KR20220077637A - Method for cancelling sun light noise and optical sensing device using the same - Google Patents
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Abstract
태양광 노이즈 제거 방법 및 이를 이용한 광학 감지 장치가 제공된다. 광학 감지 장치는 광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 태양광 신호 측정을 수행하고, 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장한다. 이후 광신호 송신을 수행하고 광신호 송신에 따라 수신되는 신호를 측정하며, 이때, 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원한다. 그리고, 측정된 신호인 전체 수신 신호와 복원된 태양광 신호를 기반으로 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득한다. A solar noise removal method and an optical sensing device using the same are provided. The optical sensing device performs solar signal measurement in a period during which optical signal transmission is not performed, converts the measured solar signal into solar data, which is a digital signal, and stores the converted solar data. Thereafter, the optical signal is transmitted and a signal received according to the optical signal transmission is measured. At this time, the stored solar data is converted into an analog signal to restore the solar signal. Then, the optical reception signal received by optical signal transmission is acquired based on the total reception signal, which is the measured signal, and the restored solar signal.
Description
본 발명은 노이즈 제거에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 광학 감지시에 태양광 노이즈를 제거하는 방법과 이를 이용한 광학 감지 장치에 관한 것이다. The present invention relates to noise removal, and more particularly, to a method for removing solar noise during optical sensing and an optical sensing device using the same.
다양한 산업 분야에서 광 또는 이와 유사한 물리적 수단을 이용한 측정 또는 탐지가 이루어지고 있다. 광을 이용하는 광학 감지기는 변위, 거리 또는 두께의 측정에 적용될 수 있고, 예를 들어 광에 의한 거리 측정을 위하여 광 이동 시간을 이용하는 방식, 광 위상차를 이용하는 방식 또는 간섭 현상을 이용하는 방식이 적용되고 있다. Measurement or detection using light or similar physical means has been performed in various industrial fields. An optical sensor using light can be applied to measurement of displacement, distance, or thickness. For example, a method using a light travel time, a method using a light phase difference, or a method using an interference phenomenon are applied to measure a distance by light. .
광을 이용한 측정시, 광신호를 측정 대상으로 출력하는 송신부와 측정 대상으로부터 반사되는 광신호를 수신하는 수신부가 사용되며, 최근에는 이러한 송신부와 수신부가 일체형으로 이루어진 광학 감지기가 사용되고 있다. In measurement using light, a transmitter for outputting an optical signal to a measurement target and a receiver for receiving an optical signal reflected from the measurement target are used.
송신부와 수신부가 일체형으로 이루어진 송수신 일체형 등의 다양한 형태의 광학 감지기에서 광신호를 수신할 때 태양광 신호가 들어오면, 광학 감지기에서 송신된 신호에 의한 광 수신 신호와 태양광 신호가 합쳐져서 정확한 신호 구분이 이루어지지 않는다. When a solar signal is received when receiving an optical signal from various types of optical sensors, such as a transceiver integrated with the transmitter and receiver, the optical signal and the solar signal are combined to accurately distinguish the signal. This is not done.
이에 따라 광학 감지기에서 태양광 신호를 구분하기 위해서는 광학 필터, 추가적인 포토다이오드 등의 고가의 하드웨어 추가 구성이 필요하다. Accordingly, expensive hardware such as an optical filter and an additional photodiode is required to distinguish the solar signal from the optical sensor.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 특허 번호 제2086026호에 기재된 "라이다 장치, 라이다 신호 처리 장치 및 방법”가 있다. As a related prior art, there is "LiDAR apparatus, LiDAR signal processing apparatus and method" described in Korean Patent No. 2086026.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광학 감지시 태양광 신호와 수신하고자 하는 광신호를 정확하게 구분하여 태양광 노이즈를 제거할 수 있는 방법 및 이를 이용한 광학 감지 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method capable of removing solar noise by accurately distinguishing a solar signal from an optical signal to be received during optical sensing, and an optical sensing device using the same.
일 실시 예에 따르면, 광학 감지 장치에서 태양광 노이즈를 제거하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 광학 감지 장치가, 광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 태양광 신호 측정을 수행하는 단계; 상기 광학 감지 장치가, 상기 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장하는 단계; 상기 광학 감지 장치가, 광신호 송신을 수행하는 단계; 상기 광학 감지 장치가, 상기 광신호 송신에 따라 수신되는 신호를 측정하는 단계; 상기 광학 감지 장치가, 상기 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원하는 단계; 및 상기 광학 감지 장치가, 상기 측정된 신호인 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 기반으로 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하는 단계를 포함한다. According to an embodiment, a method for removing sunlight noise in an optical sensing device is provided. The method includes the steps of: performing, by the optical sensing device, a solar signal measurement in a period in which optical signal transmission is not performed; converting, by the optical sensing device, the measured sunlight signal into sunlight data, which is a digital signal, and storing the converted sunlight signal; performing, by the optical sensing device, optical signal transmission; measuring, by the optical sensing device, a signal received according to the optical signal transmission; converting, by the optical sensing device, the stored sunlight data into an analog signal to restore a sunlight signal; and obtaining, by the optical sensing device, the optical reception signal received by the optical signal transmission based on the total reception signal that is the measured signal and the restored solar signal.
일 구현 예에서, 상기 태양광 신호 측정을 수행하는 단계는, 상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하지 않는 상태에서 상기 태양광 신호 측정을 수행할 수 있다. In an embodiment, the measuring of the solar signal may include measuring the solar signal in a state in which the optical sensing device does not output a transmission trigger signal to the transmitter.
일 구현 예에서, 상기 광신호 송신을 수행하는 단계는, 상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하는 상태에서 상기 광신호 송신을 수행하며, 상기 태양광 신호를 복원하는 단계는 상기 송신 트리거 신호가 출력되는 기간에 상기 태양광 신호를 복원할 수 있다. In an embodiment, the performing of the optical signal transmission includes transmitting the optical signal in a state in which the optical sensing device outputs a transmission trigger signal to the transmitter, and restoring the solar signal includes the transmission trigger The solar signal may be restored during a period in which the signal is output.
일 구현 예에서, 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하는 단계는 상기 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 차동 증폭하여 상기 광 수신 신호를 획득할 수 있다. In an embodiment, the obtaining of the optical reception signal received by the optical signal transmission may include differentially amplifying the entire reception signal and the restored solar signal to obtain the optical reception signal.
다른 실시 예에 따르면, 광학 감지 장치가 제공된다. 상기 광학 감지 장치는, 광신호 송신을 수행하도록 구성된 송신부; 광신호 수신을 수행하도록 구성된 수신부; 및 상기 광신호 송신 및 상기 광신호 수신을 제어하도록 구성된 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 태양광 신호 측정을 수행하고, 상기 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장하며, 광신호 송신을 수행하여 상기 광신호 송신에 따라 수신되는 신호를 측정하고, 상기 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원하며, 상기 측정된 신호인 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 기반으로 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하도록 구성될 수 있다. According to another embodiment, an optical sensing device is provided. The optical sensing device includes: a transmitter configured to transmit an optical signal; a receiving unit configured to perform optical signal reception; and a control unit configured to control the optical signal transmission and the optical signal reception, wherein the control unit performs a solar signal measurement in a period in which optical signal transmission is not performed, and converts the measured solar signal to a digital signal. Converts and stores the solar data, performs optical signal transmission to measure a signal received according to the optical signal transmission, converts the stored solar data into an analog signal to restore a solar signal, and the measured signal It may be configured to obtain an optical reception signal received by the optical signal transmission based on the total reception signal and the restored solar signal.
일 구현 예에서, 상기 제어부는 상기 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하지 않는 상태에서 상기 태양광 신호 측정을 수행하고, 상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하는 상태에서 상기 광신호 송신을 수행하며, 상기 송신 트리거 신호가 출력되는 기간에 상기 태양광 신호를 복원하도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the control unit performs the measurement of the solar signal in a state in which the transmission trigger signal is not output to the transmitter, and transmits the optical signal in a state in which the optical sensing device outputs the transmission trigger signal to the transmitter And, it may be configured to restore the sunlight signal in the period in which the transmission trigger signal is output.
일 구현 예에서, 상기 제어부는, 상기 송신부의 광신호 송신 동작과 상기 수신부의 광신호 수신 동작을 제어하고, 태양광 신호 측정을 수행하도록 구성된 제어 유닛; 상기 태양광 신호 측정시, 상기 수신부로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제어 유닛으로 전달하도록 구성된 제1 신호 변환부; 상기 제어 유닛으로부터 제공되는 신호를 아날로그 신호 변환하여 출력하도록 구성된 제2 신호 변환부; 및 상기 수신부로부터 출력되는 신호와 상기 제2 신호 변환부로부터 출력되는 신호를 차동 증폭하여 출력하도록 구성된 차동 증폭기를 포함할 수 있다. In an embodiment, the control unit may include: a control unit configured to control an optical signal transmission operation of the transmitter and an optical signal reception operation of the receiver, and perform solar signal measurement; a first signal converter configured to convert a signal output from the receiver into a digital signal and transmit it to the control unit when measuring the solar signal; a second signal converter configured to convert and output the signal provided from the control unit into an analog signal; and a differential amplifier configured to differentially amplify and output the signal output from the receiver and the signal output from the second signal converter.
일 구현 예에서, 상기 제어 유닛은 상기 태양광 신호 측정시 상기 제1 신호 변환부로부터 전달되는 디지털 신호를 태양광 데이터로 저장하며, 상기 송신부의 광신호 송신 동작시 상기 태양광 데이터를 상기 제2 신호 변환부로 제공하도록 구성될 수 있다. In one embodiment, the control unit stores the digital signal transmitted from the first signal conversion unit as solar data when measuring the solar signal, and converts the solar data into the second optical signal during the optical signal transmission operation of the transmitter. It may be configured to provide a signal conversion unit.
일 구현 예에서, 상기 차동 증폭기의 제1 입력 단자로 입력되는 신호는 상기 수신부로부터 출력되는 신호인 전체 수신 신호이며, 상기 전체 수신 신호는 태양광 신호와 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 포함하고, 상기 차동 증폭기의 제2 입력 단자로 입력되는 신호는 상기 복원된 태양광 신호일 수 있다. In one embodiment, the signal input to the first input terminal of the differential amplifier is a total received signal that is a signal output from the receiver, and the total received signal is a solar signal and an optical reception signal received by transmitting the optical signal. Including, the signal input to the second input terminal of the differential amplifier may be the restored solar signal.
본 발명의 실시 예에 따르면, 광학 감지 장치에서 별도의 하드웨어 추가 구성없이, 태양광 신호와 수신되는 광신호를 정확하게 구분하여 태양광 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 송신 트리거 신호의 점유 시간을 고려하면서 하나의 광학 감지 장치에서 태양광 신호 즉, 노이즈를 사전 측정함에 따라 정확한 노이즈 추정이 가능하다. 그리고 실질적인 광신호 측정시, 사전 측정된 노이즈를 기반으로 수신되는 신호에서 노이즈 제거가 수행됨에 따라, 보다 정확한 노이즈 제거가 이루어질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to effectively remove solar noise by accurately distinguishing a solar signal from a received optical signal without additional hardware configuration in the optical sensing device. In particular, accurate noise estimation is possible by pre-measuring a solar signal, ie, noise, in one optical sensing device while considering the occupancy time of the transmission trigger signal. In addition, when actually measuring an optical signal, as noise removal is performed on a received signal based on pre-measured noise, more accurate noise removal can be achieved.
본 발명의 실시 예에 따른 방법 및 장치를 응용하면, 광학 감지 장치 이외의 송수신 일체형 센서로의 확장 적용이 가능하다. By applying the method and apparatus according to an embodiment of the present invention, it is possible to extend the application to a transceiver integrated sensor other than an optical sensing device.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 동작 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 제어부의 상세 구조를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법을 구현하기 위한 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 구조도이다. 1 is a diagram showing the structure of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
2 is an operation timing diagram of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a detailed structure of a control unit of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a solar noise removal method according to an embodiment of the present invention.
5 is a structural diagram illustrating a computing device for implementing a method for removing solar noise according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
본 명세서에서 단수로 기재된 표현은 "하나" 또는 "단일" 등의 명시적인 표현을 사용하지 않은 이상, 단수 또는 복수로 해석될 수 있다.In this specification, expressions described in the singular may be construed in the singular or plural unless an explicit expression such as “a” or “single” is used.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers such as first, second, etc. used in an embodiment of the present invention may be used to describe the constituent elements, but the constituent elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법광및 이를 이용한 광학 감지 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a solar noise removal method light and an optical sensing device using the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 구조를 나타낸 도이다. 1 is a diagram showing the structure of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지기 즉, 광학 감지 장치(1)는 광신호를 송신하는 송신부(11), 광신호를 수신하는 수신부(12) 그리고 송신부(11)와 수신부(12)를 제어하는 제어부(13)를 포함한다. 수신부(12)는 포토 다이오드 등으로 이루어질 수 있다. 1 , an optical sensor, that is, an optical sensing device 1 according to an embodiment of the present invention, includes a
송신부(11)는 측정 대상으로 광신호를 송신하며, 수신부(12)는 측정 대상으로부터 반사되는 광신호를 수신하고, 제어부(13)는 수신되는 광신호를 토대로 측정을 수행한다. 이때, 태양광 신호가 수신부(12)를 통해 수신될 수 있다. 이 경우, 수신부(12)로부터 출력되는 신호에 측정 대상으로부터의 광신호 이외에 태양광 신호가 추가된다. 따라서 수신부(12)로부터 출력된 신호 즉, 측정 대상으로부터의 광신호에 노이즈인 태양광 신호가 추가된 신호를 기반으로 측정이 이루어짐에 따라, 정확한 측정이 이루어지지 않는다. The
본 발명의 실시 예에서는 다음과 같이, 송신부(11)에 의해 송신된 다음에 수신부(12)에 의해 수신되는 신호와 태양광 신호를 구분한다. In an embodiment of the present invention, a signal transmitted by the
설명의 편의를 위해, 광학 감지 장치(1)에서 송신부(11)에 의해 송신된 다음에 수신부(12)에 의해 수신되는 신호 즉, 송신에 의한 광 수신 신호를 라고 하고, 태양광 신호를 이라고 하며, 그리고 수신부(12)에서 출력되는 전체 수신 신호를 라고 한다. For convenience of explanation, a signal transmitted by the transmitting
광학 감지 장치(1)가 광 신호를 수신할 때 태양광 신호가 들어 오면, 태양광 신호()와 송신에 의한 광 수신 신호()가 합쳐져서 수신부(12)에서 출력되는 신호는 가 된다. When the optical sensing device 1 receives the light signal, when the sunlight signal comes in, the sunlight signal ( ) and the optical reception signal by transmission ( ) is added and the signal output from the
이와 같이 태양광 신호가 전체 수신 신호로 합해져서 노이즈로 작용하는 것을 고려하여, 본 발명의 실시 예에서는 태양광 신호를 측정하여 디지털로 변환한 다음에 아날로그 신호로 복원한다. 설명의 편의를 위해, 복원된 아날로그 신호를 복원된 태양광 신호라고 한다. 전체 수신 신호()와 복원된 태양광 신호()를 차동 증폭하여 송신에 의한 광 수신 신호()를 구분한다. 즉, 를 이용하여, 태양광 신호와 수신하고자 하는 광신호의 구분이 가능하도록 한다.In this way, considering that the sunlight signal is added to the total received signal and acts as noise, the embodiment of the present invention measures the sunlight signal, converts it to digital, and then restores it to an analog signal. For convenience of description, the restored analog signal is referred to as a restored sunlight signal. All received signal ( ) and the restored solar signal ( ) by differentially amplifying the optical reception signal ( ) is separated. in other words, By using , it is possible to distinguish the solar signal from the optical signal to be received.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 동작 타이밍도이다.2 is an operation timing diagram of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치(1)에서, 도 2에서와 같이, 제어부(13)로부터의 송신 트리거 신호(TX Trigger)에 따라 송신부(11)가 광신호를 송신한다. 이에 따라 송신부(11)로부터 송신되어 측정 대상에 반사된 신호인 수신부(12)에 의해 수신되며, 수신부(12)로부터 출력되는 신호는 송신에 의한 광 수신 신호()와 태양광 신호()가 합쳐진 신호 이다. In the optical sensing device 1 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 , the
태양광 신호를 측정 및 복원하기 위해서, 본 발명의 실시 예에서는 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 없는 상태에서 태양광 신호를 측정한다. 다시 말해서, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 없는 상태 즉, 제어부(13)로부터 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력되지 않는 기간에, 제어부(13)는 수신부(12)에 의해 측정되는 수신 신호를 측정한다. 이때, 송신부(11)에 의한 광 송신 동작이 수행되지 않으므로, 수신부(12)에 의해 측정되는 광신호는 태양광 신호()이다. In order to measure and restore the solar signal, in an embodiment of the present invention, the solar signal is measured in the absence of a transmission trigger signal (TX Trigger). In other words, in a state in which there is no transmission trigger signal (TX Trigger), that is, in a period in which the transmission trigger signal (TX Trigger) is not output from the
이와 같이, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력되지 않는 기간에 전체 수신 신호() 중 송신에 의한 광 수신 신호()가 제거된 순수한 광신호()를 측정한다. 그리고, 측정된 태양광 신호()를 ADC(아날로그-디지털 변환)을 거쳐 디지털 신호로 변환하여 해당하는 디지털 값을 저장한다. 저장된 디지털 값을 설명의 편의상, 태양광 데이터라고 명명한다. In this way, in the period in which the transmit trigger signal (TX Trigger) is not output, the entire received signal ( ) light reception signal by transmission ( ) removed from the pure optical signal ( ) is measured. And, the measured sunlight signal ( ) is converted into a digital signal through ADC (analog-digital conversion) and the corresponding digital value is stored. The stored digital values are called solar data for convenience of explanation.
이후, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 있는 상태 즉, 제어부(13)로부터 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력되는 기간에 송신에 의한 광 수신 신호()를 실제 측정하고자 할 때, 저장된 태양광 데이터를 DAC(디지털-아날로그 변환)를 이용하여 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원한다. Thereafter, in a state in which the transmission trigger signal (TX Trigger) is present, that is, in the period in which the transmission trigger signal (TX Trigger) is output from the
태양광 신호를 복원시킨 후, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력되는 기간에 수신부(12)에 의해 수신된 전체 수신 신호()와 복원된 태양광 신호()를 차동 증폭하여 송신에 의한 광 수신 신호()만을 출력한다. 이에 따라 태양광 노이즈가 제거된 수신 신호가 획득되며, 그 결과 광학 감지 장치를 이용한 정확한 측정이 이루어질 수 있다. After restoring the sunlight signal, the total reception signal ( ) and the restored solar signal ( ) by differentially amplifying the optical reception signal ( ) is printed only. Accordingly, a received signal from which solar noise is removed is obtained, and as a result, accurate measurement using the optical sensing device can be performed.
한편, 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 송신부(11)로 출력되는 것에 동기하여 바로 저장된 데이터를 기반으로 한 태양광 신호 복원이 수행될 수 있으며, 또는 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 출력된 시점부터 실질적으로 측정 대상으로부터 신호가 반사되어 수신되는 시간을 고려한 설정 시간이 경과된 다음에 저장된 데이터를 기반으로 한 태양광 신호 복원이 수행될 수도 있다. On the other hand, in synchronization with the transmission trigger signal (TX Trigger) being output to the
또한, 태양광 신호 측정이 수행되어 태양광 데이터가 저장된 것에 동기하여 바로 송신 트리거 신호(TX Trigger)가 송신부(11)로 출력될 수도 있다. In addition, a transmission trigger signal (TX Trigger) may be directly output to the
한편, 본 발명의 실시 예에서 광학 감지 장치(1)의 제어부(13)는 송신부(11)와 수신부(12)를 제어하여 송수신을 동기화시켜, 해당 광학 감지 장치(1)의 송신 신호를On the other hand, in the embodiment of the present invention, the
이를 위해, 광학 감지 장치(1)의 제어부(13)는 다음과 같은 구조로 구성될 수 있다. To this end, the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 감지 장치의 제어부의 상세 구조를 나타낸 도이다. 3 is a diagram illustrating a detailed structure of a control unit of an optical sensing device according to an embodiment of the present invention.
송신부(11), 수신부(12) 그리고 제어부(13)를 포함하는 광학 감지 장치(1)에서, 제어부(13)는 첨부한 도 3에서와 같이, MCU(micro controller unit)(131), ADC(analog to digital converter)(132), DAC(digital to analog converter)(133) 및 차동 증폭기(134)를 포함한다. In the optical sensing device 1 including the
MCU(131)는 송신부(11)의 광신호 송신 동작과 수신부(12)의 광신호 수신 동작을 제어하도록 구성되며, 또한, 태양광 제거 동작을 수행하도록 구성된다. MCU(131)는 광신호 송신 동작시 송신 트리거 신호(TX Trigger)를 송신부(11)로 출력하고, 태양광 제거 동작시 송신 트리거 신호(TX Trigger)를 송신부(11)로 출력하지 않는다. MCU(131)는 태양광 제거 동작시, 수신부(12)를 통해 획득되는 태양광 데이터를 저장하도록 구성된다. 이러한 MCU(131)는 제어 유닛이라고도 명명될 수 있다. The
ADC(132)는 수신부(12)로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 MCU(131)로 전달하도록 구성된다. 특히, ADC(132)는 태양광 제거 동작시 수신부(12)로부터 출력되는 태양광 신호를 디지털 신호 즉, 태양광 데이터로 변환하여 MCU(131)로 전달하도록 구성된다. The
DAC(133)는 MCU(131)로부터 제공되는 신호를 아날로그 신호 변환하여 출력하도록 구성되며, 특히, MCU(131)로부터 제공되는 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 차동 증폭기(134)로 전달하도록 구성된다. 이러한 DAC(133)에 의해 태양광 신호()가 복원되어 차동 증폭기(134)로 제공된다. The
차동 증폭기(134)는 수신부(12)로부터 출력되는 신호와 DAC(133)로부터 출력되는 신호를 차동 증폭하여 출력하며, 특히 측정 광신호로 출력하도록 구성된다. 특히, 차동 증폭기(134)는 광신호 송신 동작시, 수신부(12)로부터 출력되는 신호인 전체 수신 신호()와 DAC(133)로부터 출력되는 신호인 복원된 태양광 신호()를 차동 증폭하여 송신에 의한 광 수신 신호()만을 출력한다. The
한편, 본 발명의 실시 예에서 광학 감지 장치(1)의 제어부(13)는 송신부(11)와 수신부(12)를 제어하여 송수신을 동기화시켜, 해당 광학 감지 장치(1)의 송신 신호를 수신하도록 할 수 있다. On the other hand, in an embodiment of the present invention, the
이러한 구조로 이루어지는 광학 감지 장치(1)를 기반으로 다음과 같은 태양광 노이즈 제거 방법이 수행될 수 있다. Based on the optical sensing device 1 having such a structure, the following solar noise removal method may be performed.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법의 흐름도이다. 4 is a flowchart of a solar noise removal method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에서 광학 감지 장치(1)는 첨부한 도 4에서와 같이, 광신호 송신을 수행하기 전에, 태양광 신호 측정을 수행한다(S100). 이 경우, MCU(131)는 송신 트리거 신호(TX Trigger)를 송신부(11)로 출력하지 않는다. 이에 따라 수신부(12)는 태양광 신호만을 수신한다. In an embodiment of the present invention, the optical sensing device 1 performs a solar signal measurement before performing optical signal transmission, as shown in FIG. 4 ( S100 ). In this case, the
다음, 태양광 신호 측정에 따른 신호를 디지털 신호로 변환하여 태양광 데이터로 저장한다(S110). 태양광 신호 측정시, 수신부(12)로부터 출력되는 신호는 ADC(132)에 의해 디지털 신호로 변환되며. MCU(131)는 측정된 디지털 신호를 태양광 데이터로 저장한다. Next, the signal according to the measurement of the sunlight signal is converted into a digital signal and stored as sunlight data (S110). When measuring the sunlight signal, the signal output from the
이후, 광신호 송신 동작을 수행하여 측정 대상에 대한 측정을 수행하고, 수신되는 신호를 측정한다(S120, S130). 이 경우, MCU(131)는 송신 트리거 신호(TX Trigger)를 송신부(11)로 출력한다. 이에 따라 송신부(11)는 광 신호를 측정 대상으로 송신하며, 수신부(12)는 측정 대상으로부터 반사되는 신호(송신에 의한 광 수신 신호)를 수신하며, 이때 태양광 신호도 수신부(12)에 의해 수신된다. 수신부(12)에 의해 수신된 신호인 전체 수신 신호는 차동 증폭기(134)로 출력된다. Thereafter, the optical signal transmission operation is performed to measure the measurement target and measure the received signal (S120, S130). In this case, the
그리고 태양광 신호 측정시 저장된 태양광 데이터를 기반으로 태양광 신호를 복원한다(S140). MCU(131)는 저장된 태양광 데이터를 DAC(133)로 출력하며, DAC(133)는 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 차동 증폭기(134)로 출력한다. 이에 따라 차동 증폭기(134)로 전체 수신 신호와 복원된 태양광 신호가 입력된다. Then, the sunlight signal is restored based on the stored sunlight data when measuring the sunlight signal (S140). The
이후, 광신호 송신 동작에 따라 측정된 전체 수신 신호와 복원된 태양광 신호를 차동 증폭하여, 송신에 의한 광 수신 신호만을 획득한다(S150). 차동 증폭기(134)는 예를 들어, +단자로 입력되는 전체 수신 신호()와 -단자로 입력되는 복원된 태양광 신호()를 차동 증폭하여 송신에 의한 광 수신 신호()만을 측정 신호로 출력한다. Thereafter, by differentially amplifying the total received signal and the restored solar signal measured according to the optical signal transmission operation, only the optical reception signal by transmission is obtained ( S150 ). The
이러한 본 발명의 실시 예에 따르면, 광신호 송신 동작이 수행되지 않는 기간에 태양광 신호를 측정하므로, 보다 정확한 태양광 신호 즉, 노이즈를 추정할 수 있다. 특히, 송신 트리거 신호의 점유 시간을 고려하지 않고 별도의 조도 센서 등을 활용하여 노이즈를 추정하면, 노이즈를 측정하는 센서(조도 센서)와 노이즈와 합쳐진 원신호를 측정하는 센서(광학 감지 장치의 수신부)가 상이하기 때문에, 정확한 노이즈 즉, 태양광 신호를 추정하기 어렵다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 송신 트리거 신호의 점유 시간을 고려하면서 하나의 광학 감지 장치에서 태양광 신호 즉, 노이즈를 사전 측정하고, 실질적인 광신호 측정시, 사전 측정된 노이즈를 기반으로 수신되는 신호에서 노이즈 제거가 수행됨에 따라, 서로 다른 센서를 사용하여 노이즈를 측정하는 경우에 비하여 보다 정확한 노이즈 추정이 이루어질 수 있다.According to this embodiment of the present invention, since the solar signal is measured during a period in which the optical signal transmission operation is not performed, it is possible to more accurately estimate the solar signal, that is, noise. In particular, if noise is estimated using a separate illuminance sensor without considering the occupancy time of the transmit trigger signal, a sensor that measures noise (illuminance sensor) and a sensor that measures the original signal combined with the noise (receiver of the optical sensing device) ), it is difficult to accurately estimate the noise, that is, the sunlight signal. However, according to an embodiment of the present invention, one optical sensing device pre-measures a solar signal, that is, noise while considering the occupancy time of the transmission trigger signal, and when actually measuring the optical signal, it is received based on the pre-measured noise. As noise is removed from the signal, more accurate noise estimation can be made compared to the case of measuring noise using different sensors.
또한, 동일한 신호에 크기나 주파수가 상이한 다른 신호들이 합쳐져 있는 상태에서 노이즈를 추정하면 노이즈가 상이하게 추정되는 등의 정확한 추정이 이루어지지 않는다. 그러나, 본 발명의 실시 예에서는 수신되는 전체 수신 신호에서 노이즈를 분리하는 것이 아니라 별도로 측정된 노이즈를 복원을 통해 획득하여 전체 수신 신호에서 노이즈를 제거할 수 있다.In addition, when noise is estimated in a state in which other signals having different magnitudes or frequencies are added to the same signal, accurate estimation, such as different noise estimates, is not made. However, in an embodiment of the present invention, it is possible to remove noise from the entire received signal by acquiring separately measured noise through restoration, rather than separating the noise from the entire received signal.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법을 구현하기 위한 컴퓨팅 장치를 설명하기 위한 구조도이다. 5 is a structural diagram illustrating a computing device for implementing a method for removing solar noise according to an embodiment of the present invention.
첨부한 도 5에 도시되어 있듯이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법은 컴퓨팅 장치(100)를 이용하여 구현될 수 있다. As illustrated in FIG. 5 , the method for removing solar noise according to an embodiment of the present invention may be implemented using the
컴퓨팅 장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 입력 인터페이스 장치(130), 출력 인터페이스 장치(140), 및 저장 장치(150) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(160)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 또한, 각각의 구성 요소들은 공통 버스(160)가 아니라, 프로세서(110)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다.The
프로세서(110)는 AP(Application Processor), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 등과 같은 다양한 종류들로 구현될 수 있으며, 메모리(120) 또는 저장 장치(150)에 저장된 명령을 실행하는 임의의 반도체 장치일 수 있다. 프로세서(110)는 메모리(120) 및 저장 장치(150) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 이러한 프로세서(110)는 위의 도 1 내지 도 4를 토대로 설명한 기능 및 방법들을 구현하도록 구성될 수 있다. The
메모리(120) 및 저장 장치(150)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비 휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(read-only memory)(121) 및 RAM(random access memory)(122)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서 메모리(120)는 프로세서(110)의 내부 또는 외부에 위치할 수 있고, 메모리(120)는 이미 알려진 다양한 수단을 통해 프로세서(110)와 연결될 수 있다. The
입력 인터페이스 장치(130)는 데이터를 프로세서(110)로 제공하도록 구성되며, 출력 인터페이스 장치(140)는 프로세서(110)로부터의 데이터를 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 입력 인터페이스 장치(130)는 광학 감지 장치의 수신부에 의해 수신된 신호를 프로세서(110)가 처리 가능한 신호로 처리하여 프로세서(110)로 전달할 수 있다. The
출력 인터페이스 장치(140)는 프로세서(110)로부터 제공되는 데이터를 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 출력 인터페이스 장치(140)는 프로세서(110)로부터 제공되는 제어 신호를 광학 감지 장치의 송신부 및/또는 수신부로 출력하여 광학 감지 장치의 송수신 동작이 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 입력 인터페이스 장치(130)와 출력 인터페이스 장치(140)를 포괄적으로 인터페이스 장치라고도 명명할 수 있다. The
한편, 컴퓨팅 장치(100)는 네트워크 인터페이스 장치(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 이 경우, 네트워크 인터페이스 장치는 네트워크를 통해 입력되는 데이터를 제공받아 프로세서(110)로 전달하거나, 프로세서(110)의 처리 결과를 네트워크를 통해 다른 장치로 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 네트워크 인터페이스 장치는 프로세서(110)로부터 출력되는 광학 감지 장치에 의해 측정된 센서 신호를 다른 장치로 전송하도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법 중 적어도 일부는 컴퓨팅 장치(100)에서 실행되는 프로그램 또는 소프트웨어로 구현될 수 있고, 프로그램 또는 소프트웨어는 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장될 수 있다.At least a part of the method for removing solar noise according to an embodiment of the present invention may be implemented as a program or software executed in the
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 노이즈 제거 방법 중 적어도 일부는 컴퓨팅 장치(100)와 전기적으로 접속될 수 있는 하드웨어로 구현될 수도 있다.In addition, at least a part of the method for removing solar noise according to an embodiment of the present invention may be implemented as hardware capable of being electrically connected to the
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiment of the present invention is not implemented only through the apparatus and/or method described above, and may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium in which the program is recorded, etc. Also, such an implementation can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains from the description of the above-described embodiments.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improved forms of the present invention are also provided by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims. is within the scope of the right.
Claims (9)
상기 광학 감지 장치가, 광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 태양광 신호 측정을 수행하는 단계;
상기 광학 감지 장치가, 상기 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장하는 단계;
상기 광학 감지 장치가, 광신호 송신을 수행하는 단계;
상기 광학 감지 장치가, 상기 광신호 송신에 따라 수신되는 신호를 측정하는단계;
상기 광학 감지 장치가, 상기 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원하는 단계; 및
상기 광학 감지 장치가, 상기 측정된 신호인 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 기반으로 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하는 단계
를 포함하는 방법.A method for removing solar noise in an optical sensing device, comprising:
performing, by the optical sensing device, a solar signal measurement in a period in which optical signal transmission is not performed;
converting, by the optical sensing device, the measured sunlight signal into sunlight data, which is a digital signal, and storing the converted sunlight signal;
performing, by the optical sensing device, optical signal transmission;
measuring, by the optical sensing device, a signal received according to the optical signal transmission;
converting, by the optical sensing device, the stored sunlight data into an analog signal to restore a sunlight signal; and
obtaining, by the optical sensing device, an optical reception signal received by the optical signal transmission based on the total reception signal that is the measured signal and the restored solar signal
How to include.
상기 태양광 신호 측정을 수행하는 단계는
상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하지 않는 상태에서 상기 태양광 신호 측정을 수행하는, 방법.According to claim 1,
The step of measuring the solar signal is
The method of performing the solar signal measurement in a state in which the optical sensing device does not output a transmission trigger signal to the transmitter.
상기 광신호 송신을 수행하는 단계는, 상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하는 상태에서 상기 광신호 송신을 수행하며,
상기 태양광 신호를 복원하는 단계는 상기 송신 트리거 신호가 출력되는 기간에 상기 태양광 신호를 복원하는, 방법.According to claim 1,
The transmitting of the optical signal includes transmitting the optical signal in a state in which the optical sensing device outputs a transmission trigger signal to the transmitter,
The step of restoring the sunlight signal is restoring the sunlight signal in a period in which the transmission trigger signal is output.
상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하는 단계는 상기 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 차동 증폭하여 상기 광 수신 신호를 획득하는, 방법.According to claim 1,
The obtaining of the optical reception signal received by the optical signal transmission includes differentially amplifying the entire reception signal and the restored solar signal to obtain the optical reception signal.
광신호 수신을 수행하도록 구성된 수신부; 및
상기 광신호 송신 및 상기 광신호 수신을 제어하도록 구성된 제어부
를 포함하고,
상기 제어부는
광신호 송신을 수행하지 않는 기간에, 태양광 신호 측정을 수행하고, 상기 측정된 태양광 신호를 디지털 신호인 태양광 데이터로 변환하여 저장하며, 광신호 송신을 수행하여 상기 광신호 송신에 따라 수신되는 신호를 측정하고, 상기 저장된 태양광 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 태양광 신호를 복원하며, 상기 측정된 신호인 전체 수신 신호와 상기 복원된 태양광 신호를 기반으로 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 획득하도록 구성되는, 광학 감지 장치.a transmitter configured to perform optical signal transmission;
a receiving unit configured to perform optical signal reception; and
a control unit configured to control the optical signal transmission and the optical signal reception
including,
the control unit
In a period in which optical signal transmission is not performed, solar signal measurement is performed, the measured solar signal is converted into solar data, which is a digital signal, and stored, and optical signal transmission is performed and received according to the optical signal transmission Measures a signal to be used, converts the stored solar data into an analog signal to restore a solar signal, and is received by transmitting the optical signal based on the total received signal that is the measured signal and the restored solar signal An optical sensing device, configured to obtain a light received signal.
상기 제어부는 상기 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하지 않는 상태에서 상기 태양광 신호 측정을 수행하고, 상기 광학 감지 장치가 송신부로 송신 트리거 신호를 출력하는 상태에서 상기 광신호 송신을 수행하며, 상기 송신 트리거 신호가 출력되는 기간에 상기 태양광 신호를 복원하도록 구성되는, 광학 감지 장치.6. The method of claim 5,
The control unit performs the measurement of the solar signal in a state in which the transmission trigger signal is not output to the transmitter, and performs the optical signal transmission in a state in which the optical sensing device outputs the transmission trigger signal to the transmitter, the transmission trigger and recover the solar signal in a period in which the signal is output.
상기 제어부는
상기 송신부의 광신호 송신 동작과 상기 수신부의 광신호 수신 동작을 제어하고, 태양광 신호 측정을 수행하도록 구성된 제어 유닛;
상기 태양광 신호 측정시, 상기 수신부로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제어 유닛으로 전달하도록 구성된 제1 신호 변환부;
상기 제어 유닛으로부터 제공되는 신호를 아날로그 신호 변환하여 출력하도록 구성된 제2 신호 변환부; 및
상기 수신부로부터 출력되는 신호와 상기 제2 신호 변환부로부터 출력되는 신호를 차동 증폭하여 출력하도록 구성된 차동 증폭기
를 포함하는, 광학 감지 장치.6. The method of claim 5,
the control unit
a control unit configured to control an optical signal transmission operation of the transmitter and an optical signal reception operation of the receiver, and perform solar signal measurement;
a first signal converter configured to convert a signal output from the receiver into a digital signal and transmit it to the control unit when measuring the solar signal;
a second signal converter configured to convert and output the signal provided from the control unit into an analog signal; and
a differential amplifier configured to differentially amplify and output a signal output from the receiver and a signal output from the second signal converter
comprising, an optical sensing device.
상기 제어 유닛은 상기 태양광 신호 측정시 상기 제1 신호 변환부로부터 전달되는 디지털 신호를 태양광 데이터로 저장하며, 상기 송신부의 광신호 송신 동작시 상기 태양광 데이터를 상기 제2 신호 변환부로 제공하도록 구성되는, 광학 감지 장치.8. The method of claim 7,
The control unit stores the digital signal transmitted from the first signal converter as sunlight data when measuring the sunlight signal, and provides the sunlight data to the second signal converter during the optical signal transmission operation of the transmitter. configured, an optical sensing device.
상기 차동 증폭기의 제1 입력 단자로 입력되는 신호는 상기 수신부로부터 출력되는 신호인 전체 수신 신호이며, 상기 전체 수신 신호는 태양광 신호와 상기 광신호 송신에 의해 수신되는 광 수신 신호를 포함하고, 상기 차동 증폭기의 제2 입력 단자로 입력되는 신호는 상기 복원된 태양광 신호인, 광학 감지 장치.
9. The method of claim 8,
The signal input to the first input terminal of the differential amplifier is a total received signal that is a signal output from the receiver, and the total received signal includes a solar signal and a light received signal received by transmitting the optical signal, and the The signal input to the second input terminal of the differential amplifier is the restored sunlight signal.
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