
파워값 제한 단계(S30)는, 다중 펄스파 인가 단계(S10)에서 인가될 상기 펄스파들을 상기 해당 파워값 이하로 제한할 수 있다.
더욱 구체적으로, 파워값 제한 단계(S30)는, 다중 펄스파 인가 단계(S10)에서 상기 제 1 펄스파 부터 상기 제 N 펄스파 까지 인가하는 도중, 파워값 선택 단계(S20)에서 상기 해당 파워값이 선택되면, 상기 해당 파워값과 동일한 파워값으로 상기 N개의 펄스파가 인가될 때까지 펄스파의 파워값을 제한할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 파워값 회복 단계(S40)는, 파워값 제한 단계(S30) 이후에 일정한 시간 동안, 포토 다이오드(PD)에서 반사파가 검출되지 않으면, 다중 펄스파 인가 단계(S10)에서 상기 펄스파들의 파워값을 회복시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, ToF 비교 단계(S50)는, 다중 펄스파 인가 단계(S10) 이후에 다중 펄스파 인가 단계(S10)에서 인가된 펄스파들을 포토 다이오드(PD)에서 검출하여 검출된 펄스파들을 비교할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리를 나타내는 동작 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 차 펄스파를 인가하고, 상기 제 1 차 펄스파 보다 큰 파워를 가지는 펄스파를 반복적으로 인가하여, 제 N 차 펄스파 까지 펄스파를 인가할 수 있다.
상기 제 1 차 펄스파에서 상기 제 N 차 펄스파 까지 인가된 펄스파의 반사파인 유효 반사 펄스가 수신되면 상기 반사파를 분석하여 상기 대상물(T)까지 거리를 출력할 수 있다.
상기 유효 반사 펄스가 수신되어 상기 대상물(T)이 감지되면, 상술한 바와 같이 라이다 신호 처리 장치(100)를 사용하여, 유효 반사 펄스가 수신된 펄스파 보다 낮은 파워값의 펄스파를 인가하여 상기 대상물(T)을 감지할 수 있다.
그러나, 상기 유효 반사 펄스가 수신되지 않으면 반복적으로 다음 펄스파를 인가할 수 있으며, 대상물이 존재하지 않을 경우, 지속적으로 상기 유효 반사 펄스가 수신되지 않을 수 있다
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 신호 처리 장치의 대상물에 따른 펄스파의 파워값을 나타내는 그래프이다.
도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다중 펄스파 인가부(10)에서 가장 낮은 파워값의 펄스파인 제 1 펄스부터 점차 높은 파워값의 펄스파인 제 2 펄스파, 제 3 펄스파를 인가할 수 있으며, 반사파 신호를 감지할 수 있도록 설정된 최대 파워값의 펄스파인 제 4 펄스파, 제 5 펄스파, 제 6 펄스파, 제 7 펄스파를 인가할 수 있다.
상기와 같이, 제 1 펄스파부터 제 7 펄스파까지 첫 번째 세트가 인가된 후, 동일한 패턴의 파워값을 가지는 펄스파들이 반복되어 두 번째 세트, 세 번째 세트, 네 번째 세트 등 복수개의 펄스파들이 인가될 수 있다.
또한, 제 1 펄스파 내지 제 7 펄스파는 각각 한 번의 출력 펄스일 수 있으며, 일정 개수이상의 동일 크기의 복수개의 출력 펄스일 수도 있다.
도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 대상물(T)이 라이다 신호 처리 장치(100)에 접근하여 다중 펄스파 인가부(10)에서 방출된 펄스파들 중 세 번째 세트의 제 4 펄스파에 반사되어 반사파 신호로 검출되었다면, 파워값 선택부(20)에서 검출시 인가된 파워값인 제 4 펄스파가 해당 파워값으로 선택될 수 있다.
파워값 선택부(20)에서 선택된 상기 해당 파워값인 상기 제 4 펄스파 이후에 인가되는 제 5 펄스파, 제 6 펄스파, 제 7 펄스파는 상기 제 4 펄스파와 동일한 펄스파의 파워값을 인가하도록 파워값 제한부(30)에서 제한될 수 있다. 그리하여, 제 5 펄스파, 제 6 펄스파, 제 7 펄스파는 상기 대상물(T)에 반사파로 검출된 제 4 펄스파와 같은 파워값으로 인가될 수 있다.
이어서, 상기 대상물(T)이 라이다 신호 처리 장치(100)에 더욱 접근하여 다중 펄스파 인가부(10)에서 방출된 펄스파들 중 네 번째 세트의 제 3 펄스파에 반사되어 반사파 신호로 검출되었다면, 파워값 선택부(20)에서 검출시 인가된 파워값인 제 3 펄스파가 해당 파워값으로 재선택될 수 있다. 그리하여, 재선택된 상기 해당 파워값인 네 번째 세트의 상기 제 3 펄스파 이후에 인가되는 네 번째 세트의 제 4 펄스파, 제 5 펄스파, 제 6 펄스파, 제 7 펄스파는 상기 제 3 펄스파와 동일한 펄스파의 파워값을 인가하도록 파워값 제한부(30)에서 제한되어, 상기 대상물(T)에 반사파로 검출된 제 3 펄스파와 같은 파워값으로 인가될 수 있다.
이어서, 상기 대상물(T)이 라이다 신호 처리 장치(100)에 더욱 더 접근하여 다중 펄스파 인가부(10)에서 방출된 펄스파들 중 다섯 번째 세트의 제 2 펄스파에 반사되어 반사파 신호로 검출되었다면, 파워값 선택부(20)에서 검출시 인가된 파워값인 제 2 펄스파가 해당 파워값으로 재선택될 수 있다. 그리하여, 재선택된 상기 해당 파워값인 다섯 번째 세트의 상기 제 2 펄스파 이후에 인가되는 다섯 번째 세트의 제 3 펄스파, 제 4 펄스파, 제 5 펄스파, 제 6 펄스파, 제 7 펄스파는 상기 제 2 펄스파와 동일한 펄스파의 파워값을 인가하도록 파워값 제한부(30)에서 제한되어, 상기 대상물(T)에 반사파로 검출된 제 2 펄스파와 같은 파워값으로 인가될 수 있다.
이와 같이, 상기 대상물(T)이 라이다 신호 처리 장치(100)에 접근하여 반사파가 검출될 경우 검출된 반사파와 이하의 출력으로 파워값을 제한하여 레이저 다이오드가 소모하는 전력을 최소화하고, 레이저 다이오드의 발열을 최소화 할 수 있다.
이어서, 도시되지 않았지만, 상기 파워값 제한부에서 마지막으로 제한된 상기 해당 파워값인 상기 제 3 펄스파와 상기 제 4 펄스파, 제 5 펄스파, 제 6 펄스파, 제 7 펄스파가 상기 대상물(T)에 반사되어 반사파가 검출되다가, 상기 대상물(T)의 거리가 멀어져 더 이상 반사파가 검출되지 않을 경우에는 파워값 회복부(40)에서 다시 상기 대상물(T) 또는 다른 대상물을 검지할 수 있도록 펄스파의 파워값을 다시 회복할 수 있다.
이로써, 레이저 다이오드의 펄스의 크기를 단계적으로 제어하여 레이저 다이오드의 열에 의한 성능 저하를 방지할 수 있으며, 레이저 다이오드의 구동 반도체의 로드를 감소시킬 수 있고, 최대 측정 거리를 향상 시킬 수 있으며, 레이저 다이오드의 발열에 대한 문제점을 해결하고, 효율적인 사용을 통하여 최대 측정거리가 향상되는 효과를 가지고 있으며, 높은 출력을 내기 위하여 제작된 라이다 장치의 물리적 크기를 감소시키는 효과를 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 다중 펄스파 인가부
20 : 파워값 선택부
30 : 파워값 제한부
40 : 파워값 회복부
50 : ToF 비교부
LD : 레이저 다이오드
PD : 포토 다이오드

Claims (11)

  1. 레이저 다이오드에서 다양한 크기의 레이저광들이 발생될 수 있도록 다양한 파워값을 가진 펄스파들을 인가하는 다중 펄스파 인가부;
    포토 다이오드에서 상기 레이저광들 중 어느 하나에 의한 반사파가 검출되면, 검출시 인가된 펄스파의 해당 파워값을 선택하는 파워값 선택부; 및
    상기 다중 펄스파 인가부에서 인가될 상기 펄스파들을 상기 해당 파워값 이하로 제한하는 파워값 제한부;
    를 포함하는, 라이다 신호 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 펄스파 인가부는,
    낮은 파워값의 펄스파부터 점차로 높은 파워값의 펄스파까지 N개의 펄스파로 이루어지는 복수개의 다중 펄스파 세트를 반복적으로 인가하는, 라이다 신호 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파워값 제한부는,
    상기 다중 펄스파 인가부가 낮은 파워값의 펄스파부터 점차로 높은 파워값의 펄스파까지 인가하는 도중, 상기 파워값 선택부에서 상기 해당 파워값이 선택되면, 상기 해당 파워값과 동일한 파워값으로 상기 N개의 펄스파가 인가될 때까지 펄스파의 파워값을 제한하는, 라이다 신호 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    일정한 시간 동안, 상기 포토 다이오드에서 반사파가 검출되지 않으면, 상기 다중 펄스파 인가부에 상기 펄스파들의 파워값을 회복시키는 파워값 회복부;
    를 더 포함하는, 라이다 신호 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 펄스파 인가부에서 인가된 펄스파들을 상기 포토 다이오드에서 검출하여 검출된 펄스파들을 비교하는 ToF 비교부;
    를 더 포함하는, 라이다 신호 처리 장치.
  6. 레이저 다이오드에서 다양한 크기의 레이저광들이 발생될 수 있도록 다양한 파워값을 가진 펄스파들을 인가하는 다중 펄스파 인가 단계;
    포토 다이오드에서 상기 레이저광들 중 어느 하나에 의한 반사파가 검출되면, 검출시 인가된 펄스파의 해당 파워값을 선택하는 파워값 선택 단계; 및
    상기 다중 펄스파 인가 단계에서 인가될 상기 펄스파들을 상기 해당 파워값 이하로 제한하는 파워값 제한 단계;
    를 포함하는, 라이다 신호 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다중 펄스파 인가 단계는,
    기준이 되는 제 1 펄스파를 인가하는 제 1 펄스파 인가 단계;
    상기 제 1 펄스파 보다 큰 파워값을 가지는 제 N-1 펄스파를 인가하는 제 N-1 펄스파 인가 단계; 및
    상기 제 N-1 펄스파 보다 큰 파워값을 가지는 제 N 펄스파를 인가하는 제 N 펄스파 인가 단계;
    를 포함하고,
    상기 다중 펄스파 인가 단계는 상기 제 1 펄스파 인가 단계부터 상기 제 N 펄스파 인가 단계까지 N개의 펄스파로 이루어지는 복수개의 다중 펄스파 세트를 반복적으로 인가하는, 라이다 신호 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 펄스파 인가 단계에서 상기 제 1 펄스파는 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성되고,
    상기 제 N-1 펄스파 인가 단계에서 상기 제 N-1 펄스파는 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성되고,
    상기 제 N 펄스파 인가 단계에서 상기 제 N 펄스파는 동일한 파워값을 가지는 복수개의 펄스파 세트로 형성되는, 라이다 신호 처리 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 파워값 제한 단계는,
    상기 다중 펄스파 인가 단계에서 상기 제 1 펄스파 부터 상기 제 N 펄스파 까지 인가하는 도중, 상기 파워값 선택 단계에서 상기 해당 파워값이 선택되면, 상기 해당 파워값과 동일한 파워값으로 상기 N개의 펄스파가 인가될 때까지 펄스파의 파워값을 제한하는, 라이다 신호 처리 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 파워값 제한 단계 이후에,
    일정한 시간 동안, 상기 포토 다이오드에서 반사파가 검출되지 않으면, 상기 다중 펄스파 인가 단계에서 상기 펄스파들의 파워값을 회복시키는 파워값 회복 단계;
    를 더 포함하는, 라이다 신호 처리 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 다중 펄스파 인가 단계 이후에,
    상기 다중 펄스파 인가 단계에서 인가된 펄스파들을 상기 포토 다이오드에서 검출하여 검출된 펄스파들을 비교하는 ToF 비교 단계;
    를 더 포함하는, 라이다 신호 처리 방법.
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