KR20210061200A - 라이다 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

라이다(Light Detection And Ranging: LiDAR) 장치의 동작 방법은, 어느 한 시점을 기준으로 수신 신호들 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호를 획득하고, 메인 수신 신호의 어느 한 시점에 대한 값을 이용하여 서브 수신 신호의 어느 한 시점에 대한 값을 보정하고, 보정된 서브 수신 신호로부터 레이저 펄스의 비행시간을 획득한다.

Description

라이다 장치 및 그 동작 방법{LiDAR device and operating method of the same}
라이다 장치 및 그 동작 방법에 관한다.
라이다(Light Detection And Ranging: LiDAR) 장치는 다양한 분야, 예를 들어, 우주항공, 지질학, 3차원 지도, 자동차, 로봇, 드론 등에 응용되고 있다. 라이다 장치는 광(light)의 왕복 비행시간 측정법(Time of Flight, 이하 ToF라 한다)을 기본 동작 원리로 이용한다. 예를 들어, 라이다 장치는 대상체를 향해 광을 송출하고 센서를 통해 이를 다시 수신하며, 고속 전기회로를 이용하여 비행시간을 계측할 수 있다. 또한, 라이다 장치는 비행시간으로부터 대상체까지의 거리를 연산하고, 대상체의 각 위치 별로 연산된 거리를 이용하여 대상체에 대한 깊이 영상을 생성할 수 있다.
한편, 사이드 로브(side lobe)가 발생하는 환경에서도 라이다 장치가 깊이 영상을 정확하게 처리하기 위해서는 광의 비행시간을 정확하게 계측하는 기술이 요구될 수 있다.
다양한 실시예들은 라이다 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 있다. 본 개시가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 측면에 따르면, 라이다(Light Detection And Ranging: LiDAR) 장치의 동작 방법은, 기준 신호(reference signal)로부터 생성된 레이저 펄스들에 대응하는 수신 신호들을 획득하는 단계; 어느 한 시점을 기준으로 상기 수신 신호들 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호를 획득하는 단계; 상기 최대값을 이용하여 상기 수신 신호들에 포함되는 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 서브 수신 신호와 상기 기준 신호의 상관관계를 이용하여 상기 서브 수신 신호에 대응하는 레이저 펄스의 비행시간을 획득하는 단계를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 상술한 방법을 실행하는 명령어들을 포함하는 하나 이상의 프로그램이 기록된 기록매체를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 라이다 장치는, 레이저 펄스들을 송출하고 수신하는 안테나 유닛; 및 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 기준 신호로부터 생성된 상기 레이저 펄스들에 대응하는 수신 신호들을 획득하고, 어느 한 시점을 기준으로 상기 수신 신호들 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호를 획득하고, 상기 최대값을 이용하여 상기 수신 신호들에 포함되는 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하고, 상기 보정된 서브 수신 신호와 상기 기준 신호의 상관관계를 이용하여 상기 서브 수신 신호에 대응하는 레이저 펄스의 비행시간을 획득한다.
도 1은 라이다 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 안테나 유닛의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 송신부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 라이다 장치의 방사 패턴의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 라이다 장치가 거리를 측정하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 사이드 로브가 발생하는 각도를 획득하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 라이다 장치의 동작 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 수신 신호를 보정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 수신 신호를 보정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 비행시간을 획득하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 라이다 장치의 동작 방법의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 12는 라이다 장치를 이용하여 거리를 측정한 실험을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 첫 번째 시나리오에 따른 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 두 번째 시나리오에 따른 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
실시예들에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 실시예들에서 사용되는 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 실시예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 예에 한정되지 않는다.
도 1은 라이다 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 라이다 장치(100)는 안테나 유닛(110) 및 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 라이다 장치(100)에는 본 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 라이다 장치(100)에는 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 예를 들어, 라이다 장치(100)는 메모리를 더 포함할 수 있다.
메모리는 라이다 장치(100) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 예를 들어, 메모리는 라이다 장치(100)에서 처리된 데이터들 및 처리될 데이터들을 저장할 수 있다. 또한, 메모리는 라이다 장치(100)에 의해 구동될 애플리케이션들, 드라이버들 등을 저장할 수 있다.
메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함하며, 나아가서, 라이다 장치(100)에 액세스될 수 있는 외부의 다른 스토리지 디바이스를 포함할 수 있다.
안테나 유닛(110)은 전기 신호를 레이저 펄스로 변환하여 송출하거나 레이저 펄스를 수신하여 전기 신호로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 안테나 유닛(110)에 의해 송출되는 레이저 펄스는 광(또는 전자기파(electromagnetic radiation)) 펄스일 수 있다. 안테나 유닛(110)은 레이저 펄스를 송출(transmit)하는 송신부(transmitter) 및 레이저 펄스를 수신하는 수신부(receiver)를 포함할 수 있다. 또한 안테나 유닛(110)은 레이저 펄스를 송수신하는 송수신부(transceiver)를 포함할 수 있다.
프로세서(120)는 라이다 장치(100)를 제어하기 위한 전반적인 기능을 수행하는 역할을 한다. 프로세서(120)는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 프로세서(120)는 광학 신호 또는 전기적인 신호를 처리하는 신호 처리기(signal processor) 및 신호들이 나타내는 신호 값들에 대한 연산을 수행하는 연산기(computing unit)를 모두 포괄할 수 있다.
프로세서(120)가 기준 신호를 생성하면 안테나 유닛(110)은 기준 신호를 레이저 펄스로 변환하여 송출할 수 있다. 송출된 레이저 펄스는 물체(object)에 반사되어 안테나 유닛(110)을 통해 수신될 수 있다. 안테나 유닛(110)은 수신된 레이저 펄스를 수신 신호로 변환하여 프로세서(120)로 전달할 수 있다.
프로세서(120)는 수신 신호 및 기준 신호 간의 상관관계(correlation)를 이용하여 레이저 펄스의 비행시간을 검출할 수 있다. 수신 신호는 기준 신호에 기초하여 생성된 레이저 펄스가 물체에 반사됨에 따라 안테나 유닛(110)에 의해 획득되는 신호이므로, 기준 신호의 특성과 동일 또는 유사한 특성을 갖는다. 따라서, 수신 신호 및 기준 신호 간에 상관관계가 높아지는 시점을 검출하면, 송신부(210)로부터 송출된 레이저 펄스가 다시 수신부(220)에 의해 수신되는 시점이 검출될 수 있고, 레이저 펄스의 비행시간이 검출될 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 수신 신호 및 기준 신호 간의 상호 상관함수(cross-correlation function)를 계산할 수 있다. 상호 상관함수는 두 함수들 간의 상관 정도를 나타내는 함수이므로, 수신 신호 및 기준 신호 간의 상호 상관함수는 두 신호 간의 상관관계에 비례하는 값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 수신 신호를
Figure pat00001
, 기준 신호를
Figure pat00002
라고 할 때, 수신 신호 및 기준 신호 간의 상호 상관함수는 다음과 같은 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.
Figure pat00003
프로세서(120)는 계산된 상호 상관함수의 값이 최대인 시점을 결정할 수 있다. 또는 프로세서(120)는 계산된 상호 상관함수의 값이 기 설정된 임계값을 초과하는 시점을 결정할 수 있다. 기 설정된 임계값은 프로세서(120)에 의해 결정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 기 설정된 임계값은 외부로부터의 입력에 의해 결정될 수도 있다.
프로세서(120)는 기준 신호에 기초하여 생성된 레이저 펄스를 송출한 시점부터 계산된 상호 상관함수의 값이 최대인 시점까지의 시간을 비행시간으로 결정할 수 있다. 또는, 프로세서(120)는 기준 신호에 기초하여 생성된 레이저 펄스를 송출한 시점부터 계산된 상호 상관함수의 값이 기 설정된 임계값을 초과하는 시점까지의 시간을 비행시간으로 결정할 수 있다.
프로세서(120)는 레이저 펄스의 비행시간 및 속도를 이용하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있다.
도 2는 안테나 유닛의 일 예를 나타내는 블록도이다.
안테나 유닛(200)은 송신부(210) 및 수신부(220)를 포함할 수 있다.
송신부(210)는 레이저 펄스를 발생시키는 광원을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적외선 영역의 광을 발생시키는 장치일 수 있다. 적외선 영역의 광을 이용할 경우 태양광을 포함하는 가시광선 영역의 자연광과 혼합되는 것이 방지될 수 있다. 다만, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며, 송신부(210)는 다양한 파장 대역의 광을 발생시키는 광원을 포함할 수 있고, 복수의 서로 다른 파장 대역의 광을 발생시킬 수도 있다.
송신부(210)는 LD(laser diode), 측면 발광 레이저(Edge emitting laser), 수직 공진형 표면 발광 레이저(Vertical-cavity surface emitting laser;VCSEL) 분포궤환형 레이저(Distributed feedback laser), LED(light emitting diode), SLD(super luminescent diode)등의 광원을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 송신부(210)는 기준 신호에 기초하여 생성된 레이저 펄스를 송출(transmit)할 수 있다. 기준 신호는 레이저 펄스의 특성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 레이저 펄스는 기준 신호의 값에 대응되는 세기(intensity) 또는 기준 신호의 주파수에 대응되는 주파수를 가질 수 있다. 라이다 장치(100)는 기준 신호의 특성을 조정함으로써, 송신부(210)가 송출하는 레이저 펄스의 특성을 변경시킬 수 있다. 송신부(210)로부터 송출된 레이저 펄스는 물체(object)에 부딪힌 후 반사될 수 있다.
수신부(220)는 레이저 펄스를 센싱할 수 있는 복수의 센서들을 포함할 수 있다. 수신부(220)는 수신된 레이저 펄스로부터 수신 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 수신부(220)는 수신된 레이저 펄스를 전기적인 신호로 변환하는 광 검출기(photo detector)를 더 포함할 수 있고, 광 검출기에 의해 출력되는 전기적인 신호는 수신 신호에 대응될 수 있다. 예를 들어, 광 검출기는 애벌런치 포토 다이오드(Avalanche photo-diode: APD) 및 싱글 포토 애벌런치 다이오드(SPAD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 송신부의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
송신부(300)는 기계식 또는 비기계식으로 레이저 펄스를 조향(steer)하여 송출할 수 있다. 예를 들어, 송신부(300)는 MEMS(micro electro mechanical systems), 회전 모터, 거울, 렌즈 등을 이용하여 레이저 펄스를 조향하여 송출할 수 있다.
일 실시예에서, 송신부(300)는 OPA(optical phased array)를 이용하여 비기계식으로 레이저 펄스의 주사각(scan angle)을 조향할 수 있다. 일 실시예에서, 송신부(300)는 광원(310), 스플리터(320, splitter), 위상 지연기(330, phase shifter), 및 안테나 어레이(340, antenna array)를 포함할 수 있다.
광원(310)은 레이저 펄스를 발생시킬 수 있다. 광원(310)은 LD, 레이저(laser), LED, SLD등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 광원(310)는 광펌핑 레이저, 고체 레이저, 액체 레이저, 가스 레이저, 반도체 레이저, 화학 레이저, 펄스 레이저 등일 수 있으나, 나열된 종류로 제한되는 것은 아니다.
스플리터(320)는 입력된 레이저 펄스를 복수개로 분할하여 출력하는 광 분기 소자일 수 있다. 스플리터(320)는 입력된 레이저 펄스을 균등하게 분할하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 스플리터(320)는 벌크-실리콘(Bulk-Si) 기판에 형성될 수 있다.
위상 지연기(330)는 입력된 레이저 펄스의 위상을 변화시켜 출력할 수 있다. 예를 들어, 위상 지연기(330)는 도파로에 열, 광, 전류, 전압, 및 압력 중 어느 하나를 인가하여 도파로를 통과하는 레이저 펄스의 위상을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 위상 지연기(330)는 반도체 기판에 형성될 수 있다. 예를 들어, 위상 지연기(330)는 저항성 히터(resistive heater), PIN-다이오드 형 위상 지연기, PN-다이오드 형 위상 지연기, SISCAP(Silicon-Insulator-Silicon Capacitive) 위상 지연기 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
위상 지연기(330)에서 레이저 펄스의 위상을 변화시킴으로써, 안테나 어레이(340)에서 송출되는 레이저 펄스가 조향될 수 있다. 즉, 위상 지연기(330)를 제어함으로써, 송신부(300)에서 송출하는 레이저 펄스의 주사각이 조향될 수 있다.
안테나 어레이(340)는 이산(discrete) 안테나 요소들(antenna elements)을 포함할 수 있다. 안테나 요소들은 혼(horns), 다이폴(dipoles), 마이크로스트립 패치(microstrip patches) 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 안테나 요소들은 각각 채널에 대응하며, 위상 지연기(330)의 출력단에 연결될 수 있다. 이때 채널은 레이저 펄스가 통과하는 통로를 의미한다.
도 4는 라이다 장치의 방사 패턴의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
라이다 장치(400)가 원하는 주사각으로 레이저 펄스를 송출하도록 제어되었을 때, 안테나 어레이로부터 해당 주사각에 높은 세기(higher intensity)의 레이저 펄스가 송출됨에 따라, 해당 주사각에 메인 로브(410, main lobe)가 발생할 수 있다. 이상적으로는 메인 로브(410)만 발생해야 하지만, 실제 운용에서는 해당 주사각과 다른 각도에 사이드 로브들(420, side lobes)이 발생하게 된다.
메인 로브(410)는 원하는 각도로 송출된 레이저 펄스를 의미하고, 사이드 로브(420)는 원하지 않는 각도로 송출된 레이저 펄스를 의미할 수 있다. 즉, 메인 로브(410)는 주사각으로 송출된 레이저 펄스를 의미하고, 사이드 로브(420)는 주사각 이외의 각도로 송출된 레이저 펄스를 의미할 수 있다. 도 4에는 하나의 메인 로브(410) 및 2개의 사이드 로브들(420)이 도시되어 있으나, 다양한 각도 및 다양한 세기의 사이드 로브들(420)이 발생할 수 있다. 예를 들어, 사이드 로브(420)는 메인 로브(410)와 세기가 같은 그레이팅 로브(grating lobe)를 포함할 수 있다.
안테나 어레이의 안테나 요소들 간의 간격이 레이저 펄스의 파장의 절반 이하일 경우, 사이드 로브(420)의 발생이 억제될 수 있다. 다만, 안테나 요소들의 간격이 좁아질수록, 안테나 요소들 간에 열간섭(thermal coupling)이 심해질 수 있다. 또한, 레이저 펄스의 확산각(divergence angle)을 줄이기(narrow) 위해서는 상당한 개수의 안테나 요소들이 요구되므로, 레이저 펄스의 파장의 절반 이하의 간격으로 상당한 개수의 안테나 요소들을 배치하는 것은 어려운 문제이다.
도 5는 라이다 장치가 거리를 측정하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
라이다 장치(500)가 주사각 θ1에 대하여 레이저 펄스를 송출한 경우, 주사각 θ1에 메인 로브(510)가 발생하고, θ2에 사이드 로브(520)가 발생할 수 있다. θ1에 물체 A 및 θ2에 물체 B가 위치한 경우, 라이다 장치(500)는 메인 로브(510)가 물체 A에 반사된 레이저 펄스뿐만 아니라 사이드 로브(520)가 물체 B에 반사된 레이저 펄스까지 수신할 수 있다. 즉, 수신된 레이저 펄스는 사이드 로브(520)에 의해 영향을 받게 되므로, 사이드 로브(520)로 인해 주사각 θ1에 대한 거리 측정이 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 물체 A는 실제로 거리 D1만큼 떨어져 있지만, 사이드 로브(520)에 의한 왜곡으로 인해 D2에 위치한 것으로 측정될 수 있다.
앞서 도 4를 참조하여 설명하였듯이, 안테나 어레이의 구조를 변경하여 사이드 로브의 발생을 억제하는 것은 어려운 문제이다. 따라서 정확한 거리 측정을 위해서는, 사이드 로브에 의한 왜곡을 보정하는 방법이 요구된다.
이하에서는, 실시예들에 따라 도 1의 라이다 장치(100)의 안테나 유닛(110) 및 프로세서(120)가 거리를 측정하는 방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 사이드 로브가 발생하는 각도를 획득하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
안테나 유닛(110)의 방사 패턴이 측정될 수 있다. 안테나 유닛(110)이 라이다 장치(100)에 탑재되기 전 또는 후에 방사 패턴이 측정될 수 있다. 방사 패턴은 광센서(photodetector), 열화상 카메라(thermal camera), 적외선 카메라(IR camera) 등과 같은 외부 측정 장치에 의해 측정될 수 있다.
외부 측정 장치 또는 프로세서(120)는 측정된 방사 패턴에 기초하여 주사각에 대한 레이저 펄스의 세기를 나타내는 빔 프로파일을 획득할 수 있다. 또한 외부 측정 장치 또는 프로세서(120)는 획득된 빔 프로파일로부터 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도, 메인 로브의 세기, 사이드 로브의 세기, 및 메인 로브의 세기에 대한 사이드 로브의 세기의 비율을 획득할 수 있다.
예를 들어, 도 6에 도시된 빔 프로파일로부터 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도 -30°, 30°, 사이드 로브의 세기 40a.u.(arbitrary unit), 메인 로브의 세기 80a.u., 및 메인 로브의 세기에 대한 사이드 로브의 세기의 비율 0.5가 획득될 수 있다.
도 7은 라이다 장치의 동작 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에는 라이다 장치(100)의 시야(field of view)에 대하여 안테나 유닛(110)의 송신부에서 송출된 레이저 펄스의 풋프린트들(footprints)이 도시되어 있다. 레이저 펄스의 확산각(ρ)으로 인해 풋프린트가 발생할 수 있다.
안테나 유닛(110)의 송신부는 수평 방향(horizontal direction)으로 주사각(θ)을 변경하며 레이저 펄스를 송출할 수 있다. 이때 주사각(θ)은 라이다 장치(100)의 시야를 기준으로 레이저 펄스가 송출되는 수평 방향의 각도를 의미할 수 있다. 도 6에는 θ1...θN의 주사각으로 송출된 레이저 펄스에 의한 풋프린트들이 도시되어 있다.
송신부는 라인 마다 수평 방향(horizontal direction)으로 주사각(θ)을 변경하며 레이저 펄스를 송출할 수 있다. 예를 들어, 송신부는 Line 1에 대하여 레이저 펄스의 송출을 완료하면, Line 2에 대하여 수평 방향으로 주사각(θ)을 변경하며 레이저 펄스를 송출하고, 최종적으로 Line M에 대하여 수평 방향으로 레이저 펄스를 송출할 수 있다.
송신부는 위상 지연기를 이용하여 레이저 펄스의 주사각(θ)을 변경할 수 있다. 송신부는 레이저 펄스의 파장을 변화시킴으로써, 레이저 펄스가 조사되는 라인을 변경할 수 있다.
또는 송신부는 수직 방향(vertical direction)으로 주사각을 변경하며 레이저 펄스를 송출할 수 있다.
수평 방향 및 수직 방향은 도 6을 기준으로 설정된 방향이다. 수평 방향 및 수직 방향은 직교하는 어느 두 방향을 의미할 수 있다.
또는 송신부는 다양한 방향으로 주사각을 변경하며 레이저 펄스를 송출할 수 있다. 예를 들어, 송신부는 원주 방향으로 주사각을 변경하며 레이저 펄스를 송출함에 따라, 풋프린트들이 동심원 형상을 이룰 수 있다.
안테나 유닛(110)의 수신부는 수신된 레이저 펄스를 변환하여 수신 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 수신부는 A/D 변환기(analog-to-digital converter)를 이용하여 레이저 펄스로부터 수신 신호를 획득할 수 있다. 수신 신호의 값은 수신된 레이저 펄스의 세기를 나타낼 수 있다.
수신부는 수신된 레이저 펄스를 변환하여, 주사각(θ)에 대응하는 수신 신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 수신부는 Line 1의 주사각 θ1에 대응하는 수신 신호를 획득하고, Line 1의 주사각 θ2에 대응하는 수신 신호를 획득하고, 최종적으로 Line M의 주사각 θN에 대응하는 수신 신호를 획득할 수 있다.
프로세서(120)는 수신 신호에서 사이드 로브에 의한 영향을 보정할 수 있다. 프로세서(120)는 라인 별 수신 신호들을 보정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 Line 1에 대응하는 수신 신호들을 모두 획득한 후 획득된 수신 신호들을 보정하고, Line 2에 대응하는 수신 신호들을 모두 획득한 후 획득된 수신 신호들을 보정하고, 최종적으로 Line M에 대응하는 수신 신호들을 모두 획득한 후 획득된 수신 신호들을 보정할 수 있다. 프로세서는 보정된 수신 신호와 기준 신호의 상관관계를 이용하여 레이저 펄스의 비행시간을 획득할 수 있다.
도 8은 수신 신호를 보정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8에는 프로세서(120)가 어느 하나의 라인에 대응하는 수신 신호들을 보정하는 예와 관련된 도면이 도시되어 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 도 7의 Line 1에 포함된 주사각들 θ1...θN에 대응하는 수신 신호들을 보정할 수 있다.
프로세서(120)는 주사각들 θ1...θN에 대응하는 수신 신호들(RX1...RXN)을 비교할 수 있다. 수신 신호의 값은 수신된 레이저 펄스의 세기를 나타낼 수 있다.
프로세서(120)는 시간을 기준으로 수신 신호들(RX1...RXN)을 비교할 수 있다. 프로세서(120)는 시간을 기준으로 수신 신호들(RX1...RXN)을 비교하기 위하여, 수신 신호들(RX1...RXN)을 동기화할 수 있다. 일 실시예에서 수신 신호들(RX1...RXN)은 각각 서로 다른 시간에 수신된 레이저 펄스로부터 획득되므로, 수신 신호들(RX1...RXN)을 비교하기 위해서는 시간을 동기화하는 것이 필요하다. 예를 들어, 수신 신호들(RX1...RXN)은 각각에 대응되는 레이저 펄스를 송출한 시점이 동일하도록 동기화될 수 있다.
프로세서(120)가 시간을 기준으로 수신 신호들(RX1...RXN)을 비교하는 것은 거리를 기준으로 수신 신호들(RX1...RXN)을 비교하는 것과 동일한 의미일 수 있다. 레이저 펄스의 비행시간이 라이다 장치와 물체 간의 거리를 나타내기 때문이다.
프로세서(120)는 라이다 장치(100)로부터 송출되는 레이저 펄스의 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도를 이용하여 수신 신호들을 보정할 수 있다. 프로세서(120)는 메인 수신 신호에 대응되는 주사각으로부터 사이드 로브가 발생하는 각도만큼 벗어난 주사각에 대응하는 서브 수신 신호의 해당 시점에서의 값을 보정할 수 있다. 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도는 미리 획득될 수 있다. 프로세서(120)는 라이다 장치의 메인 로브의 세기에 대한 사이드 로브의 세기의 비율인 보정 계수를 이용하여, 서브 수신 신호의 해당 시점에서의 값을 보정할 수 있다. 프로세서(120)는 서브 수신 신호의 값에서 메인 수신 신호의 값에 보정 계수를 곱한 값을 제거할 수 있다. 프로세서(120)는 아래의 수학식 2에 기초하여 서브 수신 신호의 값을 보정할 수 있다.
Figure pat00004
여기서 t1은 어느 한 시점이고, Isub_old(t1)는 보정되기 전의 서브 수신 신호의 시점 t1에 대한 값이고, Imain(t1)는 메인 수신 신호의 시점 t1에 대한 값이고, A는 메인 로브의 세기이고, B는 사이드 로브의 세기이고, Isub_new(t1)는 보정된 후의 서브 수신 신호의 시점 t1에 대한 값이다.
프로세서(120)는 서브 수신 신호의 해당 시점에 대한 값이 미리 결정된 값 미만인 경우, 서브 수신 신호의 값을 보정하지 않을 수 있다. 미리 결정된 값은 유의미한 수신 신호를 구별해내기 위한 값일 수 있다. 서브 수신 신호의 해당 시점에 대한 값이 미리 결정된 값 미만인 것은 보정할 대상이 없는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 수신 신호들(RX1...RXN) 중 시점 t1에서 최대값을 갖는 메인 수신 신호(RX2)를 선별할 수 있다. 메인 수신 신호(RX2)의 주사각 θ2로부터 사이드 로브가 발생하는 각도만큼 벗어난 주사각이 θ14라고 할 경우, 프로세서(120)는 주사각 θ14에 대응하는 서브 수신 신호(RX14)의 시점 t1에서의 값을 보정할 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 수신 신호들(RX1...RXN) 중 시점 t2에서 최대값을 갖는 메인 수신 신호(RX14)를 선별할 수 있다. 메인 수신 신호(RX14)의 주사각 θ14로부터 사이드 로브가 발생하는 각도만큼 벗어난 주사각이 θ2라고 할 경우, 프로세서(120)는 주사각 θ2에 대응하는 서브 수신 신호(RX2)의 시점 t2에 대한 값을 보정할 수 있다. 또는 프로세서(120)는 서브 수신 신호(RX2)의 시점 t2에서의 값이 미리 결정된 값 미만이라고 판단하고, 서브 수신 신호(RX2)의 시점 t2에 대한 값을 보정하지 않을 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 수신 신호들(RX1...RXN) 중 시점 t3에서 최대값을 갖는 메인 수신 신호(RX13)를 선별할 수 있다. 메인 수신 신호(RX13)의 주사각 θ13로부터 사이드 로브가 발생하는 각도만큼 벗어난 주사각이 θ1라고 할 경우, 프로세서(120)는 주사각 θ1에 대응하는 서브 수신 신호(RX1)의 시점 t3에 대한 값을 보정할 수 있다.
도 9는 수신 신호를 보정하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
프로세서(120)는 어느 한 시점을 기준으로 수신 신호들 중 최대값을 갖는 복수의 메인 수신 신호들을 선별할 수 있다. 경우에 따라, 최대값을 갖는 복수의 메인 수신 신호들이 선별될 수 있다.
프로세서(120)는 복수의 메인 수신 신호들에 대응되는 복수의 주사각들 간의 차이가 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도와 일치하는지 판단할 수 있다.
복수의 주사각들 간의 차이가 사이드 로브가 발생하는 각도와 일치하는 것은 복수의 메인 수신 신호들이 서로에게 영향을 미치는 것을 의미할 수 있다. 따라서 프로세서(120)는 일치하는 것으로 판단되면, 복수의 메인 수신 신호들을 각각 보정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(120)는 어느 하나의 메인 수신 신호의 값에서 다른 하나의 메인 수신 신호의 값에 라이다 장치의 메인 로브의 세기에 대한 사이드 로브의 세기의 비율을 곱한 값을 제거할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(120)는 아래의 수학식 3에 기초하여 복수의 메인 수신 신호들의 값을 보정할 수 있다.
Figure pat00005
여기서 t1은 어느 한 시점이고, Imain1_old(t1)는 보정되기 전의 어느 하나의 메인 수신 신호의 시점 t1에 대한 값이고, Imain2_old(t1)는 보정되기 전의 다른 하나의 메인 수신 신호의 시점 t1에 대한 값이고, A는 메인 로브의 세기이고, B는 서브 로브의 세기이고, Imain1_new(t1)는 보정된 후의 어느 하나의 메인 수신 신호의 시점 t1에 대한 값이다.
복수의 주사각들 간의 차이가 사이드 로브가 발생하는 각도와 일치하지 않는 것은 복수의 메인 수신 신호들이 서로에게 영향을 미치지 않는 것을 의미할 수 있다. 따라서 프로세서(120)는 일치하지 않는 것으로 판단되면, 복수의 메인 수신 신호들을 보정하지 않을 수 있다.
예를 들어, 프로세서(120)는 시점 t1에서 최대값 Pmax을 갖는 제1 메인 수신 신호(RX1) 및 제2 메인 수신 신호(RX2)를 선별할 수 있다. 프로세서(120)는 제1 메인 수신 신호(RX1)에 대응하는 주사각 θ1과 제2 메인 수신 신호(RX2)에 대응하는 주사각 θ2의 차이가 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도와 일치하는지를 판단할 수 있다. 프로세서(120)는 일치하는 것으로 판단되면, 제1 메인 수신 신호(RX1) 및 제2 메인 수신 신호(RX2)의 t1에 대한 값을 각각 Pmax-Pmax*(B/A)로 보정할 수 있다. 또는 프로세서(120)는 일치하지 않는 것으로 판단되면, 제1 메인 수신 신호(RX1) 및 제2 메인 수신 신호(RX2)의 t1에 대한 값을 보정하지 않을 수 있다.
도 10은 비행시간을 획득하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
프로세서(120)는 레이저 펄스의 비행시간 및 속도를 이용하여 물체까지의 거리를 계산할 수 있다. 일 실시예에서 프로세서(120)는 보정된 수신 신호(Rx) 및 기준 신호(Tx) 간의 상호 상관함수(CR)를 이용하여 레이저 펄스의 비행시간을 계산할 수 있다. 프로세서(120)는 보정된 수신 신호(Rx) 및 기준 신호(Tx) 간의 상호 상관함수(CR)의 값이 가장 큰 시점으로부터 레이저 펄스의 비행시간을 계산할 수 있다.
예를 들어, 수신 신호(Rx)는 t2보다 t1에서 더 큰 값을 가지므로, 상호 상관함수(CR)로부터 t1이 획득될 수 있으며, t0와 t1의 차이로부터 비행시간(ToF)이 획득될 수 있다. 이때, t0는 기준 신호로부터 생성된 레이저 펄스를 송출한 시점일 수 있다.
도 11은 라이다 장치의 동작 방법의 일 예를 나타내는 순서도이다. 도 11을 참고하면, 라이다 장치의 동작 방법은 도 1의 라이다 장치(100)에서 시계열적으로 처리되는 알고리즘이다.
1101 단계에서, 프로세서(120)는 기준 신호로부터 생성된 레이저 펄스들에 대응하는 수신 신호들을 획득할 수 있다. 안테나 유닛(110)은 프로세서(120)가 생성한 기준 신호를 변환하여 레이저 펄스를 송출하고, 반사된 레이저 펄스를 수신할 수 있다. 안테나 유닛(110)은 라이다 장치(100)의 시야에서 일 방향으로 주사각을 변경하며 레이저 펄스를 송출할 수 있다. 프로세서(120)는 획득된 수신 신호들을 메모리에 저장할 수 있다.
1102 단계에서, 프로세서(120)는 어느 한 시점을 기준으로 수신 신호들 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호를 획득할 수 있다. 프로세서(120)는 메모리에 저장된 수신 신호들을 독출한 후, 수신 신호들의 값을 비교할 수 있다. 프로세서(120)는 수신 신호들을 동기화 한 후, 시간 별로 수신 신호들의 값을 비교할 수 있다.
1103 단계에서, 프로세서(120)는 최대값을 이용하여 수신 신호들에 포함되는 서브 수신 신호의 어느 한 시점에서의 값을 보정할 수 있다. 프로세서(120)는 메인 수신 신호의 주사각으로부터 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도 만큼 벗어난 주사각에 대응하는 서브 수신 신호의 값을 보정할 수 있다. 프로세서(120)는 서브 수신 신호의 어느 한 시점에 대한 값에서 메인 수신 신호의 어느 한 시점에 대한 값에 메인 로브의 세기에 대한 사이드 로브의 세기의 비율을 곱한 값을 빼는 연산을 수행함으로써, 서브 수신 신호의 어느 한 시점에 대한 값을 보정할 수 있다.
1104 단계에서, 프로세서(120)는 보정된 서브 수신 신호와 기준 신호의 상관관계를 이용하여 서브 수신 신호에 대응하는 레이저 펄스의 비행시간을 획득할 수 있다. 프로세서(120)는 보정된 서브 수신 신호와 기준 신호간의 상호 상관함수의 값이 가장 큰 시점으로부터 서브 수신 신호에 대응하는 레이저 펄스의 비행시간을 계산할 수 있다.
도 12는 라이다 장치를 이용하여 거리를 측정한 실험을 설명하기 위한 도면이다.
실험에서는 안테나 유닛(110)의 송신부에서 송출되는 레이저 펄스의 주파수는 1MHz, 펄스의 폭은 10ns로 설정되었다. 또한 송신부는 on일 경우 100a.u. off일 경우 0a.u.의 세기를 갖는 레이저 펄스를 송출하도록 설정되었다. 또한 안테나 유닛(110)의 수신부의 샘플링 레이트(sampling rate)는 1GHz로 설정되었다. 또한 라이다 장치(100)의 시야는 -45°~45°, 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도는 -30° 및 30°, 메인 로브의 세기는 80a.u., 사이드 로브의 세기는 40a.u., 메인 로브의 세기에 대한 사이드 로브의 세기의 비율인 보정 계수는 0.5, 확산각은 0.5°로 설정되었다.
두 가지 시나리오에 대한 실험이 수행되었다. 첫 번째 시나리오에서는 라이다 장치(100)의 시야를 기준으로 0°의 90m 거리에 물체 A가 위치하고, -30°의 40m 거리에 물체 B가 위치한 상황이 가정되었다. 두 번째 시나리오에서는 라이다 장치(100)의 시야를 기준으로 0°의 90m 거리에 물체 A가 위치하고, -30°의 40m 거리에 물체 B가 위치하고, 30°의 25m 거리에 물체 C가 위치한 상황이 가정되었다.
도 13은 첫 번째 시나리오에 따른 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
실험 결과, 주사각 -30°에 대응하는 수신 신호 RX1(t), 주사각 0°에 대응하는 수신 신호 RX2(t), 및 주사각 30°에 대응하는 수신 신호 RX3(t)가 획득되었다.
수신 신호 RX1(t)의 t1에 대한 값인 RX1(t1)은 약 100a.u.이고, 수신 신호 RX2(t)의 t1에 대한 값인 RX2(t1)은 약 40a.u.이고, 수신 신호 RX3(t)의 t1에 대한 값인 RX3(t1)은 약 0a.u.이다. 수신 신호 RX1(t)의 t2에 대한 값인 RX1(t2)은 약 10a.u.이고, 수신 신호 RX2(t)의 t2에 대한 값인 RX2(t2)은 약 20a.u.이고, 수신 신호 RX3(t)의 t2에 대한 값인 RX3(t2)은 약 10a.u.이다.
프로세서(120)에 의해 수신 신호 RX1(t), RX2(t), 및 RX3(t)가 보정되어, 보정된 수신 신호 RX1'(t), RX2'(t), 및 RX3'(t)가 획득되었다.
프로세서(120)에 의해 시점 t1을 기준으로 수신 신호 RX1(t), RX2(t), 및 RX3(t) 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호가 획득된다. 실험 결과, RX1(t1)이 최대값 약 100a.u.을 가지므로 RX1(t)가 메인 수신 신호로 획득된다.
프로세서(120)에 의해 서브 수신 신호가 보정된다. 보정될 서브 수신 신호는 메인 수신 신호 RX1(t)에 대응하는 주사각 -30°로부터 사이드 로브가 발생하는 각도 30°만큼 벗어난 각도인 0°에 대응되는 수신 신호 RX2(t)이다.
프로세서(120)는 RX2(t1)에서 RX1(t1)에 보정 계수를 곱한 값을 제거한다. RX2(t1)은 약 40.a.u.이고, RX1(t1)은 약 100.a.u.이고, 보정 계수는 0.5이므로, RX2'(t1)은 40-100*0.5의 결과인 -10a.u.의 값을 가질 수 있다. 선택적으로, 프로세서(120)는 RX2'(t1)가 음수의 값을 가질 경우, 0으로 변환할 수 있다.
프로세서(120)에 의해 시점 t2을 기준으로 수신 신호 RX1(t), RX2(t), 및 RX3(t) 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호가 획득된다. 실험 결과, RX2(t2)이 최대값 약 20a.u.을 가지므로 RX2(t)가 메인 수신 신호로 획득된다.
프로세서(120)에 의해 서브 수신 신호들이 보정된다. 보정될 서브 수신 신호들은 메인 수신 신호 RX2(t)에 대응하는 주사각 0°로부터 사이드 로브가 발생하는 각도 -30° 및 30°만큼 벗어난 각도인 -30° 및 30°에 대응되는 수신 신호 RX1(t), RX3(t)이다.
프로세서(120)는 RX1(t2)에서 RX2(t2)에 보정 계수를 곱한 값을 제거한다. RX1(t2)은 약 10.a.u.이고, RX2(t2)은 약 20.a.u.이고, 보정 계수는 0.5이므로, RX1'(t2)은 10-20*0.5의 결과인 0a.u.의 값을 가질 수 있다.
프로세서(120)는 RX3(t2)에서 RX2(t2)에 보정 계수를 곱한 값을 제거한다. RX3(t2)은 약 10.a.u.이고, RX2(t2)은 약 20.a.u.이고, 보정 계수는 0.5이므로, RX3'(t2)은 10-20*0.5의 결과인 0a.u.의 값을 가질 수 있다.
프로세서(120)가 보정 전 수신 신호 RX1(t), RX2(t), 및 RX3(t)를 이용하여 거리를 측정하면, -30°의 약 40m 거리에 물체 B가 위치하고, 0°의 약 40m 거리에 물체 A가 위치하고, 30°의 약 90m 거리에 물체 C가 위치한 결과가 발생한다. 첫 번째 시나리오에서는 물체 A는 0°의 90m 거리에 위치하고, 물체 C는 존재하지 않으므로, 잘못된 결과가 획득되었다. 주사각 0°으로 거리를 측정하였을 때, -30°에 발생하는 사이드 로브가 물체 B에 반사되어 수신된 레이저 펄스에 의해 왜곡이 발생하였기 때문이다.
프로세서(120)가 보정된 수신 신호 RX1'(t), RX2'(t), 및 RX3'(t)를 이용하여 거리를 측정하면, -30°의 약 40m 거리에 물체 B가 위치하고, 0°의 약 90m 거리에 물체 A가 위치한 결과가 발생한다. 첫 번째 시나리오와 일치하는 결과로, 사이드 로브에 의한 거리 측정의 왜곡이 보정되었음을 확인할 수 있다.
도 14는 두 번째 시나리오에 따른 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
실험 결과, 주사각 -30°에 대응하는 수신 신호 RX1(t), 주사각 0°에 대응하는 수신 신호 RX2(t), 및 주사각 30°에 대응하는 수신 신호 RX3(t)가 획득되었다.
RX1(t1)은 약 0a.u.이고, RX2(t1)은 약 50a.u.이고, RX3(t1)은 약 150a.u.이다. RX1(t2)은 약 100a.u.이고, RX2(t2)은 약 40a.u.이고, RX3(t2)은 약 0a.u.이다. RX1(t3)은 약 10a.u.이고, RX2(t3)은 약 20a.u.이고, RX3(t3)은 약 10a.u.이다.
프로세서(120)에 의해 수신 신호 RX1(t), RX2(t), 및 RX3(t)가 보정되어, 보정된 수신 신호 RX1'(t), RX2'(t), 및 RX3'(t)가 획득되었다.
프로세서(120)에 의해 시점 t1을 기준으로 수신 신호 RX1(t), RX2(t), 및 RX3(t) 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호가 획득된다. 실험 결과, RX3(t1)이 최대값 약 10a.u.을 가지므로 RX3(t)가 메인 수신 신호로 획득된다.
프로세서(120)에 의해 서브 수신 신호가 보정된다. 보정될 서브 수신 신호는 메인 수신 신호 RX3(t)에 대응하는 주사각 30°로부터 사이드 로브가 발생하는 각도 -30°만큼 벗어난 각도인 0°에 대응되는 수신 신호 RX2(t)이다.
프로세서(120)는 RX2(t1)에서 RX3(t1)에 보정 계수를 곱한 값을 제거한다. RX2(t1)은 약 40.a.u.이고, RX3(t1)은 약 150.a.u.이고, 보정 계수는 0.5이므로, RX2'(t1)은 40-150*0.5의 결과인 -35a.u.의 값을 가질 수 있다. 선택적으로, 프로세서(120)는 RX2'(t1)가 음수의 값을 가질 경우, 0으로 변환할 수 있다.
마찬가지로 프로세서(120)에 의해 시점 t2 및 t3에 대하여 수신 신호들이 보정된다.
프로세서(120)가 보정 전 수신 신호 RX1(t), RX2(t), 및 RX3(t)를 이용하여 거리를 측정하면, -30°의 약 40m 거리에 물체 B가 위치하고, 0°의 약 25m 거리에 물체 A가 위치하고, 30°의 약 25m 거리에 물체 C가 위치한 결과가 발생한다. 두 번째 시나리오에서는 물체 A는 0°의 90m 거리에 위치하므로, 잘못된 결과가 획득되었다. 주사각 0°으로 거리를 측정하였을 때, -30°에 발생하는 사이드 로브가 물체 B에 반사되어 수신된 레이저 펄스 및 30° 발생하는 사이드 로브가 물체 C에 반사되어 수신된 레이저 펄스에 의해 왜곡이 발생하였기 때문이다.
프로세서(120)가 보정된 수신 신호 RX1'(t), RX2'(t), 및 RX3'(t)를 이용하여 거리를 측정하면, -30°의 약 40m 거리에 물체 B가 위치하고, 0°의 약 90m 거리에 물체 A가 위치하고, 30°의 약 25m 거리에 물체 C가 위치한 결과가 발생한다. 두 번째 시나리오와 일치하는 결과로, 사이드 로브에 의한 거리 측정의 왜곡이 보정되었음을 확인할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 실시예가 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 권리 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 실시예에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 라이다(Light Detection And Ranging: LiDAR) 장치의 동작 방법에 있어서,
    기준 신호(reference signal)로부터 생성된 레이저 펄스들에 대응하는 수신 신호들을 획득하는 단계;
    어느 한 시점을 기준으로 상기 수신 신호들 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호를 획득하는 단계;
    상기 최대값을 이용하여 상기 수신 신호들에 포함되는 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 서브 수신 신호와 상기 기준 신호의 상관관계를 이용하여 상기 서브 수신 신호에 대응하는 레이저 펄스의 비행시간을 획득하는 단계를 포함하는, 라이다 장치의 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값에서 상기 최대값에 보정 계수를 곱한 값을 빼는 연산을 수행하는 단계를 포함하는, 라이다 장치의 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 라이다 장치로부터 송출되는 레이저 펄스의 메인 로브(main lobe)의 세기(intensity)에 대한 사이드 로브(side lobe)의 세기(intensity)의 비율인 보정 계수(correction factor)를 이용하여, 상기 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하는 단계를 포함하는, 라이다 장치의 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 라이다 장치로부터 송출되는 레이저 펄스의 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도를 이용하여, 상기 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하는 단계를 포함하는, 라이다 장치의 동작 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 서브 수신 신호는,
    상기 메인 수신 신호에 대응하는 상기 라이다 장치의 주사각(scan angle)으로부터 상기 사이드 로브가 발생하는 상기 각도만큼 벗어난 주사각에 대응하는 수신 신호인, 라이다 장치의 동작 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인 수신 신호를 획득하는 단계는,
    상기 수신 신호들을 동기화하는 단계; 및
    상기 수신 신호들을 시간 별로 비교하는 단계를 포함하는, 라이다 장치의 동작 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수신 신호들을 획득하는 단계는,
    상기 라이다 장치의 시야에서 일 방향의 주사각들(scan angles) 마다 상기 기준 신호로부터 생성된 레이저 펄스를 송출하는 단계; 및
    상기 주사각들 마다 상기 기준 신호로부터 생성된 레이저 펄스에 대응하는 상기 수신 신호를 획득하고 메모리에 저장하는 단계를 포함하는, 라이다 장치의 동작 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는,
    상기 서브 수신 신호 및 상기 기준 신호 간의 상호 상관함수를 계산하는 단계;
    상기 계산된 상관함수의 값이 최대값을 갖는 시점을 결정하는 단계; 및
    상기 서브 수신 신호에 대응하는 레이저 펄스를 송출한 시점부터 상기 계산된 상호 상관함수의 값이 최대값을 갖는 시점까지의 시간을 상기 비행시간으로 결정하는 단계를 포함하는, 라이다 장치의 동작 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 메인 수신 신호를 획득하는 단계는,
    상기 어느 한 시점을 기준으로 상기 수신 신호들 중 상기 최대값을 갖는 제1 메인 수신 신호 및 제2 메인 수신 신호를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 제1 메인 수신 신호 및 상기 제2 메인 수신 신호에 각각 대응하는 주사각인 제1 주사각 및 제2 주사각을 획득하는 단계;
    상기 제1 주사각 및 상기 제2 주사각의 차이가 상기 라이다 장치의 시야를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도와 일치하는지 판단하는 단계;
    일치하는 것으로 판단되면, 상기 제1 메인 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값 및 상기 제2 메인 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하는 단계; 및
    일치하지 않는 것으로 판단되면, 상기 제1 메인 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값 및 상기 제2 메인 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하지 않는 단계를 포함하는, 라이다 장치의 동작 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  11. 라이다 장치에 있어서,
    레이저 펄스들을 송출하고 수신하는 안테나 유닛; 및
    프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    기준 신호로부터 생성된 상기 레이저 펄스들에 대응하는 수신 신호들을 획득하고, 어느 한 시점을 기준으로 상기 수신 신호들 중 최대값을 갖는 메인 수신 신호를 획득하고, 상기 최대값을 이용하여 상기 수신 신호들에 포함되는 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하고, 상기 보정된 서브 수신 신호와 상기 기준 신호의 상관관계를 이용하여 상기 서브 수신 신호에 대응하는 레이저 펄스의 비행시간을 획득하는, 라이다 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값에서 상기 최대값에 보정 계수를 곱한 값을 빼는 연산을 수행하는, 라이다 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 라이다 장치로부터 송출되는 레이저 펄스의 메인 로브의 세기에 대한 사이드 로브의 세기의 비율인 보정 계수를 이용하여, 상기 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하는, 라이다 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 라이다 장치로부터 송출되는 레이저 펄스의 메인 로브를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도를 이용하여, 상기 서브 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하는, 라이다 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 서브 수신 신호는,
    상기 메인 수신 신호에 대응하는 상기 라이다 장치의 주사각으로부터 상기 사이드 로브가 발생하는 상기 각도만큼 벗어난 주사각에 대응하는 수신 신호인, 라이다 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수신 신호들을 동기화하고, 상기 수신 신호들을 시간 별로 비교하는, 라이다 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 라이다 장치의 시야에서 일 방향의 주사각들(scan angles) 마다 상기 기준 신호로부터 생성된 레이저 펄스를 송출하고, 상기 주사각들 마다 상기 기준 신호로부터 생성된 레이저 펄스에 대응하는 상기 수신 신호를 획득하고 상기 메모리에 저장하는, 라이다 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 서브 수신 신호 및 상기 기준 신호 간의 상호 상관함수를 계산하고, 상기 계산된 상관함수의 값이 최대값을 갖는 시점을 결정하고, 상기 서브 수신 신호에 대응하는 레이저 펄스를 송출한 시점부터 상기 계산된 상호 상관함수의 값이 최대값을 갖는 시점까지의 시간을 상기 비행시간으로 결정하는, 라이다 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 어느 한 시점을 기준으로 상기 수신 신호들 중 상기 최대값을 갖는 제1 메인 수신 신호 및 제2 메인 수신 신호를 획득하고, 상기 제1 메인 수신 신호 및 상기 제2 메인 수신 신호에 각각 대응하는 주사각인 제1 주사각 및 제2 주사각을 획득하고, 상기 제1 주사각 및 상기 제2 주사각의 차이가 상기 라이다 장치의 시야를 기준으로 사이드 로브가 발생하는 각도와 일치하는지 판단하고, 일치하는 것으로 판단되면 상기 제1 메인 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값 및 상기 제2 메인 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하고, 일치하지 않는 것으로 판단되면 상기 제1 메인 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값 및 상기 제2 메인 수신 신호의 상기 어느 한 시점에서의 값을 보정하지 않는, 라이다 장치.
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