KR20210019672A - 라이다 센서 제어 장치 및 방법 - Google Patents

라이다 센서 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

라이다 센서 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 라이다 센서 제어 장치는, 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행정보를 검출하는 주행정보 검출부, 상기 주행정보에 따라 송신기의 구동 펄스를 조정하는 제어부를 포함한다.

Description

라이다 센서 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTRILLING RIDAR SENSOR}
본 발명은 라이다 센서 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행정보에 따라 송신기 구동 펄스의 DF(DF, Duty Factor)를 조절하여 라이다(Lidar)의 최소 검출거리를 효율적으로 조정할 수 있는 라이다 센서 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 라이다(LIDAR, light detection and ranging) 센서는 빛을 활용해 거리 측정하고 물체를 감지하는 센서로서, 라이다는 레이더와 비슷한 원리를 가지고 있다. 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.
예컨대, 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.
한편, 라이다 센서는 주로 전방 범퍼에 장착되며 외부에 노출되도록 설치되고 있다. 왜냐하면, 라이다 센서를 글라스나 차체 등의 다른 구조물 속에 넣는 것은 센서의 감지 성능을 현저히 떨어뜨릴 수 있기 때문에 외부에 노출시켜 장착되고 있다.
또한, 라이다 센서는 송신기에서 레이저를 송신하고 물체에 반사되어 돌아오는 레이저 신호(즉, 수신신호)를 수신기에서 수신하여 이때의 시간을 측정함으로써 물체까지의 거리를 측정한다.
그러나 종래의 라이다 센서는 송신기를 차량의 속도 및 위치, 주변의 교통상황 등과 무관하게 항상 일정한 구동 펄스로 동작시킴으로써, 송신기의 수명이 저하되고, 최소 검출거리를 조정할 수 없는 단점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0009177호(2015. 01. 26 등록, 발명의 명칭: 라이다 센서 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 주행정보에 따라 송신기 구동 펄스의 DF(DF, Duty Factor)를 조절하여 라이다(Lidar)의 최소 검출거리를 효율적으로 조정할 수 있는 라이다 센서 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 라이다 센서 제어 장치는, 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행정보를 검출하는 주행정보 검출부, 상기 주행정보에 따라 송신기의 구동 펄스를 조정하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 주행정보 검출부는 상기 차량의 위치를 검출하는 위치 검출부, 상기 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부, 상기 차량 주변의 교통혼잡도 또는 사고현황을 포함하는 교통상황을 검출하는 교통상황 검출부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하고, 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출하며, 상기 주행상태 점수를 기반으로 상기 구동 펄스의 듀티 팩터(DF, Duty Factor)를 조정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 차량의 위치가 건물안 또는 건물밖인지에 따라 위치 점수를 산출하고, 상기 차량의 속도가 기설정된 저속 범위, 중속 범위 및 고속 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 속도 점수로 산출하며, 상기 교통혼잡도가 기설정된 하, 중 및 상 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 교통혼잡도 점수로 산출하고, 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 곱하여 주행상태 점수를 산출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 주행상태 점수를 기설정된 제1 임계값과 비교하여, 제1 임계값 이하인 경우 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 제1값으로 설정하고, 상기 주행상태 점수가 상기 제1 임계값을 초과하고 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이하인 경우 상기 듀티 팩터를 제2값으로 설정하며, 상기 주행상태 점수가 상기 제2 임계값을 초과하는 경우 상기 듀티 팩터를 제3값으로 설정할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 라이다 센서 제어 장치는, 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행정보를 검출하는 주행정보 검출부, 상기 주행정보에 따라 송신기의 구동 펄스를 조정하고, 상기 조정된 구동 펄스에 의한 펄스신호를 송신하며, 상기 송신된 펄스신호가 주변 객체에 반사된 반사신호를 수신하여 주변 객체를 검출하는 라이다 센서를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 주행정보 검출부는 상기 차량의 위치를 검출하는 위치 검출부, 상기 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부, 상기 차량 주변의 교통혼잡도 또는 사고현황을 포함하는 교통상황을 검출하는 교통상황 검출부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 라이다 센서는 상기 조정된 구동 펄스에 의한 펄스신호를 송신하는 송신기, 상기 송신된 펄스신호가 주변 객체에 반사된 반사신호를 수신하는 수신기, 상기 주행정보를 이용하여 주행상태 점수를 산출하고, 상기 주행상태 점수를 기반으로 상기 구동 펄스의 듀티 팩터(DF, Duty Factor)를 조정하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하고, 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출하며, 상기 주행상태 점수를 기반으로 상기 구동 펄스의 듀티 팩터(DF, Duty Factor)를 조정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 차량의 위치가 건물안 또는 건물밖인지에 따라 위치 점수를 산출하고, 상기 차량의 속도가 기설정된 저속 범위, 중속 범위 및 고속 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 속도 점수로 산출하며, 상기 교통혼잡도가 기설정된 하, 중 및 상 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 교통혼잡도 점수로 산출하고, 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 곱하여 주행상태 점수를 산출할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 주행상태 점수를 기설정된 제1 임계값과 비교하여, 제1 임계값 이하인 경우 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 제1값으로 설정하고, 상기 주행상태 점수가 상기 제1 임계값을 초과하고 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이하인 경우 상기 듀티 팩터를 제2값으로 설정하며, 상기 주행상태 점수가 상기 제2 임계값을 초과하는 경우 상기 듀티 팩터를 제3값으로 설정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 라이다 센서 제어 방법은, 주행정보 검출부가 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행정보를 검출하는 단계, 제어부가 상기 주행정보에 따라 송신기의 구동 펄스를 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 구동 펄스를 조정하는 단계는, 상기 제어부가 상기 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하는 단계, 상기 제어부가 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출하는 단계, 상기 제어부가 상기 주행상태 점수를 기반으로 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 차량의 위치가 건물안 또는 건물밖인지에 따라 위치 점수를 산출하고, 상기 차량의 속도가 기설정된 저속 범위, 중속 범위 및 고속 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 속도 점수로 산출하며, 상기 교통혼잡도가 기설정된 하, 중 및 상 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 교통혼잡도 점수로 산출할 수 있다.
본 발명은 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 조정하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 주행상태 점수를 기설정된 제1 임계값과 비교하여, 제1 임계값 이하인 경우 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 제1값으로 설정하고, 상기 주행상태 점수가 상기 제1 임계값을 초과하고 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이하인 경우 상기 듀티 팩터를 제2값으로 설정하며, 상기 주행상태 점수가 상기 제2 임계값을 초과하는 경우 상기 듀티 팩터를 제3값으로 설정할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 라이다 센서 제어 장치 및 방법은 차량의 주행정보에 따라 송신기 구동 펄스의 DF(DF, Duty Factor)를 조절함으로써, 송신기의 수명을 개선시킬 수 있고, 라이다(Lidar)의 최소 검출거리를 효율적으로 조정할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 차량의 전/후방 범퍼에 장착된 라이다 센서의 일반적인 FOV(field of view)를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서의 내부 구성을 나타낸 예시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 라이다 센서의 센싱 광원부, 수광 렌즈 및 수광 반사경을 보다 구체적으로 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행상태 점수 기반 듀티 팩터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 팩터에 따른 구동 펄스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기의 구동펄스를 조정하는 라이다 센서 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 제어 장치 및 방법을 설명한다. 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.
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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 제어 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 제어 장치는 주행정보 검출부(100) 및 라이다(LIDAR: Light Detection and Ranging) 센서(200)를 포함한다.
주행정보 검출부(100)는 차량에 장착되어 차량의 주행정보를 검출하고, 검출된 주행정보를 라이다 센서(200)로 전송한다. 여기서, 주행정보는 라이다 센서의 거리 검출에 영향을 미치는 정보로서, 차량의 위치, 차량의 속도, 주변 교통상황 등을 포함할 수 있다.
따라서, 주행정보 검출부(100)는 차량의 위치를 검출하는 위치 검출부(110), 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부(120) 및 차량 주변의 교통혼잡도 또는 사고현황을 포함하는 교통상황을 검출하는 교통상황 검출부(130)를 포함할 수 있다.
위치 검출부(110)로는 차량에 구비된 내비게이션 시스템이 채용될 수 있다. 상기한 차량의 위치를 수집하거나 감지할 수 있는 것이라면 모두 포함될 수 있으며, 상기한 내비게이션 시스템에 한정되는 것은 아니다.
속도 검출부(120)로는 차량에 구비된 내비게이션 시스템 또는 속도 센서가 채용될 수 있다. 상기한 차량의 속도를 수집하거나 감지할 수 있는 것이라면 모두 포함될 수 있으며, 상기한 내비게이션 시스템 또는 속도 센서에 한정되는 것은 아니다.
교통상황 검출부(130)로는 차량에 구비된 V2X(Vehicle to Everything) 제어기가 채용될 수 있다. 상기한 차량 주변의 교통상황을 수집하거나 감지할 수 있는 것이라면 모두 포함될 수 있으며, 상기한 V2X 제어기에 한정되는 것은 아니다.
라이다 센서(200)는 주행정보 검출부(100)로부터 차량의 주행정보를 수신하고, 수신한 주행정보에 따라 송신기(210)의 구동 펄스를 조정하며, 조정된 구동 펄스에 의한 펄스신호를 송신하고, 송신된 펄스신호가 타겟에 반사된 반사신호를 수신하여 타겟을 검출한다. 이때, 라이다 센서(200)는 차량의 주행정보를 이용하여 주행상태 점수를 산출하고, 산출된 주행상태 점수를 기반으로 송신기(210) 구동 펄스의 DF(Duty Factor)를 조정할 수 있다. 즉, 라이다 센서(200)는 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하고, 산출된 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출하며, 주행상태 점수를 기반으로 구동 펄스의 듀티 팩터를 조정할 수 있다.
이처럼, 라이다 센서(200)는 자차의 주행정보를 고려하여 송신기(210) 구동 펄스의 DF를 조정함으로써, 송신기의 수명을 개선시킬 수 있고, 라이다 최소 검출거리를 효율적으로 조정할 수 있다.
라이다 센서(200)는 차량의 전면, 상부 및 후면에 각각 설치되는 전방 라이다 센서, 상부 라이다 센서 및 후방 라이다 센서를 포함하도록 구성될 수 있으며, 다만, 그 설치 위치 및 설치 수는 특정 실시예로 제한되지 않는다. 라이다 센서(200)는 그 사양에 따라 미리 정의되어 있는 설정 거리, 설정 수직 화각(Vertical Field Of View) 및 설정 수평 화각 범위(Lateral Field Of View) 이내에 위치한 주변 객체를 검출할 수 있으며, 광신호가 송신된 시점으로부터 광신호가 주변 객체에 반사되어 되돌아오는 반사 신호가 수신되기까지의 시간을 측정하는 방식을 통해 해당 객체까지의 거리, 해당 객체의 속도 및 이동 방향과 같은 해당 객체의 물성을 판단할 수 있다.
이러한 라이다 센서(200)에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라이다 센서의 내부 구성을 나타낸 예시도, 도 5는 도 4에 도시된 라이다 센서의 센싱 광원부, 수광 렌즈 및 수광 반사경을 보다 구체적으로 보인 예시도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행상태 점수 기반 듀티 팩터를 설정하는 방법을 설명하기 위한 예시도, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀티 팩터에 따른 구동 펄스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서는 송신기(210), 송신광학계(220), 수신광학계(230), 수신기(240) 및 제어부(250)를 포함한다.
송신기(210)는 라이다 센서의 광원 센싱부(221)에 구동 펄스를 인가하여 광원 센싱부(221)가 센싱광을 조사할 수 있도록 한다. 여기서, 구동 펄스는 차량의 주행정보에 따라 제어부(250)에 의해 조절될 수 있다.
송신광학계(220)는 송신기(210)에서 발생된 센싱광을 조사하여 타겟측으로 반사되게 하는 구성으로, 센싱 광원부(221), 송광 반사경(222), 스캐너부(223)를 포함할 수 있다.
센싱 광원부(221)는 센싱광을 조사할 수 있다. 센싱 광원부(221)는 수광 렌즈(231)와 수광 반사경(232)의 광통로를 벗어나도록 배치될 수 있다. 센싱 광원부(221)가 수광 렌즈(231)와 수광 반사경(232)의 광통로 벗어나도록 배치되므로, 센싱 광원부(221)가 광통로에서 입사광을 가리(차폐: blackage effect)는 것을 방지할 수 있다. 따라서 수광 렌즈(231)의 광통로에서 센싱 광원부(221)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.
센싱 광원부(221)는 경통(11), 광원(13) 및 송광 렌즈부(15)를 포함할 수 있다. 경통(11)은 수광 렌즈(231)의 광통로를 벗어나도록 배치되며, 원통형으로 형성될 수 있다. 광원(13)은 경통(11)의 내부에 설치될 수 있다. 송광 렌즈부(15)는 광원(13)에서 조사되는 센싱광을 시준(collimination)하도록 광원(13)의 출력측에 설치될 수 있다. 송광 렌즈부(15)가 센싱광을 평행한 광선으로 시준하므로, 센싱광의 출력이 향상될 수 있다.
송광 렌즈부(15)는 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)를 포함할 수 있다. 제1 송광 렌즈(15a)는 경통(11)의 내부에 설치되며, 제2 송광 렌즈(15b)는 경통(11)의 내부에 설치되고, 제2 송광 렌즈(15b)에는 제1 송광 렌즈(15a)를 투과하는 센싱광이 입사될 수 있다. 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)가 경통(11)의 내부에 설치되므로, 제1 송광 렌즈(15a)와 제2 송광 렌즈(15b)가 수광 렌즈(231)의 수신 가림영역(A)을 형성하는 것을 방지할 수 있다.
송광 반사경(222)은 센싱 광원부(221)에서 조사되는 센싱광을 반사시킬 수 있다. 송광 반사경(222)에는 광반사 효율을 개선하도록 금속 반사층(미도시)이 코팅될 수 있다. 송광 반사경(222)은 수광 렌즈(231)의 광통로에 배치될 수 있다. 이때 송광 반사경(222)이 수광 렌즈(231)의 광통로에 배치되므로, 송광 반사경(222)의 폭만큼 수신 가림영역(A)이 될 수 있다. 따라서 수광 렌즈(231)에서 수신 가림영역(A)을 감소시키므로, 광수신 효율을 증가시킬 수 있다. 이에 광수신 효율이 증가됨에 따라 라이다 센싱장치의 최대 검출거리를 보다 증가시킬 수 있다.
스캐너부(223)는 송광 반사경(222)에서 반사되는 센싱광을 타겟에 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시킬 수 있다. 스캐너부(223)에도 광반사 효율을 향상시키도록 반사층이 형성될 수 있다. 스캐너부(223)는 스캐너 반사경(31)과 스캐너 구동부(33)를 포함할 수 있다.
스캐너 반사경(31)은 송광 반사경(222)에서 반사되는 센싱광을 타겟 측으로 반사시키고, 타겟에서 반사되는 입사광을 수광 렌즈(231)로 반사시킬 수 있다.
스캐너 구동부(33)는 스캐너 반사경(31)을 회전시키도록 스캐너 반사경(31)에 연결될 수 있다. 스캐너 구동부(33)가 스캐너 반사경(31)을 회전시키므로, 스캐너 반사경(31)의 각도에 따라 센싱광과 입사광의 반사 각도가 변경될 수 있다.
스캐너부(223)는 스캐너 구동부(33)에 스캐너 반사경(31)을 장착하고, 스캐너 반사경(31)을 회전시켜 레이저 스캔을 수행한다.
수신 광학계(230)는 타겟에서 반사되는 입사광을 반사시키는 구성으로, 수광 렌즈(231), 수광 반사경(232)을 포함할 수 있다.
수광 렌즈(231)에는 스캐너부(223)에서 반사되는 입사광이 투과되고, 수광 렌즈(231)는 송광 반사경(222)과 일체로 형성될 수 있다. 수광 렌즈(231)와 송광 반사경(222)은 크리스탈, 유리, 투명한 합성수지 등의 동일한 광학재료로 가공될 수 있다. 수광 렌즈(231)는 입사광이 반사되는 것을 방지하도록 무반사 코팅층(anti-reflective coating)이 형성될 수 있다. 수광 렌즈(231)와 송광 반사경(222)이 하나의 광학모듈로 통합되므로, 부품수를 줄일 수 있다. 또한, 경통(11)에 의해 수신 가림영역(A)이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
수광 반사경(232)은 수광 렌즈(231)를 투과한 입사광을 반사시킬 수 있다. 스캐너부(223)에도 광반사 효율을 향상시키도록 반사층(미도시)이 형성될 수 있다.
수신기(240)는 수신광학계(230)에서 반사되는 입사광이 입사될 수 있다. 즉, 수신기(240)에는 수광 반사경(232)에서 반사되는 입사광이 입사될 수 있다. 수신기(240)에서는 입사광이 입사됨에 따라 타겟의 위치 및 거리 등을 검출할 수 있다.
또한, 라이다 센서(200)는 수광 반사경(232)과 수신기(240) 사이에 설치되는 간섭 필터(243)를 포함할 수 있다. 간섭 필터(243)는 특정 파장의 광을 걸러주며, 간섭 필터(243)가 수신기(240)에 일정한 파장대의 광을 입사시키므로, 수신기(240)에서 타겟의 위치 및 거리 등이 정확하게 검출될 수 있다.
제어부(250)는 차량의 주행정보에 따라 송신기(210)의 구동 펄스를 조정하고, 조정된 구동 펄스를 송신기(210)로 전송한다. 이때, 제어부(250)는 차량의 주행정보를 이용하여 주행상태 점수를 산출하고, 산출된 주행상태 점수를 기반으로 송신기 펄스의 DF(Duty Factor)를 조정할 수 있다.
상기와 같이 제어부(250)는 차량의 주행정보를 고려하여 송신기(210) 구동 펄스의 DF를 조정함으로써, 송신기(210)의 수명을 개선시킬 수 있고, 라이다 센서(200)의 최소 검출거리를 효율적으로 조정할 수 있다. 이는 라이다 센서(200)의 최소 검출거리가 구동 펄스의 펄스 폭과 관련이 있기 때문이다.
즉, 라이다 센서(200)의 최소 검출거리는 아래 수학식 1과 같을 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
은 최소검출거리, C는 빛의 속도,
Figure pat00003
는 펄스 폭(pulse width),
Figure pat00004
는 반복 주기, DF는 듀티 팩터로 펄스 폭을 반복 주기로 나눈 값(
Figure pat00005
/
Figure pat00006
)일 수 있다.
수학식 1을 살펴보면, 라이다 센서(200)의 최소 검출거리는 펄스 폭과 관련이 있으며, 펄스폭이 작을수록 최소 검출거리를 작게 할 수 있어서 성능 개선이 가능함을 알 수 있다.
이에, 제어부(250)는 차량의 주행정보를 이용하여 주행상태 점수를 산출하고, 산출된 주행상태 점수를 기반으로 송신기(210) 구동 펄스의 DF(Duty Factor)를 조정할 수 있다.
구체적으로, 제어부(250)는 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하고, 산출된 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출하며, 산출된 주행상태 점수를 기반으로 구동 펄스의 듀티 팩터(DF, Duty Factor)를 조정할 수 있다.
룩업 테이블에는 차량의 위치가 건물안 또는 건물밖인지에 따라 위치 점수가 설정되어 있을 수 있다. 또한, 룩업 테이블에는 차량의 속도에 대해 저속 범위, 중속 범위 및 고속 범위가 미리 설정되어 있으며 각 범위에 속도 점수가 설정되어 있을 수 있다. 예컨대, 0~30m/s는 저속 범위, 30~70m/s는 중속 범위 및 70m/s이상은 고속 범위로 설정될 수 있고, 저속 범위는 5점, 중속 범위는 3점, 고속범위는 1점으로 속도 점수가 설정될 수 있다. 또한, 룩업 테이블에는 교통혼잡도가 낮은 경우(하)와 그 경우의 교통혼잡도 점수, 교통혼잡도가 중간인 경우(중)와 그 경우의 교통혼잡도 점수, 교통혼잡도가 높은 경우(상)와 그 경우의 교통혼잡도 점수가 미리 설정되어 있을 수 있다. 예컨대, 교통혼잡도가 낮은 경우는 교통이 원활하며 사고가 없는 경우일 수 있고, 1점으로 교통혼잡도 점수가 설정될 수 있다. 교통혼잡도가 중간인 경우는 차량이 많아 교통이 원할하지 않으며 사고가 없는 경우일 수 있고, 3점으로 교통혼잡도 점수가 설정될 수 있다. 교통혼잡도가 높은 경우는 사고가 발생하여 교통이 원할하지 않은 경우일 수 있고, 5점으로 교통혼잡도 점수가 설정될 수 있다.
따라서, 제어부(250)는 룩업테이블로부터 차량의 위치가 건물안 또는 건물밖인지에 따라 위치 점수를 획득하고, 차량의 속도가 기설정된 저속, 중속 및 고속 중에서 해당하는 범위의 점수를 속도 점수로 획득하며, 교통혼잡도가 기설정된 하, 중 및 상 중에서 해당하는 범위의 점수를 교통혼잡도 점수로 획득할 수 있다. 그런 후, 제어부(250)는 획득한 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 곱하여 주행상태 점수를 산출할 수 있다.
주행상태 점수를 산출하는 방법에 대해 도 6을 참조하면, 차량의 위치가 건물밖이고, 차량의 속도가 중속이며, 교통혼잡도가 중간인 경우, 제어부(250)는 1*3*3=9를 주행상태점수로 산출할 수 있다.
제어부(250)에는 주행상태점수의 범위별로 DF 값이 미리 설정될 수 있다. 예컨대, 주행상태 점수가 제1임계값(예컨대, 10)이하인 경우 DF는 제1값(High, 75%), 제1임계값(예컨대 10)을 초과하고 제2임계값(예컨대, 50) 이하인 경우 DF는 제2값(Middle, 50%), 제2임계값(예컨대, 50)을 초과하는 경우 DF는 제3값(Low, 25%)일 수 있다. 여기서, 제1임계값, 제1임계값보다 큰 제2임계값은 변경 가능하다.
따라서, 제어부(250)는 주행상태점수를 기설정된 제1임계값과 비교하여, 제1 임계값 이하인 경우 구동 펄스의 듀티 팩터를 제1값으로 설정하고, 주행상태 점수가 제1 임계값을 초과하고 제1임계값보다 큰 제2임계값 이하인 경우 듀티 팩터를 제2값으로 설정하며, 주행상태 점수가 제2 임계값을 초과하는 경우 듀티 팩터를 제3값으로 설정할 수 있다. 듀티 팩터가 제1값(High), 제2값(Middle) 및 제3값(Low)인 경우 구동 펄스는 도 7에 도시된 바와 같을 수 있다.
상술된 바와 같이 제어부(250)는 송신기(210) 송신 펄스 폭(TPW)을 조정함으로써, DF를 가변할 수 있다.
한편, 제어부(250)는 라이다 센서의 전반적인 동작 상태를 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(250)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서는 제어부(250)를 라이다 센서(200)에 포함된 구성으로 설명하였으나, 제어부(250)는 라이다 센서(200)와 별도의 구성으로 구현할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기의 구동펄스를 조정하는 라이다 센서 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기의 구동펄스를 조정하는 라이다 센서 제어 장치는 주행정보 검출부(100), 송신기(210) 및 제어부(250)를 포함한다.
주행정보 검출부(100)는 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 차량의 주행정보를 검출하고, 검출된 주행정보를 제어부(250)로 전송한다. 주행정보 검출부(100)는 도 2에 도시된 주행정보 검출부(100)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제어부(250)는 주행정보 검출부(100)로부터 입력받은 주행정보에 따라 송신기(210)의 구동 펄스를 조정하고, 조정돤 구동 펄스를 송신기(210)로 전송한다. 이때, 제어부(250)는 차량의 주행정보를 이용하여 주행상태 점수를 산출하고, 산출된 주행상태 점수를 기반으로 송신기(210) 구동 펄스의 DF(Duty Factor)를 조정할 수 있다.
제어부(250)는 도 3에 도시된 제어부(250)와 동일한 동작을 하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
송신기(210)는 제어부(250)에서 조정된 구동 펄스에 의한 펄스신호를 송신하는 구성으로, 도 3에 도시된 송신기(210)와 동일한 동작을 하므로, 그 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같이 구성된 라이다 센서 제어 장치는 차량의 주행정보를 고려하여 송신기(210) 구동 펄스의 DF를 조정함으로써, 송신기(210)의 수명을 개선시킬 수 있고, 라이다 센서(200)의 최소 검출거리를 효율적으로 조정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 라이다 센서(200)의 전원이 온되면(S910), 제어부(250)는 송신기 구동 펄스를 초기화한다(S920). 즉, 라이다 센서(200)의 전원이 온(on)되면, 제어부(250)는 구동 펄스를 초기화하여, 구동 펄스의 DF를 기설정된 값으로 설정할 수 있다.
단계 S920의 수행 후, 제어부(250)는 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 차량의 주행정보를 주행정보 검출부(100)로부터 수신하고(S930), 수신된 주행정보를 이용하여 주행상태 점수를 산출한다(S940). 이때, 제어부(250)는 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하고, 산출된 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출할 수 있다.
단계 S940이 수행되면, 제어부(250)는 주행상태 점수를 기반으로 구동 펄스의 듀티 팩터(DF)를 조정한다(S950). 이때, 제어부(250)는 주행상태 점수를 기설정된 제1 임계값과 비교하여, 제1 임계값 이하인 경우 구동 펄스의 듀티 팩터를 제1값으로 설정하고, 주행상태 점수가 제1 임계값을 초과하고 제1임계값보다 큰 제2임계값 이하인 경우 듀티 팩터를 제2값으로 설정하며, 주행상태 점수가 제2 임계값을 초과하는 경우 듀티 팩터를 제3값으로 설정할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 라이다 센서 제어 장치 및 방법은 차량의 주행정보에 따라 송신기 구동 펄스의 DF(DF, Duty Factor)를 조절함으로써, 송신기의 수명을 개선시킬 수 있고, 라이다(Lidar)의 최소 검출거리를 효율적으로 조정할 수 있다.
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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 주행정보 검출부
110 : 위치 검출부
120 : 속도 검출부
130 : 교통상황 검출부
200 : 라이다 센서
210 : 송신기
220 : 송신 광학계
230 : 수신 광학계
240 : 수신기
250 : 제어부

Claims (15)

  1. 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행정보를 검출하는 주행정보 검출부; 및
    상기 주행정보에 따라 송신기의 구동 펄스를 조정하는 제어부
    를 포함하는 라이다 센서 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주행정보 검출부는,
    상기 차량의 위치를 검출하는 위치 검출부;
    상기 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부; 및
    상기 차량 주변의 교통혼잡도 또는 사고현황을 포함하는 교통상황을 검출하는 교통상황 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하고, 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출하며, 상기 주행상태 점수를 기반으로 상기 구동 펄스의 듀티 팩터(DF, Duty Factor)를 조정하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 위치가 건물안 또는 건물밖인지에 따라 위치 점수를 산출하고, 상기 차량의 속도가 기설정된 저속 범위, 중속 범위 및 고속 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 속도 점수로 산출하며, 상기 교통혼잡도가 기설정된 하, 중 및 상 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 교통혼잡도 점수로 산출하고, 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 곱하여 주행상태 점수를 산출하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행상태 점수를 기설정된 제1 임계값과 비교하여, 제1 임계값 이하인 경우 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 제1값으로 설정하고, 상기 주행상태 점수가 상기 제1 임계값을 초과하고 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이하인 경우 상기 듀티 팩터를 제2값으로 설정하며, 상기 주행상태 점수가 상기 제2 임계값을 초과하는 경우 상기 듀티 팩터를 제3값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  6. 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행정보를 검출하는 주행정보 검출부; 및
    상기 주행정보에 따라 송신기의 구동 펄스를 조정하고, 상기 조정된 구동 펄스에 의한 펄스신호를 송신하며, 상기 송신된 펄스신호가 주변 객체에 반사된 반사신호를 수신하여 주변 객체를 검출하는 라이다 센서
    를 포함하는 라이다 센서 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주행정보 검출부는,
    상기 차량의 위치를 검출하는 위치 검출부;
    상기 차량의 속도를 검출하는 속도 검출부; 및
    상기 차량 주변의 교통혼잡도 또는 사고현황을 포함하는 교통상황을 검출하는 교통상황 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 라이다 센서는,
    상기 조정된 구동 펄스에 의한 펄스신호를 송신하는 송신기;
    상기 송신된 펄스신호가 주변 객체에 반사된 반사신호를 수신하는 수신기; 및
    상기 주행정보를 이용하여 주행상태 점수를 산출하고, 상기 주행상태 점수를 기반으로 상기 구동 펄스의 듀티 팩터(DF, Duty Factor)를 조정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하고, 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출하며, 상기 주행상태 점수를 기반으로 상기 구동 펄스의 듀티 팩터(DF, Duty Factor)를 조정하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 위치가 건물안 또는 건물밖인지에 따라 위치 점수를 산출하고, 상기 차량의 속도가 기설정된 저속 범위, 중속 범위 및 고속 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 속도 점수로 산출하며, 상기 교통혼잡도가 기설정된 하, 중 및 상 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 교통혼잡도 점수로 산출하고, 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 곱하여 주행상태 점수를 산출하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 주행상태 점수를 기설정된 제1 임계값과 비교하여, 제1 임계값 이하인 경우 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 제1값으로 설정하고, 상기 주행상태 점수가 상기 제1 임계값을 초과하고 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이하인 경우 상기 듀티 팩터를 제2값으로 설정하며, 상기 주행상태 점수가 상기 제2 임계값을 초과하는 경우 상기 듀티 팩터를 제3값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 장치.
  12. 주행정보 검출부가 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황 중 적어도 하나를 포함하는 상기 차량의 주행정보를 검출하는 단계; 및
    제어부가 상기 주행정보에 따라 송신기의 구동 펄스를 조정하는 단계
    를 포함하는 라이다 센서 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동 펄스를 조정하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 차량의 위치, 속도 및 주변 교통상황을 기저장된 룩업테이블에 각각 적용하여 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하는 단계;
    상기 제어부가 상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 연산하여 주행상태 점수를 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 주행상태 점수를 기반으로 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위치 점수, 속도 점수 및 교통혼잡도 점수를 각각 산출하는 단계에서,
    상기 제어부는 상기 차량의 위치가 건물안 또는 건물밖인지에 따라 위치 점수를 산출하고, 상기 차량의 속도가 기설정된 저속 범위, 중속 범위 및 고속 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 속도 점수로 산출하며, 상기 교통혼잡도가 기설정된 하, 중 및 상 범위 중에서 해당하는 범위의 점수를 교통혼잡도 점수로 산출하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 조정하는 단계에서,
    상기 제어부는 상기 주행상태 점수를 기설정된 제1 임계값과 비교하여, 제1 임계값 이하인 경우 상기 구동 펄스의 듀티 팩터를 제1값으로 설정하고, 상기 주행상태 점수가 상기 제1 임계값을 초과하고 상기 제1임계값보다 큰 제2임계값 이하인 경우 상기 듀티 팩터를 제2값으로 설정하며, 상기 주행상태 점수가 상기 제2 임계값을 초과하는 경우 상기 듀티 팩터를 제3값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 라이다 센서 제어 방법.
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