KR20230109075A

KR20230109075A - 상호 분리된 라이다용 수신 장치, 라이다용 송신 장치 및 라이다 시스템

Info

Publication number: KR20230109075A
Application number: KR1020220129480A
Authority: KR
Inventors: 서홍석; 민봉기
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-10-11
Publication date: 2023-07-19

Abstract

상호 분리된 라이다용 수신 장치, 라이다용 송신 장치 및 라이다 시스템이 개시된다.
상기 라이다용 수신 장치는, 물체에 고정되는 라이다용 송신 장치와 분리되며 이동 디바이스에 설치되며, 상기 라이다 송신 장치로부터 송신되는 빔이 상기 이동 디바이스의 주변 객체에 반사되어 수신되는 객체 빔을 검출하는 객체 빔 검지 모듈; 및 상기 송신되는 빔과 관련된 정보 및 상기 객체 빔의 신호에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는 수신 제어부를 포함한다.

Description

상호 분리된 라이다용 수신 장치, 라이다용 송신 장치 및 라이다 시스템{SEPARATED TYPE RECEIVING DEVICE FOR LIDAR, TRANSMITING DEVICE FOR LIDAR AND LIDAR SYSTEM THEREOF}

본 개시는 상호 분리된 라이다용 수신 장치, 라이다용 송신 장치 및 라이다 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로 라이다 시스템을 낮은 코스트로 제작함과 아울러서, 송신 및 수신 모듈을 단일 장치로 구성하는 기존의 시스템의 경우 타 라이다 시스템에서 반사되는 광원에 의한 혼선 문제가 있는데 반해, 본 개시는 송신 모듈을 수신 모듈들이 공유함으로, 혼선 방지가 가능하고, 기존과 동일한 기능을 구현하는 상호 분리 운영되는 라이다용 수신 장치, 라이다용 송신 장치 및 라이다 시스템에 대한 것이다.

라이다 장치(Lidar(Light detection and ranging) apparatus)는 3차원 영상을 확보하는 영상 센서 장치이며, 자율주행 로봇 및 차량에 탑재되거나, 구조물 변경, 재해로 인한 인공 및 자연 시설물의 손상 여부 등을 확인하는 장치 등 다양한 분야에 활용되고 있다.

라이다 장치는 외부 광으로부터 영상을 구축하는 방식이 아니라, 광원을 대기 중으로 입사하여 주변의 객체로부터 반사되는 광을 측정하여, 주변의 3차원 이미지 등을 양호하게 출력하므로, 주위 환경에 무관하게 편리한 사용이 가능하다.

라이다 장치는 레이저 광원을 주변 객체로 출사하여 귀환하는 광을 측정함으로써 객체까지의 거리를 계측할 수 있다. 광원은 펄스 광원과 연속 발진 광원(CW 광원)을 이용한다. 펄스 광원은 원거리 측정에 유리하며 기술의 발달로 정밀도(resolution)가 cm 수준으로 향상되고 있어. 펄스 방식이 CW 방식에 비해 많이 적용되고 있다.

도 1은 종래의 라이다 장치의 개략 구성도이다.

종래의 라이다 장치(10)는 외부로 광을 빔 형태로 주사하는 송신 모듈(20) 및 타겟(40)으로부터 반사되는 빔을 검지하는 수신 모듈(30)을 포함한다. 송신 모듈(20)은 펄스 타입의 레이저 광을 출사하는 광원(22) 및 출사된 레이저 광을 외부로 주사하는 빔 스캐너(24)를 구비한다. 수신 모듈(30)은 검지된 광에 타겟(40)과의 거리를 계측하고, 주변 환경의 3차원 이미지를 생성한다.

종래 라이다 장치(10)는 송신 모듈(20) 및 수신 모듈(30)을 단일 하우징 내에 수용하고, 특정 물체, 예컨대 이동형 차량, 주행 로봇에 탑재될 수 있다. 라이다 장치(10)는 이동체에 탑재되어, 이동체 주행 중에 주변 환경의 3차원 이미지를 생성할 수 있다.

수신 모듈(30)은 빔을 수신하는 광학 소자, 광검출 센서 및 처리 회로로 구성되며, 이러한 구성품은 저가이어서, 수신 모듈(30)의 제작 비용은 낮은 편이다. 그러나, 송신 모듈(20)을 구성하는 광원(22) 및 빔 스캐너(24)는 수신 모듈(30)의 구성품에 비해 고비용이 요구되어, 송신 모듈(20)은 라이다 장치(10)의 제작 비용에서 약 90%를 차지하고 있다. 이는 다양한 수요를 충족하기 위한 라이다의 대량 생산에 장애 요소로 작용한다. 또한, 도 1에 도시된 송신 모듈(20)에서 출사되는 광원은 다른 장치의 수신 모듈에 혼선의 영향을 줄 수 있어서, 라이다 시스템의 오작동 문제를 유발할 수 있는 문제가 있다.

본 개시의 기술적 과제는 구체적으로 라이다 시스템을 낮은 코스트로 제작함과 아울러서, 송신 및 수신 모듈을 단일 장치로 구성하는 기존의 시스템과 동일한 기능을 구현하는 상호 분리 운영되는 라이다용 수신 장치, 라이다용 송신 장치 및 라이다 시스템를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 개시의 일 양상에 따르면, 라이다용 수신 장치가 제공된다. 상기 라이다용 수신 장치는 물체에 고정되는 라이다용 송신 장치와 분리되며 이동 디바이스에 설치된다. 상기 라이다용 수신 장치는, 상기 라이다 송신 장치로부터 송신되는 빔이 상기 이동 디바이스의 주변 객체에 반사되어 수신되는 객체 빔을 검출하는 객체 빔 검지 모듈; 및 상기 송신되는 빔과 관련된 정보 및 상기 객체 빔의 신호에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는 수신 제어부를 포함한다.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 라이다 송신 장치의 상기 빔 중 상기 라이다용 수신 장치로 직접적으로 전송되는 빔을 송신 빔으로 검출하는 송신 빔 검지 모듈을 더 포함하되, 상기 송신 빔 검지 모듈은 상기 송신 빔의 주사 방향, 상기 송신 빔의 각도 상기 송신 빔의 출사 위치, 상기 송신 빔의 출사 시간 또는 상기 송신 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 식별하되, 상기 송신 빔으로부터 취득되는 정보는 상기 주사 방향, 상기 각도, 상기 출사 위치, 상기 출사 시간 또는 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함하는 빔 스캔 정보일 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 수신 제어부는 상기 송신 빔을 트리거 신호로 인식하여, 상기 송신 빔으로부터 취득되는 상기 빔 스캔 정보, 상기 트리거 신호 및 상기 객체 빔의 신호를 참조하여 상기 라이다 데이터를 생성하고, 상기 트리거 신호는 상기 객체 빔의 신호에 대한 분석을 개시하는 신호임과 아울러서 상기 송신 빔의 파장 정보를 포함한다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 송신 빔 검지 모듈은 상기 이동 디바이스의 이동 방향을 기준으로 상기 이동 디바이스의 후방에서 상기 송신 빔을 검출하도록 제공되고, 상기 객체 빔 검지 모듈은 상기 이동 디바이스의 전방에서 상기 객체 빔을 검출하도록 제공될 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 송신되는 빔과 관련되는 정보는 상기 라이다 송신 장치로부터 상기 라이다 수신 장치의 통신부를 통해 전송되는 빔 스캔 정보이며, 상기 수신 제어부는 상기 빔 스캔 정보 및 상기 객체 빔의 신호를 참조하여 상기 라이다 데이터를 생성하고, 상기 빔 스캔 정보는 상기 빔의 주사 방향, 상기 빔의 각도, 상기 빔의 출사 위치 또는 상기 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 송신되는 빔과 관련된 정보는 상기 라이다 송신 장치로부터 상기 라이다 수신 장치의 통신부를 통해 전송되는 빔 트리거 정보를 더 포함하며, 상기 수신 제어부는 상기 빔 스캔 정보, 상기 빔 트리거 정보 및 상기 객체 빔의 신호를 참조하여 상기 라이다 데이터를 생성하고, 상기 빔 트리거 정보는 상기 빔의 주사 시간 및 상기 빔의 파장을 포함할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 라이다 송신 장치가 복수인 경우, 상기 라이다 송신 장치 별로 상이한 파장의 빔이 출력되며, 상기 수신 제어부는 상기 라이다 송신 장치 별로 수신된 빔들 중 임계값 이상의 강도를 갖는 빔을 상기 빔과 관련된 신호로 선택할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 수신 제어부는 상기 객체 빔의 신호에 기초하여, 상기 객체 빔에 따른 광의 세기 및 상기 객체 빔의 수신 시간을 획득하고, 상기 광의 세기, 상기 수신 시간 및 상기 송신되는 빔과 관련되는 정보에 기반하여 상기 라이다 데이터를 생성할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 라이다 송신 장치가 복수인 경우, 상기 라이다 송신 장치 별로 상이한 파장의 빔이 출력되며, 상기 수신 제어부는 상기 라이다 송신 장치 별로 수신된 빔들 중 임계값 이상의 강도를 갖는 빔을 상기 송신되는 빔과 관련된 정보로 선택할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 수신 제어부는 기 수신된 빔의 강도가 상기 임계값 미만이고, 상기 기 수신된 빔을 출력하는 라이다 송신 장치와 다른 라이다 송신 장치로부터 신규 수신된 빔의 강도가 임계값 이상인 것에 응답하여, 상기 기 수신된 빔에서 상기 신규 수신된 빔으로 상기 송신되는 빔과 관련된 정보를 변경하고, 상기 변경된 정보 및 상기 신규 수신된 빔에 의해 반사되어 수신되는 객체 빔으로부터 취득되는 신호에 기초하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다.

본 개시의 다른 양상에 따르면, 라이다용 송신 장치가 제공된다. 상기 라이다용 송신 장치는 이동 디바이스에 설치되는 라이다용 수신 장치와 분리되며 고정물에 고정된다. 상기 라이다용 송신 장치는, 광을 출력하는 광을 광 출사 모듈; 상기 출력된 광을 외부를 향하여 빔으로 주사하는 빔 스캐너: 및 복수 파장 중 어느 하나의 파장의 광을 상기 빔 스캐너로 출력하도록 상기 광 출사 모듈을 제어하는 송신 제어부를 포함한다.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 라이다용 송신 장치가 복수이며 상호 이격되어 고정된 경우, 상기 송신 제어부는 상기 이격된 라이다용 송신 장치에서 주사된 빔의 파장과 상이한 파장의 광을 출력하도록 상기 광 출사 모듈을 제어할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 송신 제어부는 상기 복수의 파장 중 적어도 2개의 파장의 광을 교번하여 출력하도록 상기 광 출사 모듈을 제어할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 광 출사 모듈은, 복수의 소스 광원; 상기 소스 광원의 각각과 결합되며, 상기 복수 파장 별로 제공되어, 상기 소스 광원의 광을 증폭하는 제 1 광증폭단; 상기 소스 광원의 상기 광을 증폭하기 위해 펌핑 광을 상기 광에 부가하는 펌핑 광원; 및 상기 복수 파장 별로 제공되고, 상기 증폭된 광 및 상기 펌핑 광을 입력시켜 상기 증폭된 광을 재증폭하며 상기 빔 스캐너로 출력하는 제 2 광증폭단을 포함할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 송신 제어부는 상기 라이다 수신 장치가 수신하는 상기 빔에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는데 참조하는 빔 스캔 정보를 상기 라이다 수신 장치로 전송하고, 상기 빔 스캔 정보는 상기 빔의 주사 방향, 상기 빔의 각도, 상기 빔의 출사 위치, 상기 빔의 출사 시간 또는 상기 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 송신 제어부는 상기 라이다 수신 장치가 수신하는 상기 빔에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는데 참조하는 빔 트리거 정보를 상기 라이다 수신 장치로 전송하고, 상기 빔 트리거 정보는 상기 빔의 주사 시간 및 상기 빔의 파장 정보를 포함할 수 있다.

본 개시의 또 다른 양상에 따르면, 상호 분리되어 운용되는 적어도 하나의 라이다용 송신 장치 및 라이다용 수신 장치를 포함하는 라이다 시스템이 제공된다. 상기 라이다용 송신 장치는, 고정물에 고정되도록 설치된다. 상기 라이다용 송신 장치는 광을 출력하는 광을 광 출사 모듈; 상기 출력된 광을 외부를 향하여 빔으로 주사하는 빔 스캐너, 및 상기 광 출사 모듈 및 상기 빔 스캐너를 제어하는 송신 제어부를 구비한다. 상기 라이다용 수신 장치는 이동 디바이스에 설치된다. 상기 라이다용 수신 장치는, 상기 라이다 송신 장치로부터 송신되는 빔이 상기 이동 디바이스의 주변 객체에 반사되어 수신되는 객체 빔을 검출하는 객체 빔 검지 모듈; 및 상기 송신되는 빔과 관련된 정보 및 상기 객체 빔의 신호에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는 수신 제어부를 포함한다.

본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.

본 개시에 따르면, 라이다 시스템을 낮은 코스트로 제작함과 아울러서, 송신 및 수신 모듈을 단일 장치로 구성하는 기존의 시스템과 동일한 기능을 구현하는 상호 분리 운영되는 라이다용 수신 장치, 라이다용 송신 장치 및 라이다 시스템을 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 개시에서는 라이다 시스템을 구성하는 라이다용 송신 및 수신 장치를 각각 독립적 단위의 장치(apparatus)로 구성하여 별개의 물체에 물리적으로 이격되도록 설치할 수 있다. 그 결과, 다수의 이동 디바이스에 탑재된 수신 장치가 이동 디바이스 주변의 물체에 별개로 설치된 고가의 송신 장치의 빔 신호 및 스캔 신호를 공유할 수 있다. 이에 따라, 송신 기능으로 인한 라이다 시스템의 제작 비용을 절감함과 아울러서, 기존 시스템과 동일한 라이다 데이터를 획득할 수 있다.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 라이다 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 라이다 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3는 본 개시의 실시예에 따른 라이다용 송신 장치에서의 광 출사 모듈의 구성을 예시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 라이다용 송신 장치에서의 빔 스캐너의 구성을 예시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 라이다용 수신 장치가 이동 디바이스에 탑재된 형태를 예시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 라이다 시스템의 동작에 관한 순서도이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 라이다 시스템의 구현을 예시한 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 개시의 실시 예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결 관계 뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 개시에 있어서, 제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들 간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시 예에서의 제 1 구성요소는 다른 실시 예에서 제 2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시 예에서의 제 2 구성요소를 다른 실시 예에서 제 1 구성요소라고 칭할 수도 있다.

본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.

본 개시에 있어서, 다양한 실시 예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들은 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시 예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시 예도 본 개시의 범위에 포함된다.

본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나(at least one of A, B, C or combination thereof)"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들에 대해서 설명하기로 한다.

도 2는 본 개시의 실시예에 따른 라이다 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

라이다 시스템(100)은 별도의 장치로서 서로 분리 운영되는 라이다용 송신 장치(200) 및 라이다용 수신 장치(300)를 포함할 수 있다. 라이다용 송신 장치(200)는 외부로 광을 빔 형태로 주사할 수 있다. 라이다용 수신 장치(300)는 주사된 빔이 객체, 예컨대 타겟(400)에서 반사되어 수신되는 빔을 검지하고, 검지된 빔 및 라이다용 송신 장치(200)로부터 직접 전송된 빔과 관련된 정보를 기초로 라이다 데이터를 생성할 수 있다. 직접 전송된 빔은 상기 주사된 빔이 객체에 의해 반사되지 않고 전달되는 빔을 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 주사된 빔은 다른 객체에서 반사되지 않고, 상기 주사된 빔을 최초로 수신한 장치는 라이다용 송신 장치(200)의 송신 빔 검지 모듈(310)일 수 있다. 라이다 데이터는 이동 디바이스 주변의 타겟(400)과의 거리 계측 및 주변의 3차원 이미지를 포함할 수 있다.

이하에서, 라이다용 송신 장치(200) 및 라이다용 수신 장치(300)는 설명 편의를 위해 송신 장치(200) 및 수신 장치(300)로 약칭되어 서술될 수 있다.

송신 장치(200)는 물체에 고정되며, 수신 장치(300)는 이동 디바이스에 설치될 수 있다. 송신 장치(200)가 설치되는 물체는 특정 장소에 고정되거나, 이동체일 수 있다. 라이다 데이터를 생성하기 위해, 송신 장치(200)는 가급적이면 특정 장소에 고정된 물체에 설치될 수 있으며, 이 경우 고정 타입으로 제공될 수 있다. 고정된 물체는 예컨대, 이동 디바이스의 주행이 예상되는 경로 주변의 구조물 또는 시설물일 수 있다. 이동 디바이스가 차량인 경우, 고정된 물체는 도로 주변의 신호등 또는 도로 시설물 등일 수 있다. 송신 장치(200)는 도로를 따라 다수 고정 타입으로 설치될 수 있다. 수신 장치(300)가 탑재되는 이동 디바이스는 기계적 또는 수동적인 이동성(mobility)를 갖는 장치일 수 있다. 예컨대, 이동 디바이스는 유인 또는 무인 차량, 자율주행차량, 자율주행로봇, 드론, 사람에 의해 조종되는 비행체, 선박, 사용자가 휴대하면서 이동되는 모바일 기기 등일 수 있다.

송신 장치(200)는 광 출사 모듈(210), 빔 스캐너(220), 통신부(230) 및 송신 제어부(240)를 포함할 수 있다.

광 출사 모듈(210)은 복수 파장 중 어느 하나의 파장의 광을 빔 스캐너(220)로 출력할 수 있다. 송신 장치(200)는 도 7에 예시된 바와 같이, 이동 디바이스(500)의 주행 방향을 향하여 빔을 주사하고, 상호 이격되어 복수로 고정될 수 있다. 이 경우, 각 송신 장치(200)에서 주사된 빔 간의 상호 간섭을 회피하고, 이동 디바이스(500)에 탑재된 수신 장치(300)가 복수의 송신 장치(200)에서 주사된 빔을 식별하기 위해, 송신 장치(200)는 다른 송신 장치(200)에서 주사하는 빔의 파장과 상이한 파장의 광을 출력하도록, 복수 파장에서 선택된 파장의 광을 생성할 수 있다. 송신 장치(200)는 예컨대, 복수의 송신 장치(200)를 제어하는 관리 시스템 또는 다른 송신 장치(200)로부터 전송되는 다른 송신 장치(200)의 파장 정보, 혹은, 관리 시스템의 지시에 따라, 특정 파장의 광을 출사할 수 있다.

또한, 광 출사 모듈(210)은 다른 송신 장치(200)와 빔 간섭을 방지하고자, 출력가능한 복수의 파장 중 적어도 2개의 파장의 광을 교번하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치(200)는 관리 시스템 또는 다른 송신 장치(200)로부터 전달되는 다른 송신 장치(200)의 파장 정보, 혹은, 관리 시스템의 지시를 참조하여 복수 파장의 광을 교번하여 출사할 수 있다.

상술한 사항을 구현하기 위한 광 출사 모듈(210)은 도 3에 예시된 바와 같이, 구성될 수 있다. 도 3는 본 개시의 실시예에 따른 라이다용 송신 장치에서의 광 출사 모듈의 구성을 예시한 도면이다.

광 출사 모듈(210)은 복수의 소스 광원(211a~211n), 제 1 광증폭단(212a~212n), 펌핑 광원(213), 분배기(214) 및 제 2 광증폭단(215a~215n)을 구비할 수 있다.

소스 광원(211a~211n)은 레이저 다이오드로 구성될 수 있으며, 2개 이상의 DFB(Distributed FeedBack 타입의 레이저 다이오드) 형태의 씨드 광원을 사용할 수 있다. 각 소스 광원(211a~211n)은 서로 상이한 파장의 펄스 형태의 레이저광을 출사할 수 있다. 다른 예로 각 소스 광원(211a~211n)은 동일 파장의 펄스를 갖는 레이저광을 출사하고, 레이저광은 해당되는 제 1 광증폭단(212a~212n)을 통해 다른 파장을 갖도록 변환될 수도 있다.

제 1 광증폭단(212a~212n)은 소스 광원(211a~211n)의 각각과 결합되며, 복수 파장 별로 제공되어, 소스 광원(211a~211n)의 광을 증폭할 수 있다. 또한, 제 1 광증폭단(212a~212n)은 소스 광원(211a~211n)의 광을 증폭하기 위해, 펌핑 광원(213)으로부터 입력된 펌핑 광을 상기 광에 부가할 수 있다.

분배기(214)는 제 1 광증폭단(212a~212n)을 통해 증폭된 광을 해당 파장의 제 2 광증폭단(215a~215n)으로 전송할 수 있다. 또한, 분배기(214)는 펌핑 광원(213)의 펌핑 광을 해당 파장의 제 2 광증폭단(215a~215n)으로 전달할 수 있다.

제 2 광증폭단(215a~215n)은 복수 파장 별로 제공되고, 증폭된 광 및 펌핑 광을 입력시켜 상기 증폭된 광을 재증폭하며 빔 스캐너(220)로 출력할 수 있다.

상술의 구성에 의해, 광 출사 모듈(210)은 다른 송신 장치(200)의 빔 파장과 상이한 파장의 빔을 높은 파워로 출력하도록, 복수의 파장 중 선택된 파장을 갖는 광을 출사함과 아울러서, 상기 출사된 광을 증폭시킬 수 있다. 상세하게는, 상기 출사된 광을 증폭하는 다단의 광증폭단, 예컨대 제 1 및 제 2 광증폭단(215a~215n)이 파장 별로 마련되고, 상기 출사된 광은 선택된 파장에 상응하는 제 1 및 제 2 광증폭단(215a~215n)으로 전달될 수 있다. 특정 파장의 광은 예컨대 분배기(214)의 광섬유를 통해 해당 제 2 광증폭단(215a~215n)으로 전송될 수 있다. 또한, 펌핑 광원(213)의 펌핑 광도 분배기(214)를 통해 해당 광증폭단으로 전달될 수 있다. 소스 광원(211a~211n)과 연결되는 제 1 광 증폭단 (212a ~214n)은 제 2 광증폭단(215a~215n)과 인접하면서 전원 공급이 원활하며 공간적 여유가 있는 부분에 설치될 수 있으며, 제 2 광증폭단(215a~215n)은 도로에서 차량보다 높은 부분에 설치되어 광분배기로 연결될 수 있다. 제 1 광증폭단(212a ~214n)은 광섬유를 통해 입력되는 1차 증폭된 광원과 펌핑 광원에 기반하는 최종 증폭단을 포함하도록 구성될 수 있다. 제 2 광증폭단(215a~215n)에서 증폭된 광은 시준기(미도시)를 통해 출사되고, 빔 스캐너(220)를 통과하여 대기 중에 최종 펄스 로 출력될 수 있다.

본 개시에서는 광증폭을 위해 2 단의 광증폭단을 예시하고 있으나, 이에 제한되지 않고, 다단의 광증폭단으로 구현될 수 있다. 또한, 광 출사 모듈(210)이 도 3을 위주로 서술되고 있으나, 복수 파장 중 어느 하나의 파장을 갖는 광을 출사하고 증폭하는 구성을 충족하는 실시예도 배제되지 않는다.

빔 스캐너(220)는 광 출사 모듈(210)로부터 특정 파장으로 출력된 광을 외부를 향하여 빔으로 주사할 수 있다. 예컨대, 광 출사 모듈(210)에서 출력된 광은 빔의 원거리 진행을 위해, 시준기를 통해 시준될 수 있으며, 빔 스캐너(220)는 시준된 광을 수신할 수 있다. 빔 스캐너(220)는 2차원 면 형태를 갖는 빔을 주사하도록 구성될 수 있으며, 이는 도 4에 예시되어 있다. 도 4는 본 개시의 실시예에 따른 라이다용 송신 장치에서의 빔 스캐너의 구성을 예시한 도면이다.

빔 스캐너(220)는 광 진행 방향에서 수직인 가로 방향으로 광이 스캔되도록 빔을 확산시키는 종방향 스캐너(222) 및 가로 방향으로 스캔된 빔을 재차 세로 방향으로 스캔되도록 빔을 확산시키는 횡방향 스캐너(224)를 가질 수 있다. 2개의 스캐너를 통해, 빔 진행 방향의 수직인 빔의 면이 사각형 형태를 갖도록 주사될 수 있다. 본 개시에서 빔 스캐너(220)가 도 4를 위주로 서술되고 있으나, 사각형 형태의 주사 형태를 갖는 구성이라면 배제하지 않는다.

도 2를 다시 참조하면, 통신부(230)는 빔 주사 이외의 다양한 신호 및 정보를 외부 장치와 무선으로 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(230)는 빔을 수신하는 수신 장치(300)가 라이다 데이터를 생성하는데 참조하는 참조 정보를 수신 장치(300)에 전송하거나, 관리 시스템 또는 다른 송신 장치(200)와 다양한 정보, 예컨대 빔의 파장 정보, 지시 등을 송수신할 수 있다. 참조 정보는 예컨대 빔 스캔 정보, 빔 트리거 정보 등일 수 있다.

송신 제어부(240)는 송신 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 상세하게는, 송신 제어부(240)는 상술한 파장 정보를 기초로, 이격된 송신 장치(200)에서 주사된 빔의 파장과 상이한 파장의 광을 출력하도록 광 출사 모듈(210)을 제어하여, 광 출사 모듈(210)이 복수의 파장 중 선정된 파장의 광을 출사할 수 있다. 또한, 송신 제어부(240)는 다른 송신 장치(200)의 빔과의 신호 간섭을 회피하고자, 파장 정보에 기초하여, 복수의 파장 중 적어도 2개의 파장의 광을 교번하여 출력하도록, 광 출사 모듈(210)을 제어할 수 있다.

아울러, 송신 제어부(240)는 일례로, 빔 스캔 정보를 생성하여, 통신부(230)를 통해, 빔을 수신한 수신 장치(300)로 전달할 수 있다. 다른 예로, 송신 제어부(240)는 빔 스캔 정보를 특정의 수신 장치(300)로의 전송이 아닌, 브로드 캐스트 형태로 송출 시키도록 제어할 수 있다. 빔 스캔 정보는 예를 들어, 빔의 주사 방향, 빔의 각도, 빔의 출사 위치 및 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 송신 제어부(240)는 일례로, 빔 트리거 정보를 생성하여, 통신부(230)를 통해, 빔을 수신한 수신 장치(300)로 전송할 수 있다. 다른 예로, 송신 제어부(240)는 빔 트리거 정보를 특정의 수신 장치(300)로의 전송이 아닌, 브로드 캐스트 형태로 송출 시키도록 제어할 수 있다. 빔 트리거 정보는 빔의 주사 시간. 빔의 파장 정보 및 송신 장치(200)의 위치 정보를 포함할 수 있다. 빔 스캔 정보 및/또는 빔 트리거 정보를 포함하는 참조 정보는 송신 제어부(240)에서의 설정/정책 또는 빔을 수신한 수신 장치(300)의 요청에 의해 전송될 수 있다.

도 2를 다시 참조하면, 수신 장치(300)는 송신 빔 검지 모듈(310), 객체 빔 검지 모듈(320), 통신부(330) 및 수신 제어부(340)를 포함할 수 있다.

송신 빔 검지 모듈(310)은 송신 장치(200)로부터 직접 전송되는 빔을 검출할 수 있다. 직접 전송된 빔은 상술한 바와 같이, 송신 장치(200)의 빔이 타겟에 반사없이 송신 장치(200)로부터 송신 빔 검지 모듈(310)이 직접 수신 하는 빔을 의미할 수 있다. 본 명세서에서는 상술한 직접 전송된 빔이 송신 빔으로 지칭되며, 직접 전송된 빔 및 송신 빔은 혼용하여 서술될 수 있다. 직접 전송된 빔은 수신 장치(300)가 타겟(400)에서 반사된 빔을 수신한 빔과 관련된 신호로서 트리거 신호와 빔 스캔 정보로 인식될 수 있다. 트리거 신호는 타겟(400)에서 반사되어 수신되는 객체 빔 관련 정보를 분석을 개시하는 신호이며, 수신 장치(300)에서 내부 트리거로 작용할 수 있다. 여기서, 객체 빔은 송신 장치(200)의 빔이 이동 디바이스(500)의 주변 타겟(400)들에서 반사되어 수신되는 빔일 수 있다. 트리거 신호를 통해 타겟(400)에서 반사되어 수신되는 객체 빔 관련 정보를 분석하여 타겟까지의 거리를 라이다용 수신장치(300)을 통해 알아낼 수 있다

또한, 트리거 신호는 라이다 데이터를 생성하는데 필요한 참조 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, 트리거 신호는 수신 제어부(340)에 의해 분석되어, 빔 트리거 정보는 트리거 신호로부터 획득될 수 있다. 빔 트리거 정보는 트리거 신호의 수신 시간, 송신 빔의 파장 정보 등을 포함할 수 있다.

또한, 송신 빔 감지 모듈 (310)은 어레이 고속 디텍터 또는 4분할 고속 디텍터로 구성될 경우, 송신 장치(200)로부터 출사되는 빔으로부터 트리거 신호 정보, 빔의 주사 방향, 빔의 각도 등의 데이터를 획득할 수 있다. 즉, 송신 빔 검지 모듈(310)은 송신 빔의 주사 방향, 송신 빔의 각도, 송신 빔의 출사 위치, 송신 빔의 출사 시간 또는 송신 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 식별할 수 있다. 송신 빔으로부터 취득되는 정보는 상기 주사 방향, 상기 각도. 상기 출사 위치, 상기 출사 시간 또는 상기 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함하는 빔 스캔 정보일 수 있다. 빔 스캔 정보는 송신 빔 검지 모듈(310)에서 송신 빔의 각도 변화 정보를 얻을 수 있다. 구체적으로, 각도 변화를 통해 타겟(400)에서 반사되어 수신되는 객체 빔 관련 정보를 분석함으로써, 타겟(400)에서 반사되어 라이다용 수신 장치(300)에서 수신되는 객체의 이미지가 구성될 수 있다. 이에 의해, 통신부(330) 없이도, 타겟(400)에서 반사되는 신호와 송신빔 감지 모듈(310)에 의해 획득되는 데이터를 통해, 3차원 라이다 신호가 구성될 수 있다.

다른 예로, 송신 빔 검지 모듈(310)은 생략될 수 있으며, 빔 트리거 정보는 송신 장치(200)로부터 전달될 수 있다. 예를 들어, 수신 제어부(340)는 복수의 송신 장치(200)로부터 수신된 빔 트리거 정보 중 수신된 객체 빔과 동일한 파장 정보를 갖는 빔 트리거 정보를 선별할 수 있다. 빔 트리거 정보는 예컨대 빔의 파장 정보, 빔의 주사 시간 및 송신 장치(200)의 빔 스캐닝 정보를 포함할 수 있다.

또한, 송신 빔 검지 모듈(320)이 생략되거나 송신 빔 검지 모듈(320)의 디텍터가 단일 센서 기반의 광각 디텍터로 구성는 경우, 수신 제어부(340)는 요청 또는 송신 장치(200)의 브로드캐스트에 의해, 객체 빔과 관련된 송신 장치(200)로부터 빔 스캔 정보를 수신할 수 있다. 수신 제어부(340)는 복수의 송신 장치(200)로부터 수신된 빔 스캔 정보 중 수신된 객체 빔과 동일한 파장 정보를 갖는 빔 스캔 정보를 선별할 수 있다. 빔 스캔 정보는 트리거 신호 정보, 빔의 주사 방향, 빔의 각도 및 빔의 출사 위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다

송신 빔 검지 모듈(310)은 송신 빔을 용이하게 검출하도록, 도 5에 예시된 바와 같이, 이동 디바이스(500)의 이동 방향을 기준으로 이동 디바이스(500)의 후방에서 송신 빔을 검출하도록 제공될 수 있다. 도 5는 본 개시의 실시예에 따른 라이다용 수신 장치가 이동 디바이스에 탑재된 형태를 예시한 도면이다.

객체 빔 검지 모듈(320)은 송신 장치(200)에서 출사된 빔이 이동 디바이스(500) 전방의 타겟(400)으로부터 반사된 객체 빔을 검출하도록 구성될 수 있다. 객체 빔 검지 모듈(320)은 수신된 객체 빔에서의 광의 세기를 계측하고, 객체 빔의 수신 시간을 기록할 수 있다. 도2를 참조하면, 객체 빔 검지 모듈(320)은 객체 빔이 입사되는 렌즈(322) 및 입사된 객체 빔을 검출하는 디텍터(324)를 포함할 수 있다. 객체 빔 검지 모듈(320)은 렌즈(322) 및 디텍터(324) 사이에 필터를 더 포함할 수도 있다. 객체 빔 검지 모듈은 객체 빔을 용이하게 검지하도록, 도 5에 예시된 바와 같이, 이동 디바이스(500)의 이동 방향을 기준으로 이동 디바이스(500)의 전방에서 객체 빔을 검출하도록 설치될 수 있다.

디텍터(324)는 일례로, 객체 빔의 주사 방향, 객체 빔의 각도 및 객체 빔의 출사 위치 중 적어도 하나를 식별할 수 있다. 이를 위해, 디텍터(324)는 예컨대 어레이 고속 디텍터 또는 4분할 고속 디텍터를 사용할 수 있다. 다른 예로, 디텍터(324)는 단일 센서 기반의 광각 디텍터로 구성될 수 있다. 이 경우, 디텍터(324)는 객체 빔을 수신하더라도 상기 주사 방향, 상기 각도, 상기 출사 위치 등을 확인할 수 없다.

통신부(330)는 빔 수신 이외의 다양한 신호 및 정보를 외부 장치와 무선으로 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(330)는 라이다 데이터를 생성하는데 참조하는 참조 정보를 송신 장치(200)로부터 수신하거나, 관리 시스템 또는 각 송신 장치(200)와 다양한 정보, 예컨대 각 송신 장치(200)에서 출력되는 빔의 파장 정보, 각 송신 장치(200)의 식별 정보 등을 송수신할 수 있다. 참조 정보는 상술한 빔 스캔 정보, 빔 트리거 정보 등일 수 있다.

수신 제어부(340)는 송신되는 빔과 관련된 정보 및 수신된 객체 빔의 신호에 기초하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다. 라이다 데이터는 이동 디바이스(500) 주변의 타겟(400)과의 거리 및 주변 환경의 3차원 이미지일 수 있다.

수신 제어부(340)는 송신 장치(200)가 복수인 경우, 송신 장치 별로 수신된 빔들 중 임계값 이상의 강도를 갖는 빔을 빔과 관련된 신호로 선택할 수 있다. 구체적으로, 송신 빔 검지 모듈(310)을 통해 입력된 복수의 송신 빔들 중 임계값 이상의 강도를 송신 빔을 트리거 신호로 선택할 수 있다. 아울러, 수신 제어부(340)는 객체 빔 검지 모듈(320)로 수신된 복수의 객체 빔들 중, 선택된 송신 빔과 동일한 파장의 객체 빔을 최종 수신하도록 제어할 수 있다. 다른 예로, 송신 빔 검지 모듈(310)이 생략된 경우, 수신 제어부(340)는 객체 빔 검지 모듈(320)로 수신된 복수의 객체 빔들 중, 임계값 이상의 강도를 갖는 객체 빔을 최종 수신하도록 제어할 수 있다. 또 다른 예로, 복수의 빔들이 임계값 이상의 강도를 갖는 경우, 수신 제어부(340)는 최대 강도의 빔을 이용하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다.

수신 제어부(340)는 트리거 신호를 이용하여 빔 트리거 정보를 획득할 수 있다. 송신 빔 검지 모듈(310)이 어레이 고속 디텍터 또는 4분할 고속 디텍터를 이용하는 경우, 수신 제어부(340)는 디텍터(324)를 통해 식별된 송신 빔의 주사 방향, 송신 빔의 각도 및 송신 빔의 출사 위치에 기반하여 빔 스캔 정보를 취득할 수 있다. 수신 제어부(340)는 빔 스캔 정보, 빔 트리거 정보, 객체 빔의 수신 시간 및 객체 빔의 광 세기에 기초하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로, 수신 제어부(340)는 트리거 신호와 객체 빔 간의 수신 시간 차이 및 빔 스캔 정보를 이용하여, 타겟(400)과의 거리를 계측하고, 계측된 거리 및 각도 변화를 토대로 3차원 이미지를 생성할 수 있다.

다른 예로, 수신 제어부(340)는 객체 빔과 관련된 송신 장치(200)로부터 빔 스캔 정보를 획득하도록 제어하고, 획득된 빔 스캔 정보, 트리거 신호, 객체 빔 간의 수신 시간 차이 및 광 세기에 기초하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 빔 스캔 정보는 빔의 주사 방향, 빔의 각도 및 빔의 출사 위치일 수 있다.

또 다른 예로, 통신부(230)를 통해 빔 트리거 정보를 수신한 경우, 수신 제어부(340)는 적어도 빔 트리거 정보, 빔 스캔 정보, 객체 빔의 수신 시간 및 광 세기를 기반으로, 라이다 데이터를 생성할 수 있다. 송신 빔에 따른 트리거 신호를 수신하고 추가로 빔 트리거 정보를 수신하면, 수신 제어부(340)는 전술한 정보와 함께 트리거 신호의 수신 시간을 고려하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다.

한편, 수신 제어부(340)는 기 수신된 빔(또는 객체 빔)의 강도가 임계값 미만이고, 기 수신된 빔의 송신 장치와 다른 송신 장치로부터 신규 수신된 빔의 강도가 임계값 이상인 경우, 기 수신된 빔에서 신규 수신된 빔으로 송신 빔을 변경하여 수신할 수 있다. 수신 제어부(340)는 변경된 송신 빔 및 해당 객체 빔으로부터 취득되는 정보에 기초하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다.

도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 개시의 실시예에 따른 라이다 시스템의 동작에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 6은 본 개시의 실시예에 따른 라이다 시스템의 동작에 관한 순서도이다. 도 7은 본 개시의 실시예에 따른 라이다 시스템의 구현을 예시한 도면이다.

이하에서는, 라이다용 수신 장치(300a, 300b)가 송신 빔 검지 모듈(310)을 구비하고, 송신 빔 검지 모듈(310)은 송신 빔의 주사 방향, 송신 빔의 각도 및 송신 빔의 출사 위치 중 적어도 하나를 식별하는 것을 상정하여, 동작 과정이 서술된다.

용이한 이해를 위해, 도 6에 따른 동작 과정은 도 7에 예시된 상황에 기반하고 있다. 도 7은 도로 상에 설치된 고정형 라이다용 송신 장치(200a, 200b)와 주행하는 복수의 이동 디바이스(500a, 500b), 예컨대 복수 차량에 설치된 라이다용 수신 장치를 예시하고 있다. 송신 장치(200a, 200b)는 도로 위에서 이동 디바이스(500a, 500b)로 빔을 전송하도록, 도로 시설물의 상부에 설치될 수 있다. 복수의 이동 디바이스(500a, 500b)는 주행하는 도로에서 송신 장치(200a, 200b)의 레이저 펄스 광원에 기반한 빔을 동시에 수신할 수 있다.

송신 장치들(200a, 200b) 간의 거리는 각 송신 장치(200)의 레이저 출력 파워 및 펄스 반복률에 따라 결정될 수 있다. 이에 따라, 각 송신 장치(200a, 200b)의 전술한 사항에 따라 적절한 테스트를 통해 송신 장치들(200a, 200b)간의 이격 거리가 결정될 수 있다. 각 송신 장치(200a, 200b)는 이동 디바이스의 진행 방향(또는 주행 방향)을 따라 빔을 조사하고 빔의 각도는 도로 사정에 따라 조정될 수 있다. 도로가 교차하는 지점에서, 송신 장치(200a, 200b)로부터 출력되는 빔의 파장이 상이하도록 설정함으로써, 빔들 간의 신호 간섭을 회피할 수 있다. 또한, 송신 장치(200a, 200b)로부터 출력되는 빔의 방향이나 각도는 도로 사정에 따라 조정될 수 있다.

도 6을 참조하면, 이동 디바이스(500a)는 수신 장치(300a)의 송신 빔 검지 모듈(310)을 통해, 복수의 송신 장치(200a, 200b)로부터 전송되는 서로 다른 파장의 복수의 송신 빔을 수신할 수 있다(S105).

이동 디바이스(500a)는 송신 장치(200a, 200b)에서 출사되는 레이저 빔을 후방에 설치된 송신 빔 검지 모듈(310)을 통해 수광할 수 있다.

다음으로, 수신 장치(300a)의 수신 제어부(340)는 복수의 송신 빔 중 임계값 이상의 강도를 갖는 송신 빔을 선택하여 트리거 신호로 인식할 수 있다(S110).

임계값 이상의 강도를 갖는 송신 빔이 복수인 경우, 수신 제어부(340)는 예를 들어, 최대 강도의 송신 빔을 최종 수신할 수 있다. 수신 제어부(340)는 최종의 송신 빔이 수신되는 시점을 기준으로, 내부 트리거를 연동시킬 수 있다.

이어서, 수신 제어부(340)는 트리거 신호에 기반하여 빔 트리거 정보를 취득할 수 있다(S115).

트리거 신호는 송신 빔 후에 수신되는 객체 빔 관련 정보를 분석을 개시하는 신호이며, 수신 장치(300a)에서 내부 트리거로 작용할 수 있다. 수신 제어부(340)는 트리거 신호를 분석하여, 라이다 데이터를 생성하는데 참조되는 빔 트리거 정보를 획득할 수 있다. 빔 트리거 정보는 트리거 신호의 수신 시간, 송신 빔의 파장 정보 등을 포함할 수 있다.

도 6의 예와 다른 예로, 빔 트리거 정보는 송신 장치(200a)로부터 전달될 수 있다. 예를 들어, 수신 제어부(340)는 복수의 송신 장치(200a, 200b)로부터 수신된 빔 트리거 정보 중 후속 단계에서 수신된 객체 빔과 동일한 파장 정보를 갖는 빔 트리거 정보를 선별할 수 있다. 빔 트리거 정보는 예컨대 빔의 파장 정보, 빔의 주사 시간 및 송신 장치(200)의 위치 정보를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 트리거 신호를 수신하더라도, 수신 제어부(340)는 라이다 데이터의 정확한 생성을 위해, 빔 트리거 정보를 추가로 송신 장치(200a)로부터 수신할 수도 있다.

계속해서, 수신 장치(300a)의 객체 빔 검지 모듈(320)은 송신 빔과 동일한 파장의 객체 빔을 수신하고, 수신 제어부(340)는 송신 빔으로부터 빔 스캔 정보를 획득할 수 있다(S120).

본 개시는 송신 빔 검지 모듈(310)의 디텍터가 어레이 고속 디텍터 또는 4분할 고속 디텍터로 구성되어, 송신 빔 검지 모듈(310)이 송신 빔의 주사 방향, 송신 빔의 각도 및 송신 빔의 출사 위치 중 적어도 하나를 식별할 수 있다. 수신 제어부(340)는 식별된 주사 방향, 각도 및 출사 위치에 기반하여 빔 스캔 정보를 획득할 수 있다.

도 6의 예와 다른 예로, 송신 빔 검지 모듈(320)의 디텍터는 단일 센서 기반의 광각 디텍터로 구성될 수 있다. 이 경우, 디텍터는 송신 빔을 수신하더라도 상기 주사 방향, 상기 각도, 상기 출사 위치 등을 확인할 수 없다. 이 경우, 수신 제어부(340)는 요청 또는 송신 장치(200)의 무선 송신에 의해, 객체 빔과 관련된 송신 장치(200)로부터 빔 스캔 정보를 수신할 수 있다.

다음으로, 수신 제어부(340)는 빔 스캔 정보, 빔 트리거 정보 및 객체 빔의 수신 시간에 기초하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다(S125).

수신 제어부(340)는 트리거 신호를 기준으로, 현재 이동 디바이스(500)가 위치한 지점에서 이동 디바이스(500)의 전방에 배치된 객체 빔 검지 모듈(320)로부터 수신된 객체 빔과 트리거 신호 간의 시간 차이를 계산함으로써, 객체 빔이 반사된 타겟(400)까지 거리를 산출할 수 있다.

수신 제어부(340)는 객체 빔과 트리거 신호를 연계하여 시간차를 계산하고, 디텍터(324)로 식별된 빔의 위치에 따른 각도 변화를 확인함으로써, 주변 환경의 3차원 이미지를 생성할 수 있다.

이후, 이동 디바이스(300a)가 주행하여 송신 장치(200a)로부터 멀어져 다른 송신 장치(200b)를 통과하면, 송신 장치(200a)의 송신 빔 및/또는 객체 빔의 강도가 임계값 이하로 저하될 수 있다. 이 경우, 송신 장치(200a)로부터 수신된 송신 빔(또는 객체 빔)의 강도가 임계값 미만이고, 수신 제어부(340)는 다른 송신 장치(200b)로부터 신규 수신된 빔의 강도가 임계값 이상인 경우, 송신 장치(200a)의 빔에서 다른 송신 장치(200b)의 빔으로 송신 빔을 변경하여 수신할 수 있다. 수신 제어부(340)는 변경된 송신 빔 및 해당 객체 빔으로부터 취득되는 정보에 기초하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다.

본 개시에 따르면, 라이다 시스템(100)을 구성하는 라이다용 송신 및 수신 장치(200, 300)를 각각 독립적 단위의 장치(apparatus)로 구성하여 별개의 물체에 물리적으로 이격되도록 설치할 수 있다. 그 결과, 다수의 이동 디바이스(500)에 탑재된 수신 장치(300)가 이동 디바이스(500) 주변의 물체에 별개로 설치된 고가의 송신 장치의 빔 신호 및 스캔 신호를 공유할 수 있다. 이에 따라, 송신 기능으로 인한 라이다 시스템의 제작 비용을 절감함과 아울러서, 기존 시스템과 동일한 라이다 데이터를 획득할 수 있다.

수신 장치(300)가 송신 장치(200)와 분리되어 운용되더라도, 수신 장치(300)는 송신 장치(200)의 빔 신호를 직접 수신하거나, 무선 통신을 통해 수신되는 빔 트리거 정보를 통해, 빔 신호의 발산 시간을 확인할 수 있다. 수신 장치(300)는 타겟(400)으로부터 반사되어 수신되는 객체 빔의 각도, 방향을 식별하거나, 무선 통신을 통해 수신된 빔 스캔 정보에 기반하여, 객체 빔의 위치 패턴을 취득할 수 있다. 따라서, 본 개시에 따른 라이다 시스템(100)은 기존의 송신 및 수신 모듈을 단일 하우징에 수용하는 기존의 라이다 장치와 실질적으로 동일한 성능으로, 라이다 데이터를 생성할 수 있다.

본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시의 다양한 실시 예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시 예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.

또한, 본 개시의 다양한 실시 예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

본 개시의 범위는 다양한 실시 예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.

Claims

물체에 고정되는 라이다용 송신 장치와 분리되며 이동 디바이스에 설치되는 라이다용 수신 장치에 있어서,
상기 라이다 송신 장치로부터 송신되는 빔이 상기 이동 디바이스의 주변 객체에 반사되어 수신되는 객체 빔을 검출하는 객체 빔 검지 모듈; 및
상기 송신되는 빔과 관련된 정보 및 상기 객체 빔의 신호에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는 수신 제어부를 포함하는 라이다용 수신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 라이다 송신 장치의 상기 빔 중 상기 라이다용 수신 장치로 직접적으로 전송되는 빔을 송신 빔으로 검출하는 송신 빔 검지 모듈을 더 포함하되,
상기 송신 빔 검지 모듈은 상기 송신 빔의 주사 방향, 상기 송신 빔의 각도 상기 송신 빔의 출사 위치, 상기 송신 빔의 출사 시간 또는 상기 송신 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 식별하되, 상기 송신 빔으로부터 취득되는 정보는 상기 주사 방향, 상기 각도, 상기 출사 위치, 상기 출사 시간 또는 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함하는 빔 스캔 정보인, 라이다용 수신 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 수신 제어부는 상기 송신 빔을 트리거 신호로 인식하여, 상기 송신 빔으로부터 취득되는 상기 빔 스캔 정보, 상기 트리거 신호 및 상기 객체 빔의 신호를 참조하여 상기 라이다 데이터를 생성하고, 상기 트리거 신호는 상기 객체 빔의 신호에 대한 분석을 개시하는 신호임과 아울러서 상기 송신 빔의 파장 정보를 포함하는, 라이다용 수신 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 송신 빔 검지 모듈은 상기 이동 디바이스의 이동 방향을 기준으로 상기 이동 디바이스의 후방에서 상기 송신 빔을 검출하도록 제공되고, 상기 객체 빔 검지 모듈은 상기 이동 디바이스의 전방에서 상기 객체 빔을 검출하도록 제공되는, 라이다용 수신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송신되는 빔과 관련되는 정보는 상기 라이다 송신 장치로부터 상기 라이다 수신 장치의 통신부를 통해 전송되는 빔 스캔 정보이며, 상기 수신 제어부는 상기 빔 스캔 정보 및 상기 객체 빔의 신호를 참조하여 상기 라이다 데이터를 생성하고, 상기 빔 스캔 정보는 상기 빔의 주사 방향, 상기 빔의 각도, 상기 빔의 출사 위치 또는 상기 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함하는, 라이다용 수신 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 송신되는 빔과 관련된 정보는 상기 라이다 송신 장치로부터 상기 라이다 수신 장치의 통신부를 통해 전송되는 빔 트리거 정보를 더 포함하며, 상기 수신 제어부는 상기 빔 스캔 정보, 상기 빔 트리거 정보 및 상기 객체 빔의 신호를 참조하여 상기 라이다 데이터를 생성하고, 상기 빔 트리거 정보는 상기 빔의 주사 시간 및 상기 빔의 파장을 포함하는, 라이다용 수신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 수신 제어부는 상기 객체 빔의 신호에 기초하여, 상기 객체 빔에 따른 광의 세기 및 상기 객체 빔의 수신 시간을 획득하고, 상기 광의 세기, 상기 수신 시간 및 상기 송신되는 빔과 관련되는 정보에 기반하여 상기 라이다 데이터를 생성하는, 라이다용 수신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 라이다 송신 장치가 복수인 경우, 상기 라이다 송신 장치 별로 상이한 파장의 빔이 출력되며, 상기 수신 제어부는 상기 라이다 송신 장치 별로 수신된 빔들 중 임계값 이상의 강도를 갖는 빔을 상기 송신되는 빔과 관련된 정보로 선택하는, 라이다용 수신 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 수신 제어부는 기 수신된 빔의 강도가 상기 임계값 미만이고, 상기 기 수신된 빔을 출력하는 라이다 송신 장치와 다른 라이다 송신 장치로부터 신규 수신된 빔의 강도가 임계값 이상인 것에 응답하여, 상기 기 수신된 빔에서 상기 신규 수신된 빔으로 상기 송신되는 빔과 관련된 정보를 변경하고, 상기 변경된 정보 및 상기 신규 수신된 빔에 의해 반사되어 수신되는 객체 빔으로부터 취득되는 신호에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는, 라이다용 수신 장치.
이동 디바이스에 설치되는 라이다용 수신 장치와 분리되며 고정물에 고정되는 라이다용 송신 장치에 있어서,
광을 출력하는 광을 광 출사 모듈;
상기 출력된 광을 외부를 향하여 빔으로 주사하는 빔 스캐너: 및
복수 파장 중 어느 하나의 파장의 광을 상기 빔 스캐너로 출력하도록 상기 광 출사 모듈을 제어하는 송신 제어부를 포함하는 라이다용 송신 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 라이다용 송신 장치가 복수이며 상호 이격되어 고정된 경우, 상기 송신 제어부는 상기 이격된 라이다용 송신 장치에서 주사된 빔의 파장과 상이한 파장의 광을 출력하도록 상기 광 출사 모듈을 제어하는, 라이다용 송신 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 송신 제어부는 상기 복수의 파장 중 적어도 2개의 파장의 광을 교번하여 출력하도록 상기 광 출사 모듈을 제어하는, 라이다용 송신 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 광 출사 모듈은,
복수의 소스 광원;
상기 소스 광원의 각각과 결합되며, 상기 복수 파장 별로 제공되어, 상기 소스 광원의 광을 증폭하는 제 1 광증폭단;
상기 소스 광원의 상기 광을 증폭하기 위해 펌핑 광을 상기 광에 부가하는 펌핑 광원; 및
상기 복수 파장 별로 제공되고, 상기 증폭된 광 및 상기 펌핑 광을 입력시켜 상기 증폭된 광을 재증폭하며 상기 빔 스캐너로 출력하는 제 2 광증폭단을 포함하는, 라이다용 송신 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 송신 제어부는 상기 라이다 수신 장치가 수신하는 상기 빔에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는데 참조하는 빔 스캔 정보를 상기 라이다 수신 장치로 전송하고, 상기 빔 스캔 정보는 상기 빔의 주사 방향, 상기 빔의 각도, 상기 빔의 출사 위치, 상기 빔의 출사 시간 또는 상기 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함하는, 라이다용 송신 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 송신 제어부는 상기 라이다 수신 장치가 수신하는 상기 빔에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는데 참조하는 빔 트리거 정보를 상기 라이다 수신 장치로 전송하고, 상기 빔 트리거 정보는 상기 빔의 주사 시간 및 상기 빔의 파장 정보를 포함하는, 라이다용 송신 장치.
상호 분리되어 운용되는 적어도 하나의 라이다용 송신 장치 및 라이다용 수신 장치를 포함하는 라이다 시스템으로서,
상기 라이다용 송신 장치는 고정물에 고정되도록 설치되며,
광을 출력하는 광을 광 출사 모듈;
상기 출력된 광을 외부를 향하여 빔으로 주사하는 빔 스캐너, 및
상기 광 출사 모듈 및 상기 빔 스캐너를 제어하는 송신 제어부를 구비하고,
상기 라이다용 수신 장치는 이동 디바이스에 설치되며,
상기 라이다 송신 장치로부터 송신되는 빔이 상기 이동 디바이스의 주변 객체에 반사되어 수신되는 객체 빔을 검출하는 객체 빔 검지 모듈; 및
상기 송신되는 빔과 관련된 정보 및 상기 객체 빔의 신호에 기초하여 라이다 데이터를 생성하는 수신 제어부를 포함하는 라이다 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 라이다 송신 장치의 상기 빔 중 상기 라이다용 수신 장치로 직접적으로 전송되는 빔을 송신 빔으로 검출하는 송신 빔 검지 모듈을 더 포함하되,
상기 송신 빔 검지 모듈은 상기 송신 빔의 주사 방향, 상기 송신 빔의 각도, 상기 송신 빔의 출사 위치, 상기 송신 빔의 출사 시간 또는 상기 송신 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 식별하되, 상기 송신 빔으로부터 취득되는 정보는 상기 주사 방향, 상기 각도, 상기 출사 위치, 상기 출사 시간 또는 상기 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함하는 빔 스캔 정보인, 라이다 시스템.
제 17 항에 있어서,
상기 수신 제어부는 상기 송신 빔을 트리거 신호로 인식하여, 상기 송신 빔으로부터 취득되는 상기 빔 스캔 정보, 상기 트리거 신호 및 상기 객체 빔의 신호를 참조하여 상기 라이다 데이터를 생성하고, 상기 트리거 신호는 상기 객체 빔의 신호에 대한 분석을 개시하는 신호임과 아울러서 상기 송신 빔의 파장 정보를 포함하는, 라이다 시스템.
제 15 항에 있어서,
상기 송신되는 빔과 관련되는 정보는 상기 라이다 송신 장치로부터 상기 라이다 수신 장치의 통신부를 통해 전송되는 빔 스캔 정보 및 빔 트리거 정보이며, 상기 수신 제어부는 상기 빔 스캔 정보, 상기 빔 트리거 정보 및 상기 객체 빔의 신호를 참조하여 상기 라이다 데이터를 생성하고,
상기 빔 스캔 정보는 상기 빔의 주사 방향, 상기 빔의 각도, 상기 빔의 출사 위치 또는 상기 빔의 출사 반복률 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 빔 트리거 정보는 상기 빔의 주사 시간 및 상기 빔의 파장을 포함하는, 라이다 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 송신 제어부는 복수 파장 중 어느 하나의 파장의 광을 상기 빔 스캐너로 출력하도록 상기 광 출사 모듈을 제어하고,
상기 라이다용 송신 장치가 복수이며 상호 이격되어 고정된 경우, 상기 송신 제어부는 상기 이격된 라이다용 송신 장치에서 주사된 빔의 파장과 상이한 파장의 광을 출력하도록 상기 광 출사 모듈을 제어하는, 라이다 시스템.