KR20200082418A - 지능형 라이다 장치 - Google Patents

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KR20200082418A
KR20200082418A KR1020180172997A KR20180172997A KR20200082418A KR 20200082418 A KR20200082418 A KR 20200082418A KR 1020180172997 A KR1020180172997 A KR 1020180172997A KR 20180172997 A KR20180172997 A KR 20180172997A KR 20200082418 A KR20200082418 A KR 20200082418A
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laser
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lidar device
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laser transmission
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김준성
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주식회사 카펙발레오
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Abstract

본 발명은 지능형 라이다 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 레이저를 송출하는 적어도 하나의 레이저 송신 모듈, 식별코드를 포함하는 레이저를 송출하도록 상기 레이저 송신 모듈을 구동하는 송신 구동 모듈, 레이저를 수신하는 적어도 하나의 제 1 레이저 검출 모듈, 상기 제 1 레이저 검출 모듈과 연결되고, 상기 식별코드를 기초로 상기 송신된 레이저에 해당하는 레이저의 수신 검출 신호를 생성하는 신호 수신 모듈, 상기 레이저 수신 검출 신호를 기초로 상기 레이저의 TOF(Time Of Flight)를 산출하고, 상기 레이저의 TOF를 기초로 상기 라이다 장치와 상기 대상물간의 거리를 산출하는 제어 연산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 원하지 않는 레이저 수신에 의해서 거리 측정 오차가 발생하는 것을 방지하여 측정 정확도 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

지능형 라이다 장치 {AN INTELLIGENT LIDAR DEVICE}
본 발명은 라이다 장치에 관한 것이다.
라이다 센서는 레이저를 목표물에 비춤으로써 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 감지할 수 있는 기술이다. 라이다 센서는 일반적으로 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활용하여 보다 정밀한 대기 중의 물성 관측 및 거리 측정 등에 활용이 된다. 라이다 센서 시스템의 구성은 응용 분야에 따라 때로는 매우 복잡하게 구성되지만, 기본적인 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이 레이저 송신 모듈(100), 레이저 검출 모듈(200), 송신 구동 모듈(300), 거리 연산 모듈(400)으로 구분될 수 있다.
라이다 센서는 레이저 신호의 변조 방법에 따라 time-of-flight(TOF) 방식과 phase-shift 방식으로 구분될 수 있다. TOF 방식은 레이저가 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체들로부터의 반사 펄스 신호들 이 수신기에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 측정한다. Phase-shift 방식은 특정 주파 수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출하고 측정 범위 내에 있는 물체로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산 하는 방식이다. 본 발명은 TOF방식을 채용한 라이다 장치에 대한 발명이다.
도 1은 종래 라이다 장치를 나타내었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 라이다 장치는 일반적으로 레이저 송신 모듈(100), 레이저 검출 모듈(200), 레이저 송신 모듈(100)을 구동 및 제어하는 송신 구동 모듈(300), 거리 연산 모듈(400)로 구성되고, 거리 연산 모듈(400)은 레이저 검출 모듈의 아날로그 출력 신호로부터 레이저 검출 시각에 해당하는 디지털 펄스 신호를 생성하는 신호 검출 회로부(410)와 검출된 디지털 펄스 신호를 기준으로 레이저 검출 시각과 레이저 송출 시각을 비교하여 라이다 장치와 대상물간의 거리를 산출하는 거리 연산부(420)로 구성된다. 여기서 신호 검출 회로부(410)는 입력 아날로그 신호를 정해진 기준 값과 비교하여 큰 경우 활성화(High 또는 Low), 작은 경우 비활성화(Low 또는 High)로 디지털 펄스 신호를 출력하게 된다.
도 2는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위해 레이저 송신 및 수신 신호를 도시하였다. 도 2(a)는 제 1 레이저 송신 제어 신호(11)와 제 1 레이저 송신 제어 신호에 따른 레이저 송신 모듈 구동신호(12)를 나타낸다. 도 2(b)는 레이저 검출 모듈(200)으로부터 수신한 레이저 수신 신호(21a, 21b)를 나타낸다. 여기서, 실선의 (21a) 신호는 수신된 레이저 중에 본 장치에서 송출한 레이저가 반사되어 되돌아온 레이저 수신 신호이다. 점선으로 나타낸 (21b) 신호는 원하지 않는 레이저 수신 신호로서, 타 라이다 장치에서 송출한 레이저일 수 있다. 또한, 라이다 장치가 제 1 내지 n 의 레이저 송신 모듈을 포함하는 경우, (21a) 신호는 제 1 레이저 송신 모듈에서 송출한 레이저에 의한 레이저 수신 신호이고, (21b)는 제 2 내지 n 중 어느 하나의 레이저 송신 모듈에서 송출한 레이저에 의한 레이저 수신 신호일 수 있다. 도 2(c)는 제 1 레이저 송신 제어 신호(11)와 또는 레이저 송신 모듈 구동신호(12)(이하 편의상 ‘제 1 레이저 송신 제어 신호(11)’로 통일)와 상기 레이저 수신 신호(21a, 21b) 간의 시간차이로부터 TOF를 산출하는 원리를 나타내었다. 원하지 않는 레이저 수신 신호(21b)가 없는 이상적인 경우, 레이저의 TOF는 제 1 레이저 송신 제어 신호(11)와 제 1 레이저 송신 모듈에서 송출한 레이저가 반사되어 되돌아온 레이저 수신 신호(21a)사이의 시간차이인 TOF1으로 계산될 것이다. 그러나, 원하지 않는 레이저 수신 신호(21b)에 의해서 오염되는 경우, TOF는 TOF2로 계산되어 TOF 산출오차를 유발하며, 결국 측정된 거리의 정확도 성능을 저하시키는 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원하지 않는 레이저 수신으로 인한 TOF 산출오차 발생을 방지하기 위해, 송출 레이저에 식별코드를 부여하는 인코딩부와, 수신 레이저의 식별코드를 추출하여, 양자를 비교함으로써, 수신된 레이저가 원하지 않는 레이저인지 여부를 판별하고, 정합한 레이저에 해당하는 수신 신호를 생성하는 디코딩부를 채용함으로써, 원하지 않는 레이저의 수신에 의해서 거리 측정 정밀도가 저하되는 것을 방지하는 고정밀 인텔리전트 라이다 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 레이저를 송출하는 적어도 하나의 레이저 송신 모듈, 식별코드를 포함하는 레이저를 송출하도록 상기 레이저 송신 모듈을 구동하는 송신 구동 모듈, 레이저를 수신하는 적어도 하나의 제 1 레이저 검출 모듈, 상기 제 1 레이저 검출 모듈과 연결되고, 상기 식별코드를 기초로 상기 송신된 레이저에 해당하는 레이저의 수신 검출 신호를 생성하는 신호 수신 모듈, 상기 레이저 수신 검출 신호를 기초로 상기 레이저의 TOF(Time Of Flight)를 산출하고, 상기 레이저의 TOF를 기초로 상기 라이다 장치와 상기 대상물간의 거리를 산출하는 제어 연산 모듈을 포함하는 것을 제공한다.
상기 송신 구동 모듈은, 상기 제어 연산 모듈로부터 수신하는 레이저 송신 제어 신호에 기초하여 신호를 코딩하는 인코딩부를 포함하고, 상기 신호 수신 모듈은, 상기 제 1 레이저 검출 모듈 출력에 기초한 신호를 디코딩하는 디코딩부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 인코딩부는, 상기 식별코드에 기초하여 레이저 송출 제어 신호를 생성하고, 상기 디코딩부는, 상기 제 1 레이저 검출 모듈 출력에 기초한 신호에 포함된 식별코드를 추출하고, 추출된 식별코드와 상기 식별코드와의 정합성 판단을 기초로 상기 레이저 수신 검출 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.이 바람직하다.
상기 인코딩부는, 소정의 제 1 레이저 송출 주기내에서 상기 식별코드에 기초하여 적어도 한 번 레이저가 송출되도록 송출 제어 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 인코딩부는, 소정의 제 2 레이저 송출 주기로 상기 식별코드에 기초하여 레이저를 송출하거나, 비송출하고, 상기 제 1 레이저 송출주기는 상기 제 2 레이저 송출 주기보다 큰 것이 바람직하다.
상기 제 1 레이저 송출주기는 상기 제 2 레이저 송출 주기의 N배이고, N은 가변 정수인 것이 바람직하다.
상기 제 1 레이저 송출주기는 가변되는 것이 바람직하다.
수신된 레이저 중에 송출한 레이저의 식별코드와 일치하지 않는 레이저를 수신하는 비율인 오염율이 높을수록, 상기 제 1 레이저 송출주기가 더 길게 설정되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 레이저 송출 주기는 고정인 것이 바람직하다.
상기 식별코드는 소정의 코드 변경 주기로 변경되는 것이 바람직하다.
상기 코드 변경 주기는 상기 제 1 레이저 송출 주기의 정수배인 것이 바람직하다.
상기 제 1 레이저 송출 주기내에서 연속해서 송출되는 레이저 펄스의 횟수는 소정의 값인 M 이하인 것이 바람직하다.
상기 M은 가변되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 레이저 송출 주기내에서 연속해서 송출되는 레이저 펄스의 횟수가 상기 M 이하가 되도록 상기 식별코드가 설정되는 것이 바람직하다.
상기 제어 연산 모듈은 상기 식별코드를 상기 인코딩부와 상기 디코딩부에 제공하는 것이 바람직하다.
상기 식별코드에 기초하여 상기 제 2 레이저 송출 주기로 레이저 제어 신호를 활성화 또는 비활성화 하는 것이 바람직하다.
상기 인코딩부는, 상기 제 1 레이저 송출 주기마다 상기 식별코드를 수신하고, 상기 제 2 레이저 송출 주기마다 상기 식별코드에 해당하는 디지털 데이터 값에 기초하여 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
식별코드가 저장된 제 1 메모리 장치, 상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 수신하고, 상기 제 2 레이저 송출 주기 마다 상기 메모리 장치에 저장된 식별코드에 해당하는 디지털 데이터 값에 기초하여 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 제 1 쉬프트 레지스터(shift register)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 인코딩부는, 제 1 쉬프트 레지스터(shift register)의 출력을 D단자로 수신하고, 상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 clk단자로 수신하는 제 1 D플립플롭, 제 1 쉬프트 레지스터(shift register)의 출력과 상기 제 1 D플립플롭의 출력을 배터적으로 논리합하는 XOR 게이트, 상기 XOR 게이트의 출력과 상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 논리곱하여 상기 레이저 송출 제어 신호를 출력하는 제 1 AND 게이트를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 디코딩부는, 상기 제 1 레이저 송출 주기동안 수신된 상기 제 1 레이저 검출 모듈의 출력에 기초한 신호와 상기 식별코드를 기초로 레이저 검출 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 디코딩부는, 상기 제 1 레이저 송출 주기동안 수신된 상기 제 1 레이저 검출 모듈의 출력에 기초한 신호를 입력으로 하여 디지털 코드을 산출하는 제 2 쉬프트 레지스터(shift register), 상기 식별코드가 저장된 제 2 메모리 장치, 상기 제 2 메모리 장치에 저장된 식별코드와 상기 제 2 쉬프트 레지스터의 출력인 디지털 코드를 비교하여, 상기 레이저 검출 신호를 생성하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 장치.이 바람직하다.
상기 제어 연산 모듈은, 수신된 레이저 중에 송출한 레이저의 식별코드와 일치하지 않는 레이저를 수신하는 비율이 높을수록, 상기 식별코드의 데이터 bit수를 증가시키는 것이 바람직하다.
상기 제어 연산 모듈은, 소정의 주기로 랜덤 변수를 생성하고, 생성된 랜덤 변수를 기초로 상기 식별코드를 생성하는 것을 제공한다.
이하, 실시 예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 라이다 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
(2) 라이다 장치와 대상물간의 거리 측정의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
(3) 대상물에 따라 원하지 않는 레이저 수신에 의해서 거리 측정 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
(4) 식별코드 부여를 위해 복수의 레이저 펄스를 송출함에 따라 시력에 악영향을 줄 수 있는데, 본 발명은 시력보호를 위해 레이저 펄스가 연속되는 횟수를 제한함으로써, 시력에 악영향을 주는 것을 방지할 수 효과가 있다.
도 1은 종래 라이다 장치의 구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 종래 라이다 장치에서 수신되는 레이저에 다른 장치에서 송출한 레이저가 포함되는 경우, TOF 산출에 오차가 발생하는 것을 나타내는 신호를 도시한 것이다.
도 3는 본 발명의 제안된 라이다 장치의 구성도의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제안된 라이다 장치의 구성도의 또다른 실시예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 제안된 라이다 장치의 인코더 구현 실시예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제안된 라이다 장치의 인코딩 과정의 실시예를 도시한 것이다.
도 7는 본 발명의 제안된 라이다 장치의 디코더 구현 실시예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 제안된 라이다 장치의 디코딩 과정의 실시예를 도시한 것이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다. 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있다거나 또는 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 ～사이에와 바로 ～사이에 또는 ～에 인접하는과 ～에 직접 인접하는 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예의 구성도이다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 레이저를 송출하는 적어도 하나의 레이저 송신 모듈(1000), 식별코드를 포함하는 레이저를 송출하도록 상기 레이저 송신 모듈(1000)을 구동하는 송신 구동 모듈(2000), 레이저를 수신하는 적어도 하나의 제 1 레이저 검출 모듈(3000), 상기 제 1 레이저 검출 모듈(3000)과 연결되고, 상기 식별코드를 기초로 상기 송신된 레이저에 해당하는 레이저의 수신 검출 신호를 생성하는 신호 수신 모듈(4000), 상기 레이저 수신 검출 신호를 기초로 상기 레이저의 TOF(Time Of Flight)를 산출하고, 상기 레이저의 TOF를 기초로 상기 라이다 장치(1)와 상기 대상물(2)간의 거리를 산출하는 제어 연산 모듈(5000)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 4 는 복수의 레이저 송신 모듈(1000)과 복수의 제 1 레이저 검출 모듈을 가진 실시예를 나타낸다.
상기 송신 구동 모듈(2000)은, 상기 제어 연산 모듈(5000)로부터 수신하는 레이저 송신 제어 신호에 기초하여 신호를 코딩하는 인코딩부(2100)를 포함하고, 상기 신호 수신 모듈(4000)은, 상기 제 1 레이저 검출 모듈(3000) 출력에 기초한 신호를 디코딩하는 디코딩부(4120)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 송신 구동 모듈(2000)은, 상기 디코딩부(4120) 전단에 필터부(4110)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 인코딩부(2100)는, 상기 식별코드에 기초하여 레이저 송출 제어 신호를 생성하고, 상기 디코딩부(4120)는, 상기 제 1 레이저 검출 모듈(3000) 출력에 기초한 신호에 포함된 식별코드를 추출하고, 추출된 식별코드와 상기 식별코드와의 정합성 판단을 기초로 상기 레이저 수신 검출 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 정합성 판단이란 수신한 레이저가 송출한 레이저가 되돌아온 유효한 레이저인지를 판단하는 것을 의미한다. 유효하지 않은 레이저의 예를 들면, 다른 라이다에서 송출한 레이저일 수 있다. 또한, 도 4와 같이 복수의 레이저 송신 모듈을 가진 경우, 유효하지 않은 레이저는, 송출된 복수의 레이저 중 특정 레이저와 수신된 복수의 레이저 중 상기 특정 레이저가 되돌아온 레이저가 아닌 모든 레이저를 의미할 수 있다.
도 6, 도8 은 각각 상기 인코딩부(2100), 상기 디코딩부(4120)의 내부 신호를 나타낸다.
도 6 에 도시한 바와 같이, 상기 인코딩부(2100)는, 소정의 제 1 레이저 송출 주기내에서 상기 식별코드에 기초하여 적어도 한 번 레이저가 송출되도록 송출 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 인코딩부(2100)는, 소정의 제 2 레이저 송출 주기로 상기 식별코드에 기초하여 레이저를 송출하거나, 비송출하고, 상기 제 1 레이저 송출주기는 상기 제 2 레이저 송출 주기보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 1 레이저 송출주기는 상기 제 2 레이저 송출 주기의 N배이고, N은 가변 정수인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 1 레이저 송출주기는 가변되는 것을 특징으로 할 수 있다.
수신된 레이저 중에 송출한 레이저의 식별코드와 일치하지 않는 레이저를 수신하는 비율인 오염율이 높을수록, 상기 제 1 레이저 송출주기가 더 길게 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 수신 레이저 오염도가 낮은 경우에 거리 측정 주기를 단축할 수 있는 효과가 있다.
상기 제 2 레이저 송출 주기는 고정인 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 레이저 송신 모듈(1000), 송신 모듈 구동부(2200)의 구조가 간단해줄 수 있는 효과가 있다.
상기 식별코드는 소정의 코드 변경 주기로 변경되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 제 1 레이저 송출 주기내에서 식별코드가 변경되는 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 코드 변경 주기는 상기 제 1 레이저 송출 주기의 정수배인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제 1 레이저 송출 주기내에서 연속해서 송출되는 레이저 펄스의 횟수는 소정의 값인 M 이하인 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 반복되어 송출되는 레이저 펄스에 의해서 레이저에 노출된 사람의 안구에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 M은 가변되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 M은 주변이 밝을수록 크게 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 주변 환경에 따라 사람 안구에 악영향을 주지 않는 한도내에서 최적으로 레이저를 송출함으로써, 라이다 장치의 성능을 고도화할 수 있는 효과가 있다.
상기 제 1 레이저 송출 주기내에서 연속해서 송출되는 레이저 펄스의 횟수가 상기 M 이하가 되도록 상기 식별코드가 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어 연산 모듈(5000)은 상기 식별코드를 상기 인코딩부(2100)와 상기 디코딩부(4120)에 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 식별코드에 기초하여 상기 제 2 레이저 송출 주기로 레이저 제어 신호를 활성화 또는 비활성화 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 5 에 도시한 바와 같이, 상기 인코딩부(2100)는, 상기 제 1 레이저 송출 주기마다 상기 식별코드를 수신하고, 상기 제 2 레이저 송출 주기마다 상기 식별코드에 해당하는 디지털 데이터 값에 기초하여 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식별코드가 저장된 제 1 메모리 장치, 상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 수신하고, 상기 제 2 레이저 송출 주기 마다 상기 메모리 장치에 저장된 식별코드에 해당하는 디지털 데이터 값에 기초하여 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 제 1 쉬프트 레지스터(shift register)(2130)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 인코딩부(2100)는, 제 1 쉬프트 레지스터(shift register)(2130)의 출력을 D단자로 수신하고, 상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 clk단자로 수신하는 제 1 D플립플롭(2120), 제 1 쉬프트 레지스터(shift register)의 출력과 상기 제 1 D플립플롭의 출력을 배터적으로 논리합하는 XOR 게이트(2160), 상기 XOR 게이트의 출력과 상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 논리곱하여 상기 레이저 송출 제어 신호를 출력하는 제 1 AND 게이트(2170)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 7 에 도시한 바와 같이, 상기 디코딩부(4120)는, 상기 제 1 레이저 송출 주기동안 수신된 상기 제 1 레이저 검출 모듈(3000)의 출력에 기초한 신호와 상기 식별코드를 기초로 레이저 검출 신호를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 디코딩부(4120)는, 상기 제 1 레이저 송출 주기동안 수신된 상기 제 1 레이저 검출 모듈(3000)의 출력에 기초한 신호를 입력으로 하여 디지털 코드를 산출하는 제 2 쉬프트 레지스터(shift register)(4121), 상기 식별코드가 저장된 제 2 메모리 장치(4125), 상기 제 2 메모리 장치에 저장된 식별코드와 상기 제 2 쉬프트 레지스터의 출력인 디지털 코드를 비교하여, 상기 레이저 검출 신호를 생성하는 비교기(4126)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 제어 연산 모듈(5000)의 제어 및 연산 작업량을 줄여서 시스템을 간단하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
상기 제어 연산 모듈(5000)은, 수신된 레이저 중에 송출한 레이저의 식별코드와 일치하지 않는 레이저를 수신하는 비율이 높을수록, 상기 식별코드의 데이터 bit수를 증가시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어 연산 모듈(5000)은, 소정의 주기로 랜덤 변수를 생성하고, 생성된 랜덤 변수를 기초로 상기 식별코드를 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 5 내지 도 8 에 보인 것은 일 실시예일 뿐, 신호는 의미는 동일하나 필요에 따라 각 신호가 반전될 수 있다. 각각의 경우를 기준으로 청구범위 및 명세서를 작성할 수 없는 점에서, 본 발명의 명세서 전반에 걸쳐 도 2, 도 6 및 도 8의 신호가 정의된 경우를 기준으로 기재하였으나, 이는 의미를 명확하게 하고 기재 및 이해의 편의를 위한 것일 뿐, 그 의미가 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명의 기술사상은 아날로그 신호, 디지털 신호 중 적어도 하나가 도 2에 비해서 반전된 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있음은 당연하고, 도 6, 8에 비해서 출력이 반전되어야 하는 경우라도 이에 따라 본 발명의 청구범위에 기재된 용어 중에 본 발명의 기술사상을 종래 기술에 도 1, 2 에 적용하기 위해서 일부 변경되는 부분은 실질적 동일의 범주에서 모두 청구범위에 포함된다.
1 : 라이다 장치
2 : 대상물
11 : 발광 제어 신호
12 : 발광 구동 신호
21 : 광 수신 신호
22 : 수광 검출 신호
100 : 레이저 송신 모듈
200 : 레이저 수신 모듈
300 : 레이저 송신 구동 모듈
310 : 송신 모듈 구동 제어부
320 : 송신 모듈 구동부
400 : 제어 연산 모듈
410 : 신호 검지 회로부
420 : 거리 연산부
1000 : 레이저 송신 모듈
1110 : 레이저 발광부
1120 : 발광 렌즈
2000 : 송신 구동 모듈
2100 : 인코딩부
2120 : 제 1 메모리 장치
2130 : 제 1 쉬프트 레지스터
2140 : 제 1 D 플립플롭
2150 : 인버터 게이트
2160 : 제 1 XOR 게이트
2170 : 제 1 AND 게이트
2200 : 송신 모듈 구동부
3000 : 제 1 레이저 검출 모듈
3110 : 제 1 레이저 수광부
3120 : 수광 렌즈
3200 : 제 2 레이저 검출 모듈
3210 : 제 2 레이저 수광부
4000 : 신호 수신 모듈
4110 : 필터부
4120 : 디코딩부
5000 : 제어 연산 모듈

Claims (22)

  1. 라이다 장치에 있어서,
    레이저를 송출하는 적어도 하나의 레이저 송신 모듈,
    식별코드를 포함하는 레이저를 송출하도록 상기 레이저 송신 모듈을 구동하는 송신 구동 모듈,
    레이저를 수신하는 적어도 하나의 제 1 레이저 검출 모듈,
    상기 제 1 레이저 검출 모듈과 연결되고, 상기 식별코드를 기초로 상기 송신된 레이저에 해당하는 레이저의 수신 검출 신호를 생성하는 신호 수신 모듈,
    상기 레이저 수신 검출 신호를 기초로 상기 레이저의 TOF(Time Of Flight)를 산출하고, 상기 레이저의 TOF를 기초로 상기 라이다 장치와 대상물간의 거리를 산출하는 제어 연산 모듈을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 구동 모듈은, 상기 제어 연산 모듈로부터 수신하는 레이저 송신 제어 신호에 기초하여 신호를 코딩하는 인코딩부를 포함하고,
    상기 신호 수신 모듈은, 상기 제 1 레이저 검출 모듈 출력에 기초한 신호를 디코딩하는 디코딩부를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인코딩부는, 상기 식별코드에 기초하여 레이저 송출 제어 신호를 생성하고,
    상기 디코딩부는, 상기 제 1 레이저 검출 모듈 출력에 기초한 신호에 포함된 식별코드를 추출하고, 추출된 식별코드와 상기 식별코드와의 정합성 판단을 기초로 상기 레이저 수신 검출 신호를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인코딩부는, 소정의 제 1 레이저 송출 주기내에서 상기 식별코드에 기초하여 적어도 한 번 레이저가 송출되도록 송출 제어 신호를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 인코딩부는, 소정의 제 2 레이저 송출 주기로 상기 식별코드에 기초하여 레이저를 송출하거나, 비송출하고,
    상기 제 1 레이저 송출주기는 상기 제 2 레이저 송출 주기보다 큰 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 송출주기는 상기 제 2 레이저 송출 주기의 N배이고,
    N은 가변 정수인 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 송출주기는 가변되는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  8. 제 7 항에 있어서,
    수신된 레이저 중에 송출한 레이저의 식별코드와 일치하지 않는 레이저를 수신하는 비율인 오염율이 높을수록, 상기 제 1 레이저 송출주기가 더 길게 설정되는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 레이저 송출 주기는 고정인 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 식별코드는 소정의 코드 변경 주기로 변경되는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 코드 변경 주기는 상기 제 1 레이저 송출 주기의 정수배인 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 송출 주기내에서 연속해서 송출되는 레이저 펄스의 횟수는 소정의 값인 M 이하인 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 M은 가변되는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 M은 주변이 밝을수록 크게 설정되는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 송출 주기내에서 연속해서 송출되는 레이저 펄스의 횟수가 상기 M 이하가 되도록 상기 식별코드가 설정되는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  16. 제 5 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 연산 모듈은 상기 식별코드를 상기 인코딩부와 상기 디코딩부에 제공하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 인코딩부는,
    상기 식별코드에 기초하여 상기 제 2 레이저 송출 주기로 레이저 제어 신호를 활성화 또는 비활성화 하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 인코딩부는,
    상기 제 1 레이저 송출 주기마다 상기 식별코드를 수신하고,
    상기 제 2 레이저 송출 주기마다 상기 식별코드에 해당하는 디지털 데이터 값에 기초하여 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 인코딩부는,
    식별코드가 저장된 제 1 메모리 장치,
    상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 수신하고, 상기 제 2 레이저 송출 주기 마다 상기 메모리 장치에 저장된 식별코드에 해당하는 디지털 데이터 값에 기초하여 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 제 1 쉬프트 레지스터(shift register)를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 인코딩부는,
    제 1 쉬프트 레지스터(shift register)의 출력을 D단자로 수신하고, 상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 clk단자로 수신하는 제 1 D플립플롭,
    제 1 쉬프트 레지스터(shift register)의 출력과 상기 제 1 D플립플롭의 출력을 배터적으로 논리합하는 XOR 게이트,
    상기 XOR 게이트의 출력과 상기 제 2 레이저 송출 주기의 클럭을 논리곱하여 상기 레이저 송출 제어 신호를 출력하는 제 1 AND 게이트를 더 포함하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 디코딩부는,
    상기 제 1 레이저 송출 주기동안 수신된 상기 제 1 레이저 검출 모듈의 출력에 기초한 신호와 상기 식별코드를 기초로 레이저 검출 신호를 생성하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.

  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 디코딩부는,
    상기 제 1 레이저 송출 주기동안 수신된 상기 제 1 레이저 검출 모듈의 출력에 기초한 신호를 입력으로 하여 디지털 코드을 산출하는 제 2 쉬프트 레지스터(shift register),
    상기 식별코드가 저장된 제 2 메모리 장치,
    상기 제 2 메모리 장치에 저장된 식별코드와 상기 제 2 쉬프트 레지스터의 출력인 디지털 코드를 비교하여, 상기 레이저 검출 신호를 생성하는 비교기를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 라이다 장치.



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WO2023108199A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-22 Baraja Pty Ltd Spatial estimation systems including homodyne optical receivers

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