KR20220083460A - System and Method for Filtering Ineffective Time of Flight Lidar Sensor - Google Patents

System and Method for Filtering Ineffective Time of Flight Lidar Sensor Download PDF

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라이다 센서 비유효 ＴｏＦ 제거 시스템 및 방법이 제공된다. 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템은 레이저 펄스를 생성하여 선행 차량에 송신하는 레이저 다이오드, 상기 레이저 펄스 신호를 인가받은 선행 차량으로부터 반사된 반사파 신호를 감지하는 포토 다이오드. 및 선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되어 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간차를 측정하여 거리를 계산하는 ToF(Time of Flight)를 수행하고, 차량에 구비된 차속센서로부터 현재 차량 속도 정보를 수신하고, 상기 수신한 현재 차량 속도 정보와 기설정된 차량 최대 속도(A)를 이용하여 유효 ToF 상대속도 구간을 설정하고, 상기 ToF를 계산할 선행 차량의 상대 속도를 계산하여 상기 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하며, 상기 유효 ToF 상대속도 구간을 벗어나는 경우, 상기 ToF를 수행 시 비유효 ToF로 제거하도록 필터링하는 제어부로 이루어진 라이다 센서부를 포함한다.A system and method for removing lidar sensor ineffective TFP are provided. The lidar sensor ineffective ToF removal system is a laser diode that generates a laser pulse and transmits it to a preceding vehicle, and a photodiode that detects a reflected wave signal reflected from the preceding vehicle to which the laser pulse signal is applied. and Time of Flight (ToF) for calculating a distance by measuring a time difference between a reference time of transmitting a pulse signal to the preceding vehicle and a detection time of a reflected and returned reflected wave signal; Receive speed information, set an effective ToF relative speed section using the received current vehicle speed information and a preset maximum vehicle speed (A), calculate the relative speed of the preceding vehicle for which the ToF is to be calculated, so that the relative speed is It determines whether it belongs to the effective ToF relative speed section, and when out of the effective ToF relative speed section, includes a lidar sensor unit comprising a control unit that filters to remove the ToF as an invalid ToF when performing the ToF.

Description

라이다 센서 비유효 ＴｏＦ 제거 시스템 및 방법{System and Method for Filtering Ineffective Time of Flight Lidar Sensor}System and Method for Filtering Ineffective Time of Flight Lidar Sensor

본 발명은 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 레이저 다이오드를 통해 발사된 빛이 반사되어 포토 다이어드로 감지될 때까지의 ToF를 산출하는 과정에서 유효하지 않은 장애물에 의해 반사되거나 원하지 않는 신호 입력을 제거하여 라이다 시스템의 성능 에러를 방지할 수 있는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system for removing a lidar sensor ineffective ToF, and more specifically, to a system for removing the ToF from a light emitted through a laser diode is reflected by an invalid obstacle in the process of calculating the ToF until it is detected by a photodiode, or A lidar sensor ineffective ToF removal system and method capable of preventing a performance error of a lidar system by removing an unwanted signal input.

라이다(Light Detection and Ranging, LIDAR) 센서는 레이저를 이용하여 거리를 측정하는 기술로서 3차원 GIS(Geographic Information System) 정보 구축을 위한 지형 데이터를 구축하고, 이를 가시화하는 형태로 발전되어 건설, 국방 등의 분야에 응용되었고, 최근 들어 자율주행자동차 및 이동로봇 등에 적용되면서 핵심 기술로 주목을 받고 있다.The LIDAR (Light Detection and Ranging, LIDAR) sensor is a technology that measures distance using a laser. It has been applied to fields such as self-driving cars and mobile robots, and is attracting attention as a core technology in recent years.

특히, 자동차용 라이다는 주행중인 차량이 앞 차와의 충돌을 피하거나 또는 충격을 최소화할 수 있도록 차간거리를 실시간으로 측정하여 경고 또는 차량 자동제어를 할 수 있도록 하는 장치로써 라이다/레이다, 영상센서, 통신 3D 맵 등 자율주행차의 차량거리 센서 시스템의 주요 부품 중 가장 필수적인 부품으로 사용되고 있다.In particular, automotive lidar is a device that enables warning or automatic vehicle control by measuring the inter-vehicle distance in real time so that the vehicle in motion can avoid a collision with the vehicle in front or minimize the impact. It is used as the most essential part among the main components of the vehicle distance sensor system of autonomous vehicles, such as image sensors and communication 3D maps.

이러한 라이다 센서는 거리 감지를 위해 레이저 다이오드(Laser Diode, LD)와 포토 다이오드(Photodiode Array, PD)를 이용한다. 보다 구체적으로, 레이저 다이오드에서 발사한 빛을 물체가 맞고 돌아온 후, 포토 다이오드에서 흡수하여 전류화시켜 신호화한다.Such a lidar sensor uses a laser diode (LD) and a photodiode array (PD) for distance sensing. More specifically, after the light emitted from the laser diode is hit by the object and returned, the photodiode absorbs the light and converts it into a current signal.

라이다 센서는 발사한 빛과 되돌아온 빛의 신호 간격 시간을 체크하여 거리 계산을 수행하며, 이러한 과정에서 유효하지 않은 장애물에 맞고 들어오거나 원하지 않는 신호를 인지하면, 잘못된 비행시간(Time of Flight, ToF)을 산출하게 되어 라이다 시스템의 성능 에러를 발생시킬 수 있다.The lidar sensor calculates the distance by checking the signal interval time between the emitted light and the returned light. ), which may cause performance errors in the lidar system.

한국 등록특허번호 제10-1770872호Korean Registered Patent No. 10-1770872

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 레이저 다이오드를 통해 발사된 빛이 반사되어 포토 다이어드로 감지될 때까지의 ToF를 산출하는 과정에서 유효하지 않은 장애물에 의해 반사되거나 원하지 않는 신호 입력을 제거하여 라이다 시스템의 성능 에러를 방지할 수 있는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to remove the reflected or unwanted signal input by an invalid obstacle in the process of calculating the ToF until the light emitted through the laser diode is reflected and detected by the photo diode. It is to provide a system and method for removing LiDAR sensor invalid ToF that can prevent performance errors of the IDA system.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템은, 레이저 펄스를 생성하여 선행 차량에 송신하는 레이저 다이오드, 상기 레이저 펄스 신호를 인가받은 선행 차량으로부터 반사된 반사파 신호를 감지하는 포토 다이오드. 및 선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되어 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간차를 측정하여 거리를 계산하는 ToF(Time of Flight)를 수행하고, 차량에 구비된 차속센서로부터 현재 차량 속도 정보를 수신하고, 상기 수신한 현재 차량 속도 정보와 기설정된 차량 최대 속도(A)를 이용하여 유효 ToF 상대속도 구간을 설정하고, 상기 ToF를 계산할 선행 차량의 상대 속도를 계산하여 상기 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하며, 상기 유효 ToF 상대속도 구간을 벗어나는 경우, 상기 ToF를 수행 시 비유효 ToF로 제거하도록 필터링하는 제어부로 이루어진 라이다 센서부를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the system for removing the effective ToF of the lidar sensor according to an embodiment of the present invention is a laser diode that generates a laser pulse and transmits it to a preceding vehicle, a reflected wave reflected from the preceding vehicle to which the laser pulse signal is applied A photodiode that senses the signal. and Time of Flight (ToF) for calculating a distance by measuring a time difference between a reference time of transmitting a pulse signal to the preceding vehicle and a detection time of a reflected and returned reflected wave signal; Receive speed information, set an effective ToF relative speed section using the received current vehicle speed information and a preset maximum vehicle speed (A), calculate the relative speed of the preceding vehicle for which the ToF is to be calculated, so that the relative speed is and a lidar sensor unit including a control unit that determines whether it belongs to an effective ToF relative speed section, and filters the ToF to be removed as an invalid ToF when the ToF is out of the effective ToF relative speed section.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서 비유효 ToF 제거 방법은, 레이저 펄스를 생성하여 선행 차량에 송신하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 펄스 신호를 인가받은 선행 차량으로부터 반사된 반사파 신호를 감지하는 포토 다이오드; 및 선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되어 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간차를 측정하여 거리 정보를 계산하는 ToF(Time of Flight)를 수행하는 제어부를 포함한 라이다 센서부로 이루어지고, 상기 제어부는 차량에 구비된 차속센서로부터 현재 차량 속도 정보를 수신하고, 상기 수신한 현재 차량 속도 정보와 기설정된 차량 최대 속도(A)를 이용하여 유효 ToF 상대속도 구간을 설정하는 단계, 상기 제어부는 상기 선행 차량에 대한 상기 ToF를 n회 반복하여 수행하는 단계, 상기 제어부는 상기 선행 차량의 상대 속도를 계산하여 상기 상대 속도가 상기 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하는 단계 및 상기 상대 속도가 상기 유효 ToF 상대속도 구간을 벗어나는 경우, 상기 수행한 ToF를 비유효 ToF로 제거하도록 필터링하는 단계를 포함한다.In a method for removing ineffective ToF of a lidar sensor according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, a laser diode that generates a laser pulse and transmits it to a preceding vehicle; a photodiode sensing the reflected wave signal; and a lidar sensor unit including a control unit that performs Time of Flight (ToF) for calculating distance information by measuring a time difference between a reference time of transmitting a pulse signal to the preceding vehicle and a detection time of a reflected and returned reflected wave signal, , wherein the control unit receives current vehicle speed information from a vehicle speed sensor provided in the vehicle, and sets an effective ToF relative speed section using the received current vehicle speed information and a preset maximum vehicle speed (A), the control unit repeating the ToF for the preceding vehicle n times, the control unit calculating the relative speed of the preceding vehicle to determine whether the relative speed belongs to the effective ToF relative speed section, and the relative speed is and filtering to remove the performed ToF as an invalid ToF when the effective ToF relative speed section is out of range.

본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템은, 비유효 ToF를 필터링하여 라이다 시스템의 성능 에러를 방지할 수 있는 효과가 있으며, 차량의 주행 속도를 반영한 유효한 ToF 값 범위를 적용하여 ToF 계산 시 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.The lidar sensor ineffective ToF removal system according to an embodiment of the present invention has an effect of preventing a performance error of the lidar system by filtering the ineffective ToF, and applies a valid ToF value range reflecting the driving speed of the vehicle This has the effect of increasing the accuracy when calculating the ToF.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서부의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유효 ToF 상대속도 구간을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서 비유효 ToF 제거 방법을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a lidar sensor ineffective ToF removal system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram schematically illustrating an internal configuration of a lidar sensor unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an effective ToF relative speed section according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a method of removing an ineffective ToF of a lidar sensor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. When one component is referred to as “connected to” or “coupled to” with another component, it means that it is directly connected or coupled to another component or intervening another component. including all cases. On the other hand, when one component is referred to as “directly connected to” or “directly coupled to” with another component, it indicates that another component is not interposed therebetween. “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited items.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements mentioned. or addition is not excluded.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서부의 내부 구성을 간략하게 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유효 ToF 상대속도 구간을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a system for removing a lidar sensor ineffective ToF according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of a lidar sensor unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing an effective ToF relative speed section according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템(100)은 차량에 설치되는 것으로 차속센서(110), 자율주행 제어기(120) 및 라이다 센서부(130)를 포함한다.1 to 3 , the lidar sensor ineffective ToF removal system 100 is installed in a vehicle and includes a vehicle speed sensor 110 , an autonomous driving controller 120 , and a lidar sensor unit 130 .

차속센서(110)는 차량에 구비되어 현재 차량 속도 정보를 산출하여 자율주행 제어기(120)로 전송한다.The vehicle speed sensor 110 is provided in the vehicle to calculate the current vehicle speed information and transmits it to the autonomous driving controller 120 .

자율주행 제어기(120)는 차량에 주행과 관련된 제어장치를 제어하고, 차속센서(110)로부터 현재 차량 속도 정보를 수신하고, 수신한 현재 차량 속도 정보를 라이다 센서부(130)로 전송한다.The autonomous driving controller 120 controls a driving-related control device in the vehicle, receives current vehicle speed information from the vehicle speed sensor 110 , and transmits the received current vehicle speed information to the lidar sensor unit 130 .

자율주행 제어기(120)는 라이다 센서부(130)로부터 최종 ToF 정보를 수신하여 선행 차량과의 거리를 판단하고, 이에 따른 차량의 속도, 정지 등의 제어 기능을 수행할 수 있다.The autonomous driving controller 120 may receive the final ToF information from the lidar sensor unit 130 , determine the distance to the preceding vehicle, and perform control functions such as speed and stop of the vehicle accordingly.

라이다 거리 측정은 비행시간 거리 측정법(Time of Flight, ToF)을 사용하는데, ToF는 대상체에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되어 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간차를 측정하여 거리를 계산하는 방식이다.LiDAR distance measurement uses the time of flight (ToF) method. ToF calculates the distance by measuring the time difference between the reference point of transmitting the pulse signal to the object and the detection point of the reflected wave signal. way to do it

라이다 센서부(130)는 레이저 다이오드(131), 레이저 다이오드 드라이버(132), 레이저 다이오드 구동부(133), 포토 다이오드(134), 광학부(135), 제어부(136), 수신 신호 처리부(137)를 포함한다.The lidar sensor unit 130 includes a laser diode 131 , a laser diode driver 132 , a laser diode driver 133 , a photodiode 134 , an optical unit 135 , a control unit 136 , and a reception signal processing unit 137 . ) is included.

레이저 다이오드 구동부(133)는 레이저 다이오드(131)를 구동시키기 위한 구동 신호를 레이저 다이오드 드라이버(132)에 입력할 수 있다.The laser diode driver 133 may input a driving signal for driving the laser diode 131 to the laser diode driver 132 .

레이저 다이오드(131)는 레이저 다이오드 구동부(133)의 구동 전류를 입력받아 광학부(135)를 통해 레이저 펄스 신호를 대상체에 송신할 수 있다. 여기서, 대상체는 차량에 근접하여 이동하는 선행 차량을 의미할 수 있다.The laser diode 131 may receive a driving current of the laser diode driver 133 and transmit a laser pulse signal to the object through the optical unit 135 . Here, the object may mean a preceding vehicle moving close to the vehicle.

레이저 다이오드 드라이버(132)는 레이저 다이오드(131)에 구동 전류를 인가할 수 있다.The laser diode driver 132 may apply a driving current to the laser diode 131 .

광학부(135)는 레이저 다이오드(131)에서 송신되는 레이저 펄스 시야각 확보 및 정밀한 각 해상도 확보를 위해 레이저 발광 분포 균일화, 빔 정형 비율, 수광 시 빔의 집광력 등 광학적 특성을 고려한 광학 렌즈, 프리즘(미도시) 등을 포함할 수 있다.The optical unit 135 includes an optical lens, a prism (not shown) in consideration of optical characteristics such as a laser emission distribution uniformity, a beam shaping ratio, and a light-collecting power of a beam when light is received, in order to secure a viewing angle and precise angular resolution of the laser pulse transmitted from the laser diode 131 . city), and the like.

레이저 다이오드(Laser Diode, LD)(131)는 레이저 펄스를 생성하여 선행 차량(대상체)에 송신한다.A laser diode (LD) 131 generates a laser pulse and transmits it to a preceding vehicle (object).

레이저 다이오드(131)가 레이저 펄스 신호를 대상체에 송신한 후, 포토 다이오드(Photodiode Array, PD)(134)는 광학부(135)를 통해 레이저 펄스 신호를 인가받은 선행 차량으로부터 반사된 반사파 신호를 감지한다.After the laser diode 131 transmits the laser pulse signal to the object, the photodiode array (PD) 134 detects the reflected wave signal reflected from the preceding vehicle to which the laser pulse signal is applied through the optical unit 135 . do.

제어부(136)는 레이저 다이오드(131)의 구동 신호를 감지하는 레이저 다이오드 감지부(미도시)로부터 감지 신호를 수신하여 라이다 비행시간(Time of Flight, ToF)의 출발 시간을 계산한다.The control unit 136 receives a detection signal from a laser diode detection unit (not shown) that detects a driving signal of the laser diode 131 and calculates a departure time of the LiDAR Time of Flight (ToF).

제어부(136)는 선행 차량으로부터 반사된 반사파 신호를 입력받아 라이다 비행시간의 도착 시간을 계산한다.The controller 136 receives the reflected wave signal reflected from the preceding vehicle and calculates the arrival time of the lidar flight time.

제어부(136)는 출발 시간과 도착 시간을 이용하여 레이저 펄스 신호의 감지시부터 반사파 신호의 감지시까지의 비행시간을 계산한다.The control unit 136 calculates a flight time from the detection of the laser pulse signal to the detection of the reflected wave signal by using the departure time and arrival time.

제어부(136)는 비행시간을 계산하기 위해서 레이저 다이오드 감지부와 포토 다이오드(134)로부터 입력받은 신호를 처리하는 수신 신호 처리부(137)를 포함한다.The control unit 136 includes a laser diode detection unit and a reception signal processing unit 137 for processing a signal input from the photodiode 134 in order to calculate the flight time.

제어부(136)는 수신 신호 처리부(137)에서 처리된 신호에 기초하여 비행시간을 계산할 수 있다.The control unit 136 may calculate the flight time based on the signal processed by the received signal processing unit 137 .

수신 신호 처리부(137)는 증폭부(138), 비교부(139), 시간 디지털 변환부(139a)를 포함한다.The reception signal processing unit 137 includes an amplifier 138 , a comparison unit 139 , and a time digital conversion unit 139a.

증폭부(138)는 입력받는 신호를 비교부(139) 및 시간 디지털 변환부(Tme to Digital Converter, TDC)(139a)의 입력 전압 레벨에 적합하도록 증폭한다.The amplifying unit 138 amplifies the input signal to match the input voltage level of the comparator 139 and the Tme to Digital Converter (TDC) 139a.

비교부(139)는 증폭부(138)를 통해 증폭된 전압 신호를 임계 전압과 비교하여 임계 전압 이상일 경우, 펄스 신호를 생성한다.The comparator 139 compares the voltage signal amplified by the amplifying unit 138 with a threshold voltage and generates a pulse signal when the voltage signal is equal to or greater than the threshold voltage.

시간 디지털 변환부(139a)는 비교부(139)를 통과한 펄스 신호를 비행시간을 계산하기 위한 인코딩된 출발 시간과 도착 시간의 디지털 데이터로 변환한다.The time digital conversion unit 139a converts the pulse signal passing through the comparison unit 139 into encoded digital data of departure time and arrival time for calculating flight time.

제어부(136)는 출발 시간과 도착 시간의 시간차를 측정하여 거리 정보를 계산한다. 제어부(136)는 계산한 거리 정보를 일정 주기마다 저장한다.The controller 136 calculates distance information by measuring the time difference between the departure time and the arrival time. The controller 136 stores the calculated distance information at regular intervals.

레이저 다이오드(131)가 상대 차량에 펄스 신호를 송신할 때, 거리가 너무 멀거나 장애물로 인하여 펄스 신호를 인가받은 상대 차량으로부터 반사되는 반사파 신호가 점점 작아져 포토 다이오드(134)에서 수신되는 반사파 신호의 크기가 작아질 수 있으며, 반대로 반사파 신호의 크기가 비정상적으로 커질 수도 있다.When the laser diode 131 transmits a pulse signal to the other vehicle, the reflected wave signal that is reflected from the other vehicle to which the pulse signal is applied due to a too far distance or an obstacle becomes smaller and smaller, and the reflected wave signal received from the photodiode 134 may decrease, and conversely, the amplitude of the reflected wave signal may become abnormally large.

이러한 문제점을 방지하기 위하여 제어부(136)는 비유효한 ToF을 제거하는 비유효 ToF 제거 알고리즘을 내장하고 있다.In order to prevent such a problem, the control unit 136 has a built-in invalid ToF removal algorithm for removing the invalid ToF.

비유효 ToF을 제거하는 비유효 ToF 제거 알고리즘은 다음과 같다.The invalid ToF removal algorithm for removing the invalid ToF is as follows.

제어부(136)는 자율주행 제어기(120)로부터 현재 차량 속도 정보를 수신하고, 수신한 현재 차량 속도 정보와 기설정된 차량 최대 속도(A)를 이용하여 유효 ToF 상대속도 구간을 설정한다.The controller 136 receives the current vehicle speed information from the autonomous driving controller 120 and sets an effective ToF relative speed section using the received current vehicle speed information and the preset maximum vehicle speed A.

유효 ToF 상대속도 구간은 최소 상대속도(-A)와 최대 상대속도(A-현재 차량 속도 정보)의 범위로 설정한다. 여기서, A는 현존하는 도로에서 주행 가능한 차량의 최대 속도로 기설정되며, 현존 기술력에 따라 가속을 감안하여 A값을 변경할 수 있다.The effective ToF relative speed section is set within the range of the minimum relative speed (-A) and the maximum relative speed (A-current vehicle speed information). Here, A is preset as the maximum speed of a vehicle that can be driven on an existing road, and the value of A may be changed in consideration of acceleration according to existing technology.

하기의 표 1과 같이, 최소 상대속도(Min)는 선행하는 최대 속도의 선행 차량이 급정거하는 경우이고, 최대 상대속도(Max)는 선행하던 정지 차량이 최대 속도로 주행하는 경우이다. 선행 차량은 ToF를 계산할 대상 차량을 의미한다.As shown in Table 1 below, the minimum relative speed Min is a case in which a preceding vehicle having a preceding maximum speed comes to a sudden stop, and the maximum relative speed Max is a case in which a preceding stopped vehicle travels at the maximum speed. The preceding vehicle means a target vehicle for which ToF is calculated.

Figure pat00001
Figure pat00001

제어부(136)는 ToF를 계산할 선행 차량의 상대 속도를 계산할 수 있다. 여기서, 상대 속도는 (거리로 환산된 2번째 ToF - 거리로 환산된 1번째 ToF)/ToF 주기를 이용하여 계산한다. ToF 주기는 첫번째 ToF에서 계산된 시간차와 두번째 ToF에서 계산된 시간차를 합친 시간 정보이며, 시간차는 ToF를 계산하기 위해서 선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되는 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간 차이를 나타낸다.The controller 136 may calculate the relative speed of the preceding vehicle for which the ToF is to be calculated. Here, the relative velocity is calculated using (2nd ToF converted to distance - 1st ToF converted to distance)/ToF period. The ToF period is time information that is the sum of the time difference calculated in the first ToF and the time difference calculated in the second ToF. represents the time difference of

제어부(136)는 계산한 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하고, 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간을 벗어나는 경우, 수행한 ToF를 비유효 ToF로 필터링하여 제거한다.The control unit 136 determines whether the calculated relative speed belongs to the effective ToF relative speed section, and when the relative speed is out of the effective ToF relative speed section, filters the performed ToF as an invalid ToF and removes it.

제어부(136)는 계산한 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하고, 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는 경우, 수행한 ToF를 유효 ToF로 계산한다.The control unit 136 determines whether the calculated relative speed belongs to the effective ToF relative speed section, and if the relative speed belongs to the effective ToF relative speed section, calculates the performed ToF as an effective ToF.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 라이다 센서 비유효 ToF 제거 방법을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a method of removing an ineffective ToF of a lidar sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제어부(136)는 차량에 구비된 차속센서(110)로부터 현재 차량 속도 정보를 수신하고, 상기 수신한 현재 차량 속도 정보와 기설정된 차량 최대 속도(A)를 이용하여 유효 ToF 상대속도 구간을 설정한다(S100, S101).Referring to FIG. 4 , the control unit 136 receives current vehicle speed information from the vehicle speed sensor 110 provided in the vehicle, and uses the received current vehicle speed information and a preset maximum vehicle speed A to provide an effective ToF Set the relative speed section (S100, S101).

제어부(136)는 선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되어 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간차를 측정하여 거리를 계산하는 ToF를 수행한다(ToF 시퀀스).The controller 136 performs ToF for calculating a distance by measuring a time difference between a reference time of transmitting a pulse signal to the preceding vehicle and a detection time of a reflected wave signal reflected back (ToF sequence).

제어부(136)는 ToF 시퀀스를 n회 반복하여 계산하여 누적하고(S102), 각각의 ToF를 수행 시 비유효 ToF을 제거하는 비유효 ToF 제거 알고리즘을 적용하여 유효 ToF인지 판단하고, 3번 이상 수행한 ToF가 유효 ToF로 판단하는지 체크한다(S103).The control unit 136 repeats the ToF sequence n times, calculates and accumulates it (S102), applies an invalid ToF removal algorithm that removes the invalid ToF when each ToF is performed, determines whether it is a valid ToF, and performs 3 or more times It is checked whether one ToF is determined to be a valid ToF (S103).

제어부(136)는 ToF 시퀀스를 n회 반복하는 동안, 비유효 ToF 제거 알고리즘을 이용하여 유효하지 않은 ToF로 산출된 거리 정보를 필터링하여 제거한다(S104).While the ToF sequence is repeated n times, the control unit 136 filters and removes distance information calculated as an invalid ToF using an invalid ToF removal algorithm (S104).

제어부(136)는 3번 유효 ToF에 의해 계산된 거리 정보의 평균값을 계산하여 최종 ToF로 산출하고, 산출한 최종 ToF를 자율주행 제어기(120)로 전송한다(S105, S106).The control unit 136 calculates the average value of the distance information calculated by the effective ToF No. 3, calculates it as the final ToF, and transmits the calculated final ToF to the autonomous driving controller 120 (S105, S106).

이상에서 본 발명의 실시예는 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.In the above, the embodiment of the present invention is not implemented only through the apparatus and/or method, 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. And, such an implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs from the description of the above-described embodiment.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

100: 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템
110: 차속센서 120: 자율주행 제어기
130: 라이다 센서부 131: 레이저 다이오드
132: 레이저 다이오드 드라이버 133: 레이저 다이오드 구동부
134: 포토 다이오드 135: 광학부
136: 제어부 137: 수신 신호 처리부
138: 증폭부 139: 비교부
139a: 시간 디지털 변환부100: LiDAR sensor invalid ToF removal system
110: vehicle speed sensor 120: autonomous driving controller
130: lidar sensor unit 131: laser diode
132: laser diode driver 133: laser diode driver
134: photodiode 135: optical unit
136: control unit 137: received signal processing unit
138: amplification unit 139: comparison unit
139a: time digital conversion unit

Claims (9)

레이저 펄스를 생성하여 선행 차량에 송신하는 레이저 다이오드;
상기 레이저 펄스 신호를 인가받은 선행 차량으로부터 반사된 반사파 신호를 감지하는 포토 다이오드; 및
선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되어 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간차를 측정하여 거리를 계산하는 ToF(Time of Flight)를 수행하고,
차량에 구비된 차속센서로부터 현재 차량 속도 정보를 수신하고, 상기 수신한 현재 차량 속도 정보와 기설정된 차량 최대 속도(A)를 이용하여 유효 ToF 상대속도 구간을 설정하고, 상기 ToF를 계산할 선행 차량의 상대 속도를 계산하여 상기 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하며, 상기 유효 ToF 상대속도 구간을 벗어나는 경우, 상기 ToF를 수행 시 비유효 ToF로 제거하도록 필터링하는 제어부로 이루어진 라이다 센서부를 포함하는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템.a laser diode that generates a laser pulse and transmits it to a preceding vehicle;
a photodiode sensing a reflected wave signal reflected from a preceding vehicle to which the laser pulse signal is applied; and
ToF (Time of Flight) is performed to calculate the distance by measuring the time difference between the reference time of transmitting the pulse signal to the preceding vehicle and the detection time of the reflected wave signal,
Receives current vehicle speed information from a vehicle speed sensor provided in the vehicle, sets an effective ToF relative speed section using the received current vehicle speed information and a preset maximum vehicle speed (A), and calculates the ToF of the preceding vehicle. A lidar sensor unit comprising a control unit that calculates a relative speed to determine whether the relative speed belongs to an effective ToF relative speed section, and filters to remove the ToF as an invalid ToF when performing the ToF when it is out of the effective ToF relative speed section Including lidar sensor ineffective ToF removal system. 제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 ToF 상대속도 구간을 선행하는 최대 속도의 선행 차량이 급정거하는 최소 상대속도(-A)와, 선행하던 정지 차량이 최대 속도로 주행하는 최대 상대속도(A-현재 차량 속도 정보)의 범위로 설정하고, 상기 A는 도로에서 주행 가능한 차량의 최대 속도로 기설정되어 있는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템.The method of claim 1,
The control unit determines the minimum relative speed (-A) at which the preceding vehicle with the maximum speed preceding the ToF relative speed section suddenly stops, and the maximum relative speed at which the preceding stopped vehicle travels at the maximum speed (A-current vehicle speed information). The range is set, and A is a lidar sensor ineffective ToF removal system that is preset to the maximum speed of a vehicle that can be driven on the road. 제 1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 상대 속도를 (거리로 환산된 2번째 ToF - 거리로 환산된 1번째 ToF)/ToF 주기를 이용하여 계산하고, 상기 ToF 주기는 첫번째 ToF에서 계산된 시간차와 두번째 ToF에서 계산된 시간차를 합친 시간 정보이며, 상기 시간차는 ToF를 계산하기 위해서 선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되는 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간 차이를 나타내는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템.The method of claim 1,
The control unit calculates the relative speed using (second ToF converted to distance - first ToF converted to distance)/ToF period, and the ToF period is the time difference calculated in the first ToF and the time difference calculated in the second ToF is time information combined, and the time difference indicates a time difference between a reference time of transmitting a pulse signal to a preceding vehicle and a detection time of a reflected reflected wave signal in order to calculate the ToF. 제 3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 계산한 상대 속도가 상기 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하고, 상기 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는 경우, 상기 ToF를 수행 시 유효 ToF로 계산하는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템.4. The method of claim 3,
The control unit determines whether the calculated relative speed belongs to the effective ToF relative speed section, and when the relative speed belongs to the effective ToF relative speed section, the LiDAR sensor invalid ToF for calculating the ToF as an effective ToF when performing the ToF removal system. 제 3항에 있어서,
상기 선행 차량에 대한 상기 ToF를 n회 반복하여 수행하고, 상기 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는 경우, 상기 n회 반복한 ToF를 유효 ToF로 계산하며, 상기 각각의 유효 ToF에 의해 계산된 거리 정보의 평균값을 계산하여 최종 ToF로 산출하는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 시스템.4. The method of claim 3,
The ToF for the preceding vehicle is repeated n times, and when the relative speed belongs to an effective ToF relative speed section, the ToF repeated n times is calculated as an effective ToF, and the ToF calculated by each effective ToF LiDAR sensor invalid ToF removal system that calculates the average value of distance information and calculates the final ToF. 레이저 펄스를 생성하여 선행 차량에 송신하는 레이저 다이오드와, 상기 레이저 펄스 신호를 인가받은 선행 차량으로부터 반사된 반사파 신호를 감지하는 포토 다이오드; 및 선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되어 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간차를 측정하여 거리 정보를 계산하는 ToF(Time of Flight)를 수행하는 제어부를 포함한 라이다 센서부로 이루어지고,
상기 제어부는 차량에 구비된 차속센서로부터 현재 차량 속도 정보를 수신하고, 상기 수신한 현재 차량 속도 정보와 기설정된 차량 최대 속도(A)를 이용하여 유효 ToF 상대속도 구간을 설정하는 단계;
상기 제어부는 상기 선행 차량에 대한 상기 ToF를 n회 반복하여 수행하는 단계;
상기 제어부는 상기 선행 차량의 상대 속도를 계산하여 상기 상대 속도가 상기 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하는 단계; 및
상기 상대 속도가 상기 유효 ToF 상대속도 구간을 벗어나는 경우, 상기 수행한 ToF를 비유효 ToF로 제거하도록 필터링하는 단계를 포함하는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 방법.a laser diode for generating and transmitting a laser pulse to a preceding vehicle, and a photodiode for sensing a reflected wave signal reflected from the preceding vehicle to which the laser pulse signal is applied; and a lidar sensor unit including a control unit that performs Time of Flight (ToF) for calculating distance information by measuring a time difference between a reference time of transmitting a pulse signal to a preceding vehicle and a detection time of a reflected and returned reflected wave signal, ,
receiving, by the controller, current vehicle speed information from a vehicle speed sensor provided in the vehicle, and setting an effective ToF relative speed section using the received current vehicle speed information and a preset maximum vehicle speed (A);
repeating, by the controller, the ToF for the preceding vehicle n times;
determining, by the controller, whether the relative speed belongs to the effective ToF relative speed section by calculating the relative speed of the preceding vehicle; and
and filtering the performed ToF to be removed as an invalid ToF when the relative speed is out of the effective ToF relative speed section. 제 6항에 있어서,
상기 상대 속도가 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는 경우, 상기 n회 반복한 ToF를 유효 ToF로 계산하는 단계; 및
상기 각각의 유효 ToF에 의해 계산된 거리 정보의 평균값을 계산하여 최종 ToF로 산출하는 단계를 더 포함하는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 방법.7. The method of claim 6,
calculating the ToF repeated n times as an effective ToF when the relative speed belongs to an effective ToF relative speed section; and
The method further comprising the step of calculating an average value of distance information calculated by the respective effective ToF and calculating the final ToF. 제 6항에 있어서,
상기 유효 ToF 상대속도 구간을 설정하는 단계는,
상기 제어부는 상기 ToF 상대속도 구간을 선행하는 최대 속도의 선행 차량이 급정거하는 최소 상대속도(-A)와, 선행하던 정지 차량이 최대 속도로 주행하는 최대 상대속도(A-현재 차량 속도 정보)의 범위로 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 A는 도로에서 주행 가능한 차량의 최대 속도로 기설정되어 있는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 방법.7. The method of claim 6,
The step of setting the effective ToF relative speed section comprises:
The control unit determines the minimum relative speed (-A) at which the preceding vehicle with the maximum speed preceding the ToF relative speed section suddenly stops, and the maximum relative speed at which the preceding stopped vehicle travels at the maximum speed (A-current vehicle speed information). The method further comprising the step of setting a range, wherein A is a lidar sensor ineffective ToF removal method that is preset to the maximum speed of a vehicle that can be driven on the road. 제 6항에 있어서,
상기 유효 ToF 상대속도 구간에 속하는지 판단하는 단계는,
상기 제어부는 상기 상대 속도를 (거리로 환산된 2번째 ToF - 거리로 환산된 1번째 ToF)/ToF 주기를 이용하여 계산하고, 상기 ToF 주기는 첫번째 ToF에서 계산된 시간차와 두번째 ToF에서 계산된 시간차를 합친 시간 정보이며, 상기 시간차는 ToF를 계산하기 위해서 선행 차량에 펄스 신호를 송신한 기준 시점과, 반사되는 되돌아온 반사파 신호의 검출 시점 사이의 시간 차이를 나타내는 라이다 센서 비유효 ToF 제거 방법.7. The method of claim 6,
The step of determining whether it belongs to the effective ToF relative speed section,
The control unit calculates the relative speed using (second ToF converted to distance - first ToF converted to distance)/ToF period, and the ToF period is the time difference calculated in the first ToF and the time difference calculated in the second ToF is time information combined, and the time difference indicates a time difference between a reference time of transmitting a pulse signal to a preceding vehicle in order to calculate the ToF and a detection time of the reflected reflected wave signal.
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