WO2017051986A1 - 라이다 센서 장치 - Google Patents

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WO2017051986A1
WO2017051986A1 PCT/KR2015/012825 KR2015012825W WO2017051986A1 WO 2017051986 A1 WO2017051986 A1 WO 2017051986A1 KR 2015012825 W KR2015012825 W KR 2015012825W WO 2017051986 A1 WO2017051986 A1 WO 2017051986A1
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laser light
reflected light
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light
reflected
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PCT/KR2015/012825
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박용완
김건정
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영남대학교 산학협력단
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    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to lidar sensors.
  • the conventional lidar rotates by a certain angle after waiting a certain time to send a laser pulse and receive a signal coming back to the object. That is, the conventional lidar always waits a predetermined time for all the measurable areas, and then rotates by a predetermined angle to emit a laser pulse, so a measurement time is required in proportion to the product of latency and each resolution.
  • Embodiments of the present invention provide a lidar sensor device.
  • a transmitter for transmitting a laser light including laser light identification information corresponding to each transmission direction while changing a lidar sensor device transmission direction, and reflected light in which the laser light is reflected back to an object
  • a signal processing unit for identifying a transmission direction of laser light corresponding to the reflected light based on the laser light identification information included in the received reflected light.
  • the transmitter may transmit the laser light while changing the transmission direction regardless of whether the reflected light is received with respect to the laser light previously transmitted.
  • the laser light further includes a preamble composed of at least one pulse
  • the signal processing unit includes a distance to the object, the speed of the object, the intensity of the reflected light, and the reflected light based on the preamble included in the reflected light. At least one of the widths can be measured.
  • the signal processor may measure the distance to the object based on the reception time of the first pulse of the preamble included in the reflected light and the transmission time of the first pulse of the preamble included in the laser light corresponding to the reflected light. .
  • the signal processor may measure the intensity and the width of the reflected light based on the pulse shape of the preamble included in the reflected light.
  • the signal processor may measure the speed of the object based on the frequency of the preamble included in the reflected signal and the frequency of the preamble included in the laser light corresponding to the reflected light.
  • the laser light further includes device identification information
  • the signal processor is further configured to transmit reflected light received by the transmitter to the laser light based on the device identification information included in the reflected light received by the receiver. Whether it is reflected light can be identified.
  • the laser light further includes checksum information for checking whether the laser light identification information and the device identification information are damaged, and the signal processor includes the received reflected light using the checksum information included in the received reflected light. It may be determined whether the laser light identification information and the device identification information included in the device are damaged.
  • the lidar sensor by transmitting the laser light irrespective of whether or not the reflected light with respect to the laser light transmitted by using the laser light including the laser light identification information, it is possible to reduce the latency for distance measurement, Since a plurality of laser light generating means and reflected light receiving means are not required for the distance measurement, the cost and size of the lidar sensor can be lowered.
  • the laser light can block the mutual interference between the devices in the distance measurement using a plurality of lidar sensor device to improve the accuracy of the measurement.
  • FIG. 1 is a block diagram of a lidar sensor device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a detailed block diagram of a transmitter and a receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram of a lidar sensor device according to an embodiment of the present invention.
  • a lidar sensor device 100 includes a transmitter 110, a receiver 130, and a signal processor 150.
  • the transmitter 110 generates laser light including laser light identification information corresponding to a sending direction, and transmits the generated laser light while changing the sending direction.
  • the laser light identification information is for identifying whether the received reflected light is reflected light for the laser light sent in which direction when each laser light sent in different directions is reflected back to the object.
  • the transmitter 110 generates and transmits each laser light in a direction corresponding to each pixel of the image to be generated based on the distance measured by the lidar sensor device 100, and transmits each laser light to be transmitted. May include laser light identification information which is identification information on the emitted direction.
  • the transmitter 110 starts from the pixel coordinates (1, 1) of the image to be generated.
  • the laser light may be sent in each sending direction while changing the sending direction in a direction corresponding to each of the pixel coordinates 1280 and 720.
  • the laser light identification information included in each of the laser beams transmitted at this time may use the pixel coordinates, the transmission angle and the like corresponding to the transmission direction, but is not necessarily limited to this, lasers transmitted in different directions Any type of information may be used as long as the information can distinguish the reflected light for the lights.
  • the receiver 130 receives the reflected light reflected back to the object in the laser beam transmitted by the transmitter 110 in the transmission direction.
  • FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the transmitter 110 and the receiver 130 according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitter 110 may include an encoder 111, a laser light source 113, a reflection mirror 115, and a transmission direction controller 117.
  • the encoder 111 may generate an electrical signal for generating laser light having a Gaussian pulse type pulse and provide the generated electrical signal to the laser light source 113.
  • the encoding unit 111 may generate a bit stream including the laser light identification information, and then generate an electrical signal through modulation and encoding on the generated bit stream.
  • an optical CDMA (OCDMA) scheme may be used to modulate the generated bit stream.
  • the laser light source 113 generates laser light according to the electrical signal generated by the encoding unit 111, and the reflection mirror 115 reflects the laser light generated by the laser light source 113 to be transmitted in a specific direction. can do.
  • the sending direction control part 117 controls the reflection angle of the reflection mirror 115 according to the laser light identification information included in the laser light generated by the laser light source 113, whereby the laser light corresponds to the laser light identification information. It can be sent in the direction.
  • the transmitter 110 may transmit the laser light while changing the transmission direction regardless of whether the reflected light for the laser light transmitted in the specific direction is received by the receiver 130. .
  • the encoding unit 111 and the laser light source 113 generates a laser light including the laser light identification information, and the sending direction control unit 117 lasers in the sending direction corresponding to the laser light identification information of the generated laser light.
  • the reflection angle of the reflection mirror 115 may be controlled to reflect the light.
  • the encoder 111 and the laser light source 113 may have different laser light from the laser light previously transmitted at a predetermined time interval regardless of whether the reflected light for the previously transmitted laser light is received by the receiver 130.
  • the laser beam including the identification information is generated, and the transmission direction controller 117 may change the reflection angle of the reflection mirror 115 so that the laser light is reflected in the transmission direction corresponding to the laser light identification information of the generated laser light.
  • each reflected light received by the receiver 130 is also laser light identification information. Will have Therefore, even if the reflected light for each laser light sent in different directions is received, it is possible to identify whether the reflected light for the laser light sent in any direction. Accordingly, unlike the conventional lidar sensor, it is not necessary to delay the transmission of the laser light until the reflected light for the laser light is transmitted, thereby reducing the latency for the laser transmission and consequently the distance measurement. The time required is reduced.
  • the receiver 130 may include a focusing lens 131 for focusing the reflected light and a photodiode 133 for converting the received reflected light into an electrical signal.
  • the signal processor 150 may identify a direction in which the corresponding laser light is transmitted based on the laser light identification information included in the reflected light received by the receiver 130, and may determine the direction of the laser light transmitted in the identified transmission direction. Based on the transmission time and the reception time of the received reflected light, the distance between the entity present in the identified transmission direction can be measured.
  • each laser light generated by the transmitter 110 may include a preamble composed of one or more pulses.
  • the reflected light received by the laser light transmitted by the transmitter 110 is reflected on the object may also include a preamble, and the signal processor 150 may be configured based on the preamble included in the reflected light received by the receiver 130. At least one of the distance to the object, the speed of the object, the intensity of the reflected light, and the width of the reflected light may be measured.
  • the signal processor 150 may include a difference between a reception time of the first pulse of the preamble included in the reflected light received by the receiver 130 and a transmission time of the first pulse of the preamble included in the laser light corresponding to the received reflected light. Can be calculated.
  • the transmission time of the first pulse of the preamble included in the laser light may be, for example, the time at which the maximum value of the first pulse is transmitted, and the reception time of the first pulse of the preamble included in the reflected light is, for example. , May be the time at which the maximum value of the first pulse was received.
  • the signal processor 150 may calculate the distance to the object using the calculated time difference and the speed of light.
  • the signal processor 150 may measure the intensity and the width of the reflected light based on the pulse shape included in the reflected light received by the receiver 130.
  • the signal processor 150 may calculate, for example, the maximum value of the first pulse of the preamble included in the reflected light received by the receiver 130 as the intensity of the reflected light.
  • the measured intensity of the reflected light may be used to determine the identity of the object or the characteristics of the object.
  • the intensity of the reflected light is greatly affected by the surface texture, color, reflectance, angle of incidence, etc. of the object, and the same object is the lidar sensor device (
  • the intensity of the reflected light is greatly influenced by the distance from the lidar sensor device 100. Therefore, by using the intensity of the reflected light reflected from the object and the distance to the object, it is possible to grasp the characteristics of the object such as texture, color, reflectance, angle of incidence.
  • the signal processor 150 may measure the width of the reflected light by measuring the width of the first pulse of the preamble included in the reflected light received by the receiver 130, for example. Specifically, the signal processor 150 may, for example, between a point that is 50% of the maximum value in the rising part of the pulse in the first pulse of the preamble included in the reflected light and a point that is 50% of the maximum value in the falling part of the pulse. The distance can be calculated as the width of the reflected light. On the other hand, the width of the reflected light is affected by the tilt of the object surface. The measured reflection width can be utilized to determine the slope of the object's surface.
  • the signal processor 150 may measure the speed of the object based on, for example, the frequency of pulses of the preamble included in the reflected light received by the receiver 130. Specifically, when the laser light transmitted from the transmitter 110 is reflected back to the moving object by the Doppler effect, the frequency of the preamble pulses is changed. Accordingly, the signal processor 150 measures the frequency of the preamble pulses included in the reflected light received by the receiver 130, and measures the frequency of the object from the difference between the measured frequency and the frequency of the preamble pulses of the laser light transmitted by the transmitter 110. You can measure the speed.
  • the laser light transmitted by the transmitter 110 may further include device identification information
  • the signal processor 150 may include a device included in the reflected light received by the receiver 130. Based on the identification information, whether the received reflected light is reflected light with respect to the laser light transmitted by the transmitter 110 may be identified.
  • the device identification information may be any type of information as long as the device identification information can identify the lidar sensor device 100.
  • each lidar sensor device is a laser beam transmitted by another lidar sensor device whether the received reflected light is reflected light to the laser light sent by itself. Since it is not known whether it is reflected light to the light, interference between the lidar sensor devices occurs, and this interference eventually degrades the measurement accuracy of the lidar sensor device.
  • each lidar sensor device distances only the reflected light with respect to the radar light transmitted by itself based on the device identification information included in the received reflected light. By using the measurement or the like, interference between the lidar sensor devices can be prevented.
  • the laser light transmitted by the transmitter 110 may further include checksum information for determining whether the laser light identification information or device identification information included in the laser light is damaged.
  • the signal processor 150 may determine whether the laser light identification information or the device identification information is damaged by using the checksum information included in the reflected light. By using only the reflected light in which the identification information or the device identification information is not damaged, the measurement accuracy can be improved by using the distance measurement or the like.
  • an embodiment of the present invention may include a computer readable recording medium including a program for performing the methods described herein on a computer.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, local data files, local data structures, etc. alone or in combination.
  • the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or those conventionally available in the field of computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, magnetic-optical media such as floppy disks, and ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions are included.
  • Examples of program instructions may include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler.

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Abstract

라이다 센서 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른, 라이다 센서 장치송출 방향을 변경하면서 각각의 송출 방향에 대응하는 레이저 광 식별 정보를 포함하는 레이저 광을 송출하는 송신부, 상기 레이저 광이 개체에 반사되어 돌아오는 반사광을 수신하는 수신부 및 상기 수신된 반사광에 포함된 레이저 광 식별 정보에 기초하여 상기 반사광에 대응하는 레이저 광의 송출 방향을 식별하는 신호 처리부를 포함한다.

Description

라이다 센서 장치
본 발명의 실시예들은 라이다 센서와 관련된다.
DARPA Grand Challenge 2005에서 라이다(LIDAR)를 장착한 Stanley가 우승을 한 이후, 자율 주행 자동차에는 라이다를 필수로 장착하여 주행 가능한 공간에 대한 맵을 생성하고 있다.
차량의 안전을 향상하기 위해 최근에 도입되는 기능들은 영상 획득용 카메라와 거리 측정용 라이다나 레이다를 중심으로 다른 센서들의 기능을 복합하여 주행 상황을 인지한다.
그러나, 기존의 레이다와 라이다는 여러 동시에 동작할 경우 상호 간섭이 발생하여 있는 물체를 인식하지 못하여 없다고 판단하거나, 없는 물체를 인식하여 있다고 판단하는 경우가 발생할 수 있다.
또한, 기존의 라이다는 레이저 펄스를 송출하고 개체에 맞고 돌아오는 신호를 수신하기 위하여 일정한 시간을 대기한 후 일정 각도만큼 회전한다. 즉, 기존 라이다는 측정 가능한 모든 영역에 대하여 항상 정해진 시간을 대기한 후 일정 각도만큼 회전하여 레이저 펄스를 송출하므로 레이턴시와 각 해상도의 곱에 비례하여 측정시간이 필요하다.
본 발명의 실시예들은 라이다 센서 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 라이다 센서 장치송출 방향을 변경하면서 각각의 송출 방향에 대응하는 레이저 광 식별 정보를 포함하는 레이저 광을 송출하는 송신부, 상기 레이저 광이 개체에 반사되어 돌아오는 반사광을 수신하는 수신부 및 상기 수신된 반사광에 포함된 레이저 광 식별 정보에 기초하여 상기 반사광에 대응하는 레이저 광의 송출 방향을 식별하는 신호 처리부를 포함한다.
상기 송신부는, 기 송출된 레이저 광에 대한 반사광의 수신 여부와 무관하게 상기 송출 방향을 변경하면서 상기 레이저 광을 송출할 수 있다.
상기 레이저 광은, 적어도 하나의 펄스로 구성된 프리앰블을 더 포함하고, 상기 신호 처리부는, 상기 반사광에 포함된 프리앰블에 기초하여 상기 개체까지의 거리, 상기 개체의 속도, 상기 반사광의 강도, 상기 반사광의 폭 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
상기 신호 처리부는, 상기 반사광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 수신 시간 및 상기 반사광에 대응하는 레이저 광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 송신 시간에 기초하여 상기 개체까지의 거리를 측정할 수 있다.
상기 신호 처리부는, 상기 반사광에 포함된 프리앰블의 펄스 모양에 기초하여 상기 반사광의 강도 및 폭을 측정할 수 있다.
상기 신호 처리부는, 상기 반사 신호에 포함된 프리앰블의 주파수 및 상기 반사광에 대응하는 레이저 광에 포함된 프리앰블의 주파수에 기초하여 상기 개체의 속도를 측정할 수 있다.
상기 레이저 광은, 디바이스 식별 정보를 더 포함하고, 상기 신호 처리부는, 상기 수신부로 수신된 반사광에 포함된 디바이스 식별 정보에 기초하여 상기 수신부로 수신된 반사광이 상기 송신부에 의해 송출된 레이저 광에 대한 반사광인지 여부를 식별할 수 있다.
상기 레이저 광은, 상기 레이저 광 식별 정보 및 상기 디바이스 식별 정보의 손상 여부를 체크하기 위한 체크섬 정보를 더 포함하고, 상기 신호 처리부는, 상기 수신된 반사광에 포함된 체크섬 정보를 이용하여 상기 수신된 반사광에 포함된 레이저 광 식별 정보 및 디바이스 식별 정보의 손상 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 레이저 광 식별 정보를 포함하는 레이저 광을 이용하여 송출된 레이저 광에 대한 반사광의 수신 여부와 무관하게 레이저 광을 송출함으로써, 거리 측정을 위한 레이턴시를 줄일 수 있으며, 거리 측정을 위해 다수의 레이저 광 생성 수단과 반사광 수신 수단이 요구되지 않으므로, 라이다 센서의 가격과 크기를 낮출 수 있다.
나아가, 레이저 광이 디바이스 식별 정보를 포함하도록 함으로써, 복수의 라이다 센서 장치를 이용한 거리 측정 시 장치 간의 상호 간섭을 차단하여 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 장치의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부 및 수신부의 상세 구성도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이다 센서 장치(100)는 송신부(110), 수신부(130), 신호 처리부(150)를 포함한다.
송신부(110)는 송출 방향에 대응하는 레이저 광 식별 정보를 포함하는 레이저 광을 생성하고, 송출 방향을 변경하면서 생성된 레이저 광을 송출한다. 이때, 레이저 광 식별 정보는 상이한 방향으로 송출된 각각의 레이저 광이 개체에 반사되어 돌아오는 경우, 수신된 반사광이 어떤 방향으로 송출된 레이저 광에 대한 반사광인지 여부를 식별하기 위한 것이다.
구체적으로, 송신부(110)는 라이다 센서 장치(100)에 의해 측정된 거리에 기초하여 생성될 이미지의 각 픽셀에 대응하는 방향으로 각각의 레이저 광을 생성하여 송출하며, 송출되는 각각의 레이저 광은 송출된 방향에 대한 식별 정보인 레이저 광 식별 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 라이다 센서 장치(100)에 의해 측정된 거리에 기초하여 생성될 이미지의 해상도가 1280×720인 것으로 가정하면, 송신부(110)는 생성될 이미지의 픽셀 좌표 (1, 1)부터 픽셀 좌표 (1280, 720) 각각에 대응하는 방향으로 송출 방향을 변경하면서 각 송출 방향으로 레이저 광을 송출할 수 있다. 한편, 이때 송출되는 각각의 레이저 광에 포함되는 레이저 광 식별 정보는 예를 들어, 송출 방향에 대응하는 픽셀 좌표, 송출 각도 등을 이용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상이한 방향으로 송출된 레이저 광들에 대한 반사광을 구별할 수 있는 정보라면 어떠한 형태의 정보라도 활용될 수 있다.
한편, 수신부(130)는 송신부(110)에 의해 송신된 레이저 광이 송신된 방향에 존재하는 개체에 반사되어 돌아오는 반사광을 수신한다.
구체적으로, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신부(110) 및 수신부(130)의 상세 구성도이다.
도 2를 참조하면, 송신부(110)는 인코딩부(111), 레이저 광원(113), 반사 거울(115) 및 송출 방향 제어부(117)를 포함할 수 있다.
인코딩부(111)는 가우시안 펄스 형태의 펄스를 가지는 레이저 광을 생성하기 위한 전기적 신호를 생성하여 레이저 광원(113)으로 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인코딩부(111)는 레이저 광 식별 정보를 포함하는 비트 스트림을 생성한 후, 생성된 비트 스트림에 대한 모듈레이션과 인코딩을 통해 전기적 신호를 생성할 수 있다. 이때, 생성된 비트 스트림에 대한 모듈레이션을 위해 예를 들어, OCDMA(Optical CDMA) 방식이 이용될 수 있다.
레이저 광원(113)은 인코딩부(111)에 의해 생성된 전기적 신호에 따라 레이저 광을 생성하며, 반사 거울(115)은 레이저 광원(113)에 의해 생성된 레이저 광을 반사하여 특정 방향으로 송출되도록 할 수 있다.
송출 방향 제어부(117)는 레이저 광원(113)에 의해 생성되는 레이저 광에 포함되는 레이저 광 식별 정보에 따라, 반사 거울(115)의 반사 각도를 제어함으로써, 레이저 광이 레이저 광 식별 정보에 대응하는 방향으로 송출되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신부(110)는 특정 방향으로 송출된 레이저 광에 대한 반사광이 수신부(130)로 수신되었는지 여부와 무관하게 송출 방향을 변경하면서 레이저 광을 송출할 수 있다.
구체적으로, 인코딩부(111)와 레이저 광원(113)은 레이저 광 식별 정보를 포함하는 레이저 광을 생성하고, 송출 방향 제어부(117)는 생성된 레이저 광의 레이저 광 식별 정보에 대응하는 송출 방향으로 레이저 광이 반사되도록 반사 거울(115)의 반사 각도를 제어할 수 있다. 이후, 인코딩부(111)와 레이저 광원(113)은 이전에 송출된 레이저 광에 대한 반사광이 수신부(130)로 수신되었는지 여부와 무관하게 기 설정된 시간 간격에 따라 기 송출된 레이저 광과 상이한 레이저 광 식별 정보를 포함하는 레이저 광을 생성하고, 송출 방향 제어부(117)는 생성된 레이저 광의 레이저 광 식별 정보에 대응하는 송출 방향으로 레이저 광이 반사되도록 반사 거울(115)의 반사 각도를 변경할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 상술한 바와 같이 송신부(110)에 의해 송출되는 각각의 레이저 광이 레이저 광 식별 정보를 가지므로, 수신부(130)로 수신되는 각각의 반사광 역시 레이저 광 식별 정보를 가지게 된다. 따라서, 상이한 방향으로 송출된 각각의 레이저 광에 대한 반사광들이 수신되더라도 어떤 방향으로 송출된 레이저 광에 대한 반사광인지 여부를 식별할 수 있게 된다. 이에 따라, 기존 라이다 센서와 달리 기 송출된 레이저 광에 대한 반사광이 수신될 때까지 레이저 광의 송출을 지연시킬 필요가 없게 되므로, 레이저 송출을 위한 레이턴시(latency)가 감소하게 되며 결과적으로 거리 측정에 요구되는 시간이 감소하게 된다.
한편, 수신부(130)는 반사광을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈(131) 및 수신된 반사광을 전기적 신호로 변환하는 포토 다이오드(133)를 포함할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 신호 처리부(150)는 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 레이저 광 식별 정보에 기초하여 대응하는 레이저 광의 송출 방향을 식별하고, 식별된 송출 방향으로 송출된 레이저 광의 송출 시간과 상기 수신된 반사광의 수신 시간에 기초하여 식별된 송출 방향에 존재하는 개체와의 거리를 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 송신부(110)에 의해 생성되는 각각의 레이저 광은 하나 이상의 펄스로 구성된 프리앰블을 포함할 수 있다. 이 경우, 송신부(110)에 의해 송출된 레이저 광이 개체에 반사되어 수신되는 반사광 역시 프리앰블을 포함하게 되며, 신호 처리부(150)는 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 프리앰블에 기초하여 개체까지의 거리, 개체의 속도, 반사광의 강도 및 반사광의 폭 중 적어도 하나를 측정할 수 있다.
구체적으로, 신호 처리부(150)는 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 수신 시간과 수신된 반사광에 대응하는 레이저 광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 송출 시간의 차이를 계산할 수 있다. 이때, 레이저 광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 송출 시간은 예를 들어, 첫 번째 펄스의 최대값이 송출된 시간일 수 있으며, 반사광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 수신 시간은 예를 들어, 첫 번째 펄스의 최대값이 수신된 시간일 수 있다. 이후, 신호 처리부(150)는 계산된 시간 차와 빛의 속도를 이용하여 개체까지의 거리를 계산할 수 있다.
한편, 신호 처리부(150)는 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 펄스 모양에 기초하여 상기 반사광의 강도 및 폭을 측정할 수 있다.
구체적으로, 신호 처리부(150)는 예를 들어, 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 최대값을 반사광의 강도로 계산할 수 있다. 이때, 측정된 반사광의 강도는 개체의 동일성 내지는 개체의 특성을 판단하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 서로 다른 개체가 라이다 센서 장치(100)로부터 동일한 거리에 있는 경우, 반사광의 강도는 개체의 표면 질감, 색상, 반사율, 입사각 등에 많은 영향을 받게 되며, 동일한 개체가 라이다 센서 장치(100)로부터 동일한 거리에 있는 경우, 반사광의 강도는 라이다 센서 장치(100)와의 거리에 많은 영향을 받게 된다. 따라서, 개체로부터 반사되는 반사광의 강도와 개체까지의 거리를 이용하면 개체의 질감, 색상, 반사율, 입사각 등의 특성을 파악할 수 있게 된다.
한편, 신호 처리부(150)는 예를 들어, 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 폭을 측정하여 반사광의 폭을 측정할 수 있다. 구체적으로, 신호 처리부(150)는 예를 들어, 반사광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스에서 펄스의 상승 부분에서 최대 값의 50%인 지점과 펄스의 하강 부분에서 최대값의 50%인 지점 사이의 거리를 반사광의 폭으로 계산할 수 있다. 한편, 반사광의 폭은 개체 표면의 기울기에 영향을 받게 되므로. 측정된 반사 폭은 개체 표면의 기울기를 파악하기 위해 활용될 수 있다.
한편, 신호 처리부(150)는 예를 들어, 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 프리앰블의 펄스들의 주파수에 기초하여 개체의 속도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 도플러 효과에 의해 송신부(110)에서 송출된 레이저 광이 움직이는 개체에 반사되어 돌아오는 경우, 프리앰블 펄스들의 주파수가 변경된다. 따라서, 신호 처리부(150)는 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 프리앰블 펄스들의 주파수를 측정하고, 측정된 주파수와 송신부(110)에 의해 송출된 레이저 광의 프리앰블 펄스들의 주파수의 차이로부터 개체의 속도를 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 송신부(110)에 의해 송출되는 레이저 광은 디바이스 식별 정보를 더 포함할 수 있으며, 신호 처리부(150)는 수신부(130)로 수신된 반사광에 포함된 디바이스 식별 정보에 기초하여 수신된 반사광이 송신부(110)에 의해 송신된 레이저 광에 대한 반사광인지 여부를 식별할 수 있다. 이때, 디바이스 식별 정보는 라이다 센서 장치(100)를 식별할 수 있는 정보라면 어떠한 형태의 정보라도 이용될 수 있다.
구체적으로, 거리 측정을 위해 복수의 라이다 센서 장치가 동시에 이용되는 경우, 각각의 라이다 센서 장치는 수신되는 반사광이 자신이 송출한 레이저 광에 대한 반사광인지 다른 라이다 센서 장치에 의해 송출된 레이저 광에 대한 반사광인지 알 수 없으므로, 라이다 센서 장치 상호 간의 간섭이 발생하게 되며 이러한 간섭은 결국 라이다 센서 장치의 측정 정확성을 저하시키게 된다. 반면, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 라이다 센서 장치를 동시에 이용하더라도 각각의 라이다 센서 장치는 수신된 반사광에 포함된 디바이스 식별 정보에 기초하여 자신이 송출한 레이더 광에 대한 반사광만을 거리 측정 등에 이용함으로써 라이다 센서 장치 상호 간의 간섭을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 송신부(110)에 의해 송출되는 레이저 광은 레이저 광에 포함된 레이저 광 식별 정보 또는 디바이스 식별 정보의 손상 여부를 판단하기 위한 체크섬 정보를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 레이저 광에 대한 반사광 역시 체크섬 정보를 포함하게 되므로, 신호 처리부(150)는 반사광에 포함된 체크섬 정보를 이용하여 레이저 광 식별 정보 또는 디바이스 식별 정보의 손상 여부를 판단할 수 있으며, 레이저 광 식별 정보 또는 디바이스 식별 정보가 손상되지 않은 반사광만을 이용하여 거리 측정 등에 이용함으로써, 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 본 명세서에서 기술한 방법들을 컴퓨터상에서 수행하기 위한 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 기록매체를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나, 또는 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상적으로 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체, 플로피 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
[부호의 설명]
100: 라이다 센서 장치
110: 송신부
111: 인코딩부
113: 레이저 광원
115: 반사 거울
117: 송출 방향 제어부
130: 수신부
131: 포커싱 렌즈
133: 포토 다이오드
150: 신호 처리부

Claims (8)

  1. 송출 방향을 변경하면서 각각의 송출 방향에 대응하는 레이저 광 식별 정보를 포함하는 레이저 광을 송출하는 송신부;
    상기 레이저 광이 개체에 반사되어 돌아오는 반사광을 수신하는 수신부; 및
    상기 수신된 반사광에 포함된 레이저 광 식별 정보에 기초하여 상기 반사광에 대응하는 레이저 광의 송출 방향을 식별하는 신호 처리부;를 포함하는 라이다 센서 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 송신부는, 기 송출된 레이저 광에 대한 반사광의 수신 여부와 무관하게 상기 송출 방향을 변경하면서 상기 레이저 광을 송출하는 라이다 센서 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 광은, 적어도 하나의 펄스로 구성된 프리앰블을 더 포함하고,
    상기 신호 처리부는, 상기 반사광에 포함된 프리앰블에 기초하여 상기 개체까지의 거리, 상기 개체의 속도, 상기 반사광의 강도, 상기 반사광의 폭 중 적어도 하나를 측정하는 라이다 센서 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 신호 처리부는, 상기 반사광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 수신 시간 및 상기 반사광에 대응하는 레이저 광에 포함된 프리앰블의 첫 번째 펄스의 송신 시간에 기초하여 상기 개체까지의 거리를 측정하는 라이다 센서 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 신호 처리부는, 상기 반사광에 포함된 프리앰블의 펄스 모양에 기초하여 상기 반사광의 강도 및 폭을 측정하는 라이다 센서 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 신호 처리부는, 상기 반사 신호에 포함된 프리앰블의 주파수 및 상기 반사광에 대응하는 레이저 광에 포함된 프리앰블의 주파수에 기초하여 상기 개체의 속도를 측정하는 라이다 센서 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 광은, 디바이스 식별 정보를 더 포함하고,
    상기 신호 처리부는, 상기 수신부로 수신된 반사광에 포함된 디바이스 식별 정보에 기초하여 상기 수신부로 수신된 반사광이 상기 송신부에 의해 송출된 레이저 광에 대한 반사광인지 여부를 식별하는 라이다 센서 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 레이저 광은, 상기 레이저 광 식별 정보 및 상기 디바이스 식별 정보의 손상 여부를 체크하기 위한 체크섬 정보를 더 포함하고,
    상기 신호 처리부는, 상기 수신된 반사광에 포함된 체크섬 정보를 이용하여 상기 수신된 반사광에 포함된 레이저 광 식별 정보 및 디바이스 식별 정보의 손상 여부를 판단하는 라이다 센서 장치.
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