KR102750638B1 - 라이다 시스템과 그 제어 방법 및 라이다 시스템을 포함한 자율 주행 시스템 - Google Patents
라이다 시스템과 그 제어 방법 및 라이다 시스템을 포함한 자율 주행 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102750638B1 KR102750638B1 KR1020190119451A KR20190119451A KR102750638B1 KR 102750638 B1 KR102750638 B1 KR 102750638B1 KR 1020190119451 A KR1020190119451 A KR 1020190119451A KR 20190119451 A KR20190119451 A KR 20190119451A KR 102750638 B1 KR102750638 B1 KR 102750638B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light source
- laser beam
- vehicle
- lidar system
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 58
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 23
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 17
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 abstract description 10
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 103
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 description 28
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 22
- 230000004044 response Effects 0.000 description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000013468 resource allocation Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 6
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 6
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 5
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 5
- 101100533725 Mus musculus Smr3a gene Proteins 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 101150071746 Pbsn gene Proteins 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 238000007630 basic procedure Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 3
- 101150096310 SIB1 gene Proteins 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 101100274486 Mus musculus Cited2 gene Proteins 0.000 description 1
- 206010057430 Retinal injury Diseases 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150096622 Smr2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 239000004984 smart glass Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
- G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
- G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
- G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED
- G02B19/0066—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED in the form of an LED array
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
- B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
- G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
- G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/484—Transmitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/483—Details of pulse systems
- G01S7/486—Receivers
- G01S7/4868—Controlling received signal intensity or exposure of sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0916—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers
- G02B27/0922—Adapting the beam shape of a semiconductor light source such as a laser diode or an LED, e.g. for efficiently coupling into optical fibers the semiconductor light source comprising an array of light emitters
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0238—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors
- G05D1/024—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using obstacle or wall sensors in combination with a laser
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
Abstract
라이다 시스템과 그 제어 방법 및 라이다 시스템을 포함한 자율 주행 시스템이 개시된다. 이 라이다 시스템은 플래쉬 모드에서 복수의 점광원들이 동시에 점등되어 면광원 형태의 레이저 빔을 발생하고, 스캔 모드에서 동시에 점등되는 점광원들의 위치가 순차적으로 이동되어 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔을 발생하는 광원 어레이; 상기 스캔 모드에서 발생되는 상기 점광원 또는 상기 선광원 형태의 레이저 빔을 이동시키는 광 스캔부; 및 상기 레이저 빔이 수신되고 활성화된 픽셀들을 통해 수신된 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환하는 수신 센서를 포함한다.
본 발명의 자율 주행 차량, 사용자 단말기 및 서버 중 하나 이상이 인공 지능(Artificail Intelligenfce) 모듈, 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), 로봇, 증강 현실(Augmented Reality, AR) 장치, 가상 현실(virtual reality, VR) 장치, 5G 서비스와 관련된 장치 등과 연계될 수 있다.
본 발명의 자율 주행 차량, 사용자 단말기 및 서버 중 하나 이상이 인공 지능(Artificail Intelligenfce) 모듈, 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), 로봇, 증강 현실(Augmented Reality, AR) 장치, 가상 현실(virtual reality, VR) 장치, 5G 서비스와 관련된 장치 등과 연계될 수 있다.
Description
본 발명은 자율 주행 시스템에 적용 가능한 라이다 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다수의 점 광원들이 개별 또는 가변 클러스터링으로 제어되는 라이다 시스템과 이를 이용한 자율 주행 시스템에 관한 것이다.
자동차는 사용되는 원동기의 종류에 따라, 내연기관(internal combustion engine) 자동차, 외연기관(external combustion engine) 자동차, 가스터빈(gas turbine) 자동차 또는 전기자동차(electric vehicle) 등으로 분류될 수 있다.
자율 주행차량(autonomous vehicle)이란 운전자 또는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차를 말하며, 자율 주행 시스템(autonomous driving system)은 이러한 자율 주행자동차가 스스로 운행될 수 있도록 모니터링하고 제어하는 시스템을 말한다.
자율 주행 시스템에서, 신속하게 목적지로 차량이 주행하도록 차량을 제어하는 기술뿐만 아니라 탑승객 또는 보행자에게 보다 안전한 주행 환경을 제공하는 기술에 대한 요구가 증대되고 있다. 이를 위하여, 자율 주행 차량은 주변 지형과 물체(object)를 빠르고 정확하게 실시간 감지(sensing)하기 위하여 다양한 센서들을 필요로 한다.
라이다(Light Imaging Detection and Ranging, RIDAR) 시스템은 레이저 광 펄스를 물체(object)에 조사하고 그 물체로부터 반사된 빛을 분석하여 물체의 크기와 배치를 감지하고 물체와의 거리를 측정할 수 있다.
본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 고출력 레이저 빔으로 인한 아이 세프티(eye safety) 문제를 개선하고, 감지 거리와 화각에 제약 문제를 개선할 수 있는 라이다 시스템과 그 제어 방법 및 라이다 시스템을 포함한 자율 주행 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 근거리 감지시 또는 차량이 저속으로 주행될 때 플래쉬 모드로 오브젝트를 스캔하여 빠르게 차량 주변의 장애물을 감지할 수 있다.
본 발명은 플래쉬 모드에서 신호 처리부의 게인을 낮추어 신호 포화 문제를 개선할 수 있다.
본 발명은 중/장거리 감지시 또는 차량의 속도가 빨라질 때 스캔 모드로 오브젝트를 감지하여 아이 세프트 문제 없이 오브젝트를 감지할 수 있고 라이다 시스템의 소비 전력을 줄일 수 있다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템은 플래쉬 모드에서 복수의 점광원들이 동시에 점등되어 면광원 형태의 레이저 빔을 발생하고, 스캔 모드에서 동시에 점등되는 점광원들의 위치가 순차적으로 이동되어 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔을 발생하는 광원 어레이; 상기 스캔 모드에서 발생되는 상기 점광원 또는 상기 선광원 형태의 레이저 빔을 이동시키는 광 스캔부; 및 상기 레이저 빔이 수신되고 활성화된 픽셀들을 통해 수신된 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환하는 수신 센서를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템의 제어 방법은 광원 어레이에 배치된 복수의 점광원들을 동시에 점등하여 상기 광원 어레이에서 면광원 형태의 레이저 빔이 발생되는 플래쉬 모드를 설정하는 단계; 상기 광원 어레이에서 동시에 점등되는 점광원들의 위치가 순차적으로 시프트되어 상기 광원 어레이에서 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔이 발생되는 스캔 모드를 설정하는 단계; 상기 광원 어레이 앞에 배치된 광 스캔부를 이용하여 상기 스캔 모드에서 발생되는 상기 점광원 또는 상기 선광원 형태의 레이저 빔을 이동시키는 단계; 및 상기 레이저 빔이 수신되는 수신 센서의 활성화된 픽셀들을 통해 상기 플래쉬 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 시스템은 상기 라이다 시스템으로부터 수신된 센서 데이터를 입력 받아, 상기 오브젝트의 정보를 차량의 움직임 제어에 반영하는 자율 주행 장치를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자율 주행 시스템에서 차량이 오브젝트를 스캔하기 위한 방법 및 장치의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 복수 개의 광원에서 발생되는 레이저 빔을 이용하여 오브젝트를 플래쉬 모드 또는 스캔 모드로 스캔함으로써, 효율적으로 오브젝트를 스캔하여 감지 거리와 화각에 제약 문제를 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 감지 거리에 따라 빔을 발생하는 점등하는 광원들의 개수를 가변하여 사람의 망막에 대한 악영항 없이 빠른 스캔 속도로 오브 젝트를 감지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
도 4는 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 기본 동작의 일 예를 예시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 제어 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 장치의 제어 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 신호 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 사용자의 이용 시나리오를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 10는 본 발명이 적용될 수 있는 V2X 통신의 예시이다.
도 11은 V2X가 사용되는 사이드링크에서의 자원 할당 방법을 예시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템의 감지 거리를 보여 주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템을 보여 주는 블럭도이다. 도 14는 신호 처리부를 상세히 보여 주는 블럭도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용하여 오브젝트를 스캔하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 도이다.
도 16은 광원 어레이와 수신 센서를 상세히 보여 주는 도면이다.
도 17은 플래쉬 모드와 스캔 모드를 보여 주는 도면이다.
도 18은 화각 조정부의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 모드를 보여 주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 모드를 보여 주는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 제어하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 22는 스캔 모드에서 레이저 빔이 스캔 각도에 따라 이동되는 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 23는 도 22에 도시된 스캔 각도별로 활성화되는 수신 센서의 픽셀들을 보여 주는 도면이다.
도 24 및 도 25는 감지 거리에 따라 활성화되는 광센서 클러스터의 크기 가변의 일 예를 보여 주는 도면들이다.
도 26은 차량의 속도에 따라 선택되는 플래쉬 모드와 스캔 모드의 제어 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 3은 5G 통신 시스템에서 사용자 단말과 5G 네트워크의 기본동작의 일 예를 나타낸다.
도 4는 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 기본 동작의 일 예를 예시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 제어 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 장치의 제어 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 신호 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 사용자의 이용 시나리오를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 10는 본 발명이 적용될 수 있는 V2X 통신의 예시이다.
도 11은 V2X가 사용되는 사이드링크에서의 자원 할당 방법을 예시한다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템의 감지 거리를 보여 주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템을 보여 주는 블럭도이다. 도 14는 신호 처리부를 상세히 보여 주는 블럭도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용하여 오브젝트를 스캔하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 도이다.
도 16은 광원 어레이와 수신 센서를 상세히 보여 주는 도면이다.
도 17은 플래쉬 모드와 스캔 모드를 보여 주는 도면이다.
도 18은 화각 조정부의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 모드를 보여 주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 모드를 보여 주는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 제어하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 22는 스캔 모드에서 레이저 빔이 스캔 각도에 따라 이동되는 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 23는 도 22에 도시된 스캔 각도별로 활성화되는 수신 센서의 픽셀들을 보여 주는 도면이다.
도 24 및 도 25는 감지 거리에 따라 활성화되는 광센서 클러스터의 크기 가변의 일 예를 보여 주는 도면들이다.
도 26은 차량의 속도에 따라 선택되는 플래쉬 모드와 스캔 모드의 제어 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 자율 주행 정보를 필요로 하는 장치 및/또는 자율 주행 차량이 필요로 하는 5G 통신(5th generation mobile communication)을 단락 A 내지 단락 G를 통해 설명하기로 한다.
A. UE 및 5G 네트워크 블록도 예시
도 1은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 시스템의 블록 구성도를 예시한다.
도 1을 참조하면, 자율 주행 모듈을 포함하는 장치(자율 주행 장치)를 제1 통신 장치로 정의(도 1의 910)하고, 프로세서(911)가 자율 주행 상세 동작을 수행할 수 있다.
자율 주행 장치와 통신하는 다른 차량을 포함하는 5G 네트워크를 제2 통신 장치로 정의(도 1의 920)하고, 프로세서(921)가 자율 주행 상세 동작을 수행할 수 있다.
5G 네트워크가 제 1 통신 장치로, 자율 주행 장치가 제 2 통신 장치로 표현될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제 1 통신 장치 또는 상기 제 2 통신 장치는 기지국, 네트워크 노드, 전송 단말, 수신 단말, 무선 장치, 무선 통신 장치, 자율 주행 장치 등일 수 있다.
예를 들어, 단말 또는 UE(User Equipment)는 차량(vehicle), 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털 방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, HMD는 머리에 착용하는 형태의 디스플레이 장치일 수 있다. 예를 들어, HMD는 VR, AR 또는 MR을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도 1을 참고하면, 제 1 통신 장치(910)와 제 2 통신 장치(920)은 프로세서(processor, 911,921), 메모리(memory, 914,924), 하나 이상의 Tx/Rx RF 모듈(radio frequency module, 915,925), Tx 프로세서(912,922), Rx 프로세서(913,923), 안테나(916,926)를 포함한다. Tx/Rx 모듈은 트랜시버라고도 한다. 각각의 Tx/Rx 모듈(915)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 전송한다. 프로세서는 앞서 살핀 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다. 보다 구체적으로, DL(제 1 통신 장치에서 제 2 통신 장치로의 통신)에서, 전송(TX) 프로세서(912)는 L1 계층(즉, 물리 계층)에 대한 다양한 신호 처리 기능을 구현한다. 수신(RX) 프로세서는 L1(즉, 물리 계층)의 다양한 신호 프로세싱 기능을 구현한다.
UL(제 2 통신 장치에서 제 1 통신 장치로의 통신)은 제 2 통신 장치(920)에서 수신기 기능과 관련하여 기술된 것과 유사한 방식으로 제 1 통신 장치(910)에서 처리된다. 각각의 Tx/Rx 모듈(925)는 각각의 안테나(926)을 통해 신호를 수신한다. 각각의 Tx/Rx 모듈은 RF 반송파 및 정보를 RX 프로세서(923)에 제공한다. 프로세서 (921)는 프로그램 코드 및 데이터를 저장하는 메모리 (924)와 관련될 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독 가능 매체로서 지칭될 수 있다.
B. 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법
도 2는 무선 통신 시스템에서 신호 송/수신 방법의 일례를 나타낸 도이다.
도 2를 참고하면, UE는 전원이 켜지거나 새로이 셀에 진입한 경우 BS와 동기를 맞추는 등의 초기 셀 탐색(initial cell search) 작업을 수행한다(S201). 이를 위해, UE는 BS로부터 1차 동기 채널(primary synchronization channel, P-SCH) 및 2차 동기 채널(secondary synchronization channel, S-SCH)을 수신하여 BS와 동기를 맞추고, 셀 ID 등의 정보를 획득할 수 있다. LTE 시스템과 NR 시스템에서 P-SCH와 S-SCH는 각각 1차 동기 신호(primary synchronization signal, PSS)와 2차 동기 신호(secondary synchronization signal, SSS)로 불린다. 초기 셀 탐색 후, UE는 BS로부터 물리 브로드캐스트 채널(physical broadcast channel, PBCH)를 수신하여 셀 내 브로드캐스트 정보를 획득할 수 있다. 한편, UE는 초기 셀 탐색 단계에서 하향링크 참조 신호(downlink reference Signal, DL RS)를 수신하여 하향링크 채널 상태를 확인할 수 있다. 초기 셀 탐색을 마친 UE는 물리 하향링크 제어 채널(physical downlink control channel, PDCCH) 및 상기 PDCCH에 실린 정보에 따라 물리 하향링크 공유 채널(physical downlink shared Channel, PDSCH)을 수신함으로써 좀더 구체적인 시스템 정보를 획득할 수 있다(S202).
한편, BS에 최초로 접속하거나 신호 전송을 위한 무선 자원이 없는 경우 UE는 BS에 대해 임의 접속 과정(random access procedure, RACH)을 수행할 수 있다(단계 S203 내지 단계 S206). 이를 위해, UE는 물리 임의 접속 채널(physical random access Channel, PRACH)을 통해 특정 시퀀스를 프리앰블로서 전송하고(S203 및 S205), PDCCH 및 대응하는 PDSCH를 통해 프리앰블에 대한 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지를 수신할 수 있다(S204 및 S206). 경쟁 기반 RACH의 경우, 추가적으로 충돌 해결 과정(contention resolution procedure)를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 과정을 수행한 UE는 이후 일반적인 상향링크/하향링크 신호 전송 과정으로서 PDCCH/PDSCH 수신(S207) 및 물리 상향링크 공유 채널(physical uplink shared Channel, PUSCH)/물리 상향링크 제어 채널(physical uplink control channel, PUCCH) 전송(S208)을 수행할 수 있다. 특히 UE는 PDCCH를 통하여 하향링크 제어 정보(downlink control information, DCI)를 수신한다. UE는 해당 탐색 공간 설정(configuration)들에 따라 서빙 셀 상의 하나 이상의 제어 요소 세트(control element set, CORESET)들에 설정된 모니터링 기회(occasion)들에서 PDCCH 후보(candidate)들의 세트를 모니터링한다. UE가 모니터할 PDCCH 후보들의 세트는 탐색 공간 세트들의 면에서 정의되며, 탐색 공간 세트는 공통 탐색 공간 세트 또는 UE-특정 탐색 공간 세트일 수 있다. CORESET은 1~3개 OFDM 심볼들의 시간 지속기간을 갖는 (물리) 자원 블록들의 세트로 구성된다. 네트워크는 UE가 복수의 CORESET들을 갖도록 설정할 수 있다. UE는 하나 이상의 탐색 공간 세트들 내 PDCCH 후보들을 모니터링한다. 여기서 모니터링이라 함은 탐색 공간 내 PDCCH 후보(들)에 대한 디코딩 시도하는 것을 의미한다. UE가 탐색 공간 내 PDCCH 후보들 중 하나에 대한 디코딩에 성공하면, 상기 UE는 해당 PDCCH 후보에서 PDCCH를 검출했다고 판단하고, 상기 검출된 PDCCH 내 DCI를 기반으로 PDSCH 수신 혹은 PUSCH 전송을 수행한다. PDCCH는 PDSCH 상의 DL 전송들 및 PUSCH 상의 UL 전송들을 스케줄링하는 데 사용될 수 있다. 여기서 PDCCH 상의 DCI는 하향링크 공유 채널과 관련된, 변조(modulation) 및 코딩 포맷과 자원 할당(resource allocation) 정보를 적어도 포함하는 하향링크 배정(assignment)(즉, downlink grant; DL grant), 또는 상향링크 공유 채널과 관련된, 변조 및 코딩 포맷과 자원 할당 정보를 포함하는 상향링크 그랜트(uplink grant; UL grant)를 포함한다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 초기 접속(Initial Access, IA) 절차에 대해 추가적으로 살펴본다.
UE는 SSB에 기반하여 셀 탐색(search), 시스템 정보 획득, 초기 접속을 위한 빔 정렬, DL 측정 등을 수행할 수 있다. SSB는 SS/PBCH(Synchronization Signal/Physical Broadcast channel) 블록과 혼용된다.
SSB는 PSS, SSS와 PBCH로 구성된다. SSB는 4개의 연속된 OFDM 심볼들에 구성되며, OFDM 심볼별로 PSS, PBCH, SSS/PBCH 또는 PBCH가 전송된다. PSS와 SSS는 각각 1개의 OFDM 심볼과 127개의 부반송파들로 구성되고, PBCH는 3개의 OFDM 심볼과 576개의 부반송파들로 구성된다.
셀 탐색은 UE가 셀의 시간/주파수 동기를 획득하고, 상기 셀의 셀 ID(Identifier)(예, Physical layer Cell ID, PCI)를 검출하는 과정을 의미한다. PSS는 셀 ID 그룹 내에서 셀 ID를 검출하는데 사용되고, SSS는 셀 ID 그룹을 검출하는데 사용된다. PBCH는 SSB (시간) 인덱스 검출 및 하프-프레임 검출에 사용된다.
336개의 셀 ID 그룹이 존재하고, 셀 ID 그룹 별로 3개의 셀 ID가 존재한다. 총 1008개의 셀 ID가 존재한다. 셀의 셀 ID가 속한 셀 ID 그룹에 관한 정보는 상기 셀의 SSS를 통해 제공/획득되며, 상기 셀 ID 내 336개 셀들 중 상기 셀 ID에 관한 정보는 PSS를 통해 제공/획득된다
SSB는 SSB 주기(periodicity)에 맞춰 주기적으로 전송된다. 초기 셀 탐색 시에 UE가 가정하는 SSB 기본 주기는 20ms로 정의된다. 셀 접속 후, SSB 주기는 네트워크(예, BS)에 의해 {5ms, 10ms, 20ms, 40ms, 80ms, 160ms} 중 하나로 설정될 수 있다.
다음으로, 시스템 정보 (system information; SI) 획득에 대해 살펴본다.
SI는 마스터 정보 블록(master information block, MIB)와 복수의 시스템 정보 블록(system information block, SIB)들로 나눠진다. MIB 외의 SI는 RMSI(Remaining Minimum System Information)으로 지칭될 수 있다. MIB는 SIB1(SystemInformationBlock1)을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH의 모니터링을 위한 정보/파라미터를 포함하며 SSB의 PBCH를 통해 BS에 의해 전송된다. SIB1은 나머지 SIB들(이하, SIBx, x는 2 이상의 정수)의 가용성(availability) 및 스케줄링(예, 전송 주기, SI-윈도우 크기)과 관련된 정보를 포함한다. SIBx는 SI 메시지에 포함되며 PDSCH를 통해 전송된다. 각각의 SI 메시지는 주기적으로 발생하는 시간 윈도우(즉, SI-윈도우) 내에서 전송된다.
도 2를 참고하여, 5G 통신 시스템에서의 임의 접속(Random Access, RA) 과정에 대해 추가적으로 살펴본다.
임의 접속 과정은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 임의 접속 과정은 네트워크 초기 접속, 핸드오버, UE-트리거드(triggered) UL 데이터 전송에 사용될 수 있다. UE는 임의 접속 과정을 통해 UL 동기와 UL 전송 자원을 획득할 수 있다. 임의 접속 과정은 경쟁 기반(contention-based) 임의 접속 과정과 경쟁 프리(contention free) 임의 접속 과정으로 구분된다. 경쟁 기반의 임의 접속 과정에 대한 구체적인 절차는 아래와 같다.
UE가 UL에서 임의 접속 과정의 Msg1로서 임의 접속 프리앰블을 PRACH를 통해 전송할 수 있다. 서로 다른 두 길이를 가지는 임의 접속 프리앰블 시퀀스들이 지원된다. 긴 시퀀스 길이 839는 1.25 및 5 kHz의 부반송파 간격(subcarrier spacing)에 대해 적용되며, 짧은 시퀀스 길이 139는 15, 30, 60 및 120 kHz의 부반송파 간격에 대해 적용된다.
BS가 UE로부터 임의 접속 프리앰블을 수신하면, BS는 임의 접속 응답(random access response, RAR) 메시지(Msg2)를 상기 UE에게 전송한다. RAR을 나르는 PDSCH를 스케줄링하는 PDCCH는 임의 접속(random access, RA) 무선 네트워크 임시 식별자(radio network temporary identifier, RNTI)(RA-RNTI)로 CRC 마스킹되어 전송된다. RA-RNTI로 마스킹된 PDCCH를 검출한 UE는 상기 PDCCH가 나르는 DCI가 스케줄링하는 PDSCH로부터 RAR을 수신할 수 있다. UE는 자신이 전송한 프리앰블, 즉, Msg1에 대한 임의 접속 응답 정보가 상기 RAR 내에 있는지 확인한다. 자신이 전송한 Msg1에 대한 임의 접속 정보가 존재하는지 여부는 상기 UE가 전송한 프리앰블에 대한 임의 접속 프리앰블 ID가 존재하는지 여부에 의해 판단될 수 있다. Msg1에 대한 응답이 없으면, UE는 전력 램핑(power ramping)을 수행하면서 RACH 프리앰블을 소정의 횟수 이내에서 재전송할 수 있다. UE는 가장 최근의 경로 손실 및 전력 램핑 카운터를 기반으로 프리앰블의 재전송에 대한 PRACH 전송 전력을 계산한다.
상기 UE는 임의 접속 응답 정보를 기반으로 상향링크 공유 채널 상에서 UL 전송을 임의 접속 과정의 Msg3로서 전송할 수 있다. Msg3은 RRC 연결 요청 및 UE 식별자를 포함할 수 있다. Msg3에 대한 응답으로서, 네트워크는 Msg4를 전송할 수 있으며, 이는 DL 상에서의 경쟁 해결 메시지로 취급될 수 있다. Msg4를 수신함으로써, UE는 RRC 연결된 상태에 진입할 수 있다.
C. 5G 통신 시스템의 빔 관리(Beam Management, BM) 절차
BM 과정은 (1) SSB 또는 CSI-RS를 이용하는 DL BM 과정과, (2) SRS(sounding reference signal)을 이용하는 UL BM 과정으로 구분될 수 있다. 또한, 각 BM 과정은 Tx 빔을 결정하기 위한 Tx 빔 스위핑과 Rx 빔을 결정하기 위한 Rx 빔 스위핑을 포함할 수 있다.
SSB를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
SSB를 이용한 빔 보고(beam report)에 대한 설정은 RRC_CONNECTED에서 채널 상태 정보(channel state information, CSI)/빔 설정 시에 수행된다.
- UE는 BM을 위해 사용되는 SSB 자원들에 대한 CSI-SSB-ResourceSetList를 포함하는 CSI-ResourceConfig IE를 BS로부터 수신한다. RRC 파라미터 csi-SSB-ResourceSetList는 하나의 자원 세트에서 빔 관리 및 보고을 위해 사용되는 SSB 자원들의 리스트를 나타낸다. 여기서, SSB 자원 세트는 {SSBx1, SSBx2, SSBx3, SSBx4, …}으로 설정될 수 있다. SSB 인덱스는 0부터 63까지 정의될 수 있다.
- UE는 상기 CSI-SSB-ResourceSetList에 기초하여 SSB 자원들 상의 신호들을 상기 BS로부터 수신한다.
- SSBRI 및 참조 신호 수신 전력(reference signal received power, RSRP)에 대한 보고와 관련된 CSI-RS reportConfig가 설정된 경우, 상기 UE는 최선(best) SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 BS에게 보고한다. 예를 들어, 상기 CSI-RS reportConfig IE의 reportQuantity가 ‘ssb-Index-RSRP’로 설정된 경우, UE는 BS으로 최선 SSBRI 및 이에 대응하는 RSRP를 보고한다.
UE는 SSB와 동일한 OFDM 심볼(들)에 CSI-RS 자원이 설정되고, 'QCL-TypeD'가 적용 가능한 경우, 상기 UE는 CSI-RS와 SSB가 'QCL-TypeD' 관점에서 유사 동일 위치된(quasi co-located, QCL) 것으로 가정할 수 있다. 여기서, QCL-TypeD는 공간(spatial) Rx 파라미터 관점에서 안테나 포트들 간에 QCL되어 있음을 의미할 수 있다. UE가 QCL-TypeD 관계에 있는 복수의 DL 안테나 포트들의 신호들을 수신 시에는 동일한 수신 빔을 적용해도 무방하다.
다음으로, CSI-RS를 이용한 DL BM 과정에 대해 살펴본다.
CSI-RS를 이용한 UE의 Rx 빔 결정(또는 정제(refinement)) 과정과 BS의 Tx 빔 스위핑 과정에 대해 차례대로 살펴본다. UE의 Rx 빔 결정 과정은 반복 파라미터가 ‘ON’으로 설정되며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정은 반복 파라미터가 ‘OFF’로 설정된다.
먼저, UE의 Rx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 ‘repetition’에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 ‘repetition’이 ‘ON’으로 세팅되어 있다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 ‘repetition’이 ‘ON’으로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원(들) 상에서의 신호들을 BS의 동일 Tx 빔(또는 DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 서로 다른 OFDM 심볼에서 반복 수신한다.
- UE는 자신의 Rx 빔을 결정한다.
- UE는 CSI 보고를 생략한다. 즉, UE는 상가 RRC 파라미터 ‘repetition’이 ‘ON’으로 설정된 경우, CSI 보고를 생략할 수 있다.
다음으로, BS의 Tx 빔 결정 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 ‘repetition’에 관한 RRC 파라미터를 포함하는 NZP CSI-RS resource set IE를 RRC 시그널링을 통해 BS로부터 수신한다. 여기서, 상기 RRC 파라미터 ‘repetition’이 ‘OFF’로 세팅되어 있으며, BS의 Tx 빔 스위핑 과정과 관련된다.
- UE는 상기 RRC 파라미터 ‘repetition’이 ‘OFF’로 설정된 CSI-RS 자원 세트 내의 자원들 상에서의 신호들을 BS의 서로 다른 Tx 빔(DL 공간 도메인 전송 필터)을 통해 수신한다.
- UE는 최상의(best) 빔을 선택(또는 결정)한다.
- UE는 선택된 빔에 대한 ID(예, CRI) 및 관련 품질 정보(예, RSRP)를 BS으로 보고한다. 즉, UE는 CSI-RS가 BM을 위해 전송되는 경우 CRI와 이에 대한 RSRP를 BS으로 보고한다.
다음으로, SRS를 이용한 UL BM 과정에 대해 살펴본다.
- UE는 ‘beam management’로 설정된 (RRC 파라미터) 용도 파라미터를 포함하는 RRC 시그널링(예, SRS-Config IE)를 BS로부터 수신한다. SRS-Config IE는 SRS 전송 설정을 위해 사용된다. SRS-Config IE는 SRS-Resources의 리스트와 SRS-ResourceSet들의 리스트를 포함한다. 각 SRS 자원 세트는 SRS-resource들의 세트를 의미한다.
- UE는 상기 SRS-Config IE에 포함된 SRS-SpatialRelation Info에 기초하여 전송할 SRS 자원에 대한 Tx 빔포밍을 결정한다. 여기서, SRS-SpatialRelation Info는 SRS 자원별로 설정되고, SRS 자원별로 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용할지를 나타낸다.
- 만약 SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되면 SSB, CSI-RS 또는 SRS에서 사용되는 빔포밍과 동일한 빔포밍을 적용하여 전송한다. 하지만, SRS 자원에 SRS-SpatialRelationInfo가 설정되지 않으면, 상기 UE는 임의로 Tx 빔포밍을 결정하여 결정된 Tx 빔포밍을 통해 SRS를 전송한다.
다음으로, 빔 실패 복구(beam failure recovery, BFR) 과정에 대해 살펴본다.
빔포밍된 시스템에서, RLF(Radio Link Failure)는 UE의 회전(rotation), 이동(movement) 또는 빔포밍 블로키지(blockage)로 인해 자주 발생할 수 있다. 따라서, 잦은 RLF가 발생하는 것을 방지하기 위해 BFR이 NR에서 지원된다. BFR은 무선 링크 실패 복구 과정과 유사하고, UE가 새로운 후보 빔(들)을 아는 경우에 지원될 수 있다. 빔 실패 검출을 위해, BS는 UE에게 빔 실패 검출 참조 신호들을 설정하고, 상기 UE는 상기 UE의 물리 계층으로부터의 빔 실패 지시(indication)들의 횟수가 BS의 RRC 시그널링에 의해 설정된 기간(period) 내에 RRC 시그널링에 의해 설정된 임계치(threshold)에 이르면(reach), 빔 실패를 선언(declare)한다. 빔 실패가 검출된 후, 상기 UE는 PCell 상의 임의 접속 과정을 개시(initiate)함으로써 빔 실패 복구를 트리거하고; 적절한(suitable) 빔을 선택하여 빔 실패 복구를 수행한다(BS가 어떤(certain) 빔들에 대해 전용 임의 접속 자원들을 제공한 경우, 이들이 상기 UE에 의해 우선화된다). 상기 임의 접속 절차의 완료(completion) 시, 빔 실패 복구가 완료된 것으로 간주된다.
D. URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication)
NR에서 정의하는 URLLC 전송은 (1) 상대적으로 낮은 트래픽 크기, (2) 상대적으로 낮은 도착 레이트(low arrival rate), (3) 극도의 낮은 레이턴시 요구사항(requirement)(예, 0.5, 1ms), (4) 상대적으로 짧은 전송 지속기간(duration)(예, 2 OFDM symbols), (5) 긴급한 서비스/메시지 등에 대한 전송을 의미할 수 있다. UL의 경우, 보다 엄격(stringent)한 레이턴시 요구 사항(latency requirement)을 만족시키기 위해 특정 타입의 트래픽(예컨대, URLLC)에 대한 전송이 앞서서 스케줄링된 다른 전송(예컨대, eMBB)과 다중화(multiplexing)되어야 할 필요가 있다. 이와 관련하여 한 가지 방안으로, 앞서 스케줄링 받은 UE에게 특정 자원에 대해서 프리엠션(preemption)될 것이라는 정보를 주고, 해당 자원을 URLLC UE가 UL 전송에 사용하도록 한다.
NR의 경우, eMBB와 URLLC 사이의 동적 자원 공유(sharing)이 지원된다. eMBB와 URLLC 서비스들은 비-중첩(non-overlapping) 시간/주파수 자원들 상에서 스케줄될 수 있으며, URLLC 전송은 진행 중인(ongoing) eMBB 트래픽에 대해 스케줄된 자원들에서 발생할 수 있다. eMBB UE는 해당 UE의 PDSCH 전송이 부분적으로 펑처링(puncturing)되었는지 여부를 알 수 없을 수 있고, 손상된 코딩된 비트(corrupted coded bit)들로 인해 UE는 PDSCH를 디코딩하지 못할 수 있다. 이 점을 고려하여, NR에서는 프리엠션 지시(preemption indication)을 제공한다. 상기 프리엠션 지시(preemption indication)는 중단된 전송 지시(interrupted transmission indication)으로 지칭될 수도 있다.
프리엠션 지시와 관련하여, UE는 BS로부터의 RRC 시그널링을 통해 DownlinkPreemption IE를 수신한다. UE가 DownlinkPreemption IE를 제공받으면, DCI 포맷 2_1을 운반(convey)하는 PDCCH의 모니터링을 위해 상기 UE는 DownlinkPreemption IE 내 파라미터 int-RNTI에 의해 제공된 INT-RNTI를 가지고 설정된다. 상기 UE는 추가적으로 servingCellID에 의해 제공되는 서빙 셀 인덱스들의 세트를 포함하는 INT-ConfigurationPerServing Cell에 의해 서빙 셀들의 세트와 positionInDCI에 의해 DCI 포맷 2_1 내 필드들을 위한 위치들의 해당 세트를 가지고 설정되고, dci-PayloadSize에 의해 DCI 포맷 2_1을 위한 정보 페이로드 크기를 가지고 설졍되며, timeFrequencySect에 의한 시간-주파수 자원들의 지시 입도(granularity)를 가지고 설정된다.
상기 UE는 상기 DownlinkPreemption IE에 기초하여 DCI 포맷 2_1을 상기 BS로부터 수신한다.
UE가 서빙 셀들의 설정된 세트 내 서빙 셀에 대한 DCI 포맷 2_1을 검출하면, 상기 UE는 상기 DCI 포맷 2_1이 속한 모니터링 기간의 바로 앞(last) 모니터링 기간의 PRB들의 세트 및 심볼들의 세트 중 상기 DCI 포맷 2_1에 의해 지시되는 PRB들 및 심볼들 내에는 상기 UE로의 아무런 전송도 없다고 가정할 수 있다. 예를 들어, UE는 프리엠션에 의해 지시된 시간-주파수 자원 내 신호는 자신에게 스케줄링된 DL 전송이 아니라고 보고 나머지 자원 영역에서 수신된 신호들을 기반으로 데이터를 디코딩한다.
E. mMTC (massive MTC)
mMTC(massive Machine Type Communication)은 많은 수의 UE와 동시에 통신하는 초연결 서비스를 지원하기 위한 5G의 시나리오 중 하나이다. 이 환경에서, UE는 굉장히 낮은 전송 속도와 이동성을 가지고 간헐적으로 통신하게 된다. 따라서, mMTC는 UE를 얼마나 낮은 비용으로 오랫동안 구동할 수 있는지를 주요 목표로 하고 있다. mMTC 기술과 관련하여 3GPP에서는 MTC와 NB(NarrowBand)-IoT를 다루고 있다.
mMTC 기술은 PDCCH, PUCCH, PDSCH(physical downlink shared channel), PUSCH 등의 반복 전송, 주파수 호핑(hopping), 리튜닝(retuning), 가드 구간(guard period) 등의 특징을 가진다.
즉, 특정 정보를 포함하는 PUSCH(또는 PUCCH(특히, long PUCCH) 또는 PRACH) 및 특정 정보에 대한 응답을 포함하는 PDSCH(또는 PDCCH)가 반복 전송된다. 반복 전송은 주파수 호핑(frequency hopping)을 통해 수행되며, 반복 전송을 위해, 제 1 주파수 자원에서 제 2 주파수 자원으로 가드 구간(guard period)에서 (RF) 리튜닝(retuning)이 수행되고, 특정 정보 및 특정 정보에 대한 응답은 협대역(narrowband)(ex. 6 RB (resource block) or 1 RB)를 통해 송/수신될 수 있다.
F. 5G 통신을 이용한 자율 주행 차량 간 기본 동작
도 3은 5G 통신 시스템에서 자율 주행 차량과 5G 네트워크의 기본 동작의 일 예를 나타낸다.
자율 주행 차량(Autonomous Vehicle)은 특정 정보 전송을 5G 네트워크로 전송한다(S1). 상기 특정 정보는 자율 주행 관련 정보를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 차량의 원격 제어 여부를 결정할 수 있다(S2). 여기서, 상기 5G 네트워크는 자율 주행 관련 원격 제어를 수행하는 서버 또는 모듈을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 원격 제어와 관련된 정보(또는 신호)를 상기 자율 주행 차량으로 전송할 수 있다(S3).
G. 5G 통신 시스템에서 자율 주행 차량과 5G 네트워크 간의 응용 동작
이하, 도 1 및 도 2와 앞서 살핀 무선 통신 기술(BM 절차, URLLC, Mmtc 등)을 참고하여 5G 통신을 이용한 자율 주행 차량의 동작에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
먼저, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 eMBB 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 S1 단계 및 S3 단계와 같이, 자율 주행 차량이 5G 네트워크와 신호, 정보 등을 송/수신하기 위해, 자율 주행 차량은 도 3의 S1 단계 이전에 5G 네트워크와 초기 접속(initial access) 절차 및 임의 접속(random access) 절차를 수행한다.
보다 구체적으로, 자율 주행 차량은 DL 동기 및 시스템 정보를 획득하기 위해 SSB에 기초하여 5G 네트워크와 초기 접속 절차를 수행한다. 상기 초기 접속 절차 과정에서 빔 관리(beam management, BM) 과정, 빔 실패 복구(beam failure recovery) 과정이 추가될 수 있으며, 자율 주행 차량이 5G 네트워크로부터 신호를 수신하는 과정에서 QCL(quasi-co location) 관계가 추가될 수 있다.
또한, 자율 주행 차량은 UL 동기 획득 및/또는 UL 전송을 위해 5G 네트워크와 임의 접속 절차를 수행한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 자율 주행 차량으로 특정 정보의 전송을 스케쥴링하기 위한 UL grant를 전송할 수 있다. 따라서, 상기 자율 주행 차량은 상기 UL grant에 기초하여 상기 5G 네트워크로 특정 정보를 전송한다. 그리고, 상기 5G 네트워크는 상기 자율 주행 차량으로 상기 특정 정보에 대한 5G 프로세싱 결과의 전송을 스케쥴링하기 위한 DL grant를 전송한다. 따라서, 상기 5G 네트워크는 상기 DL grant에 기초하여 상기 자율 주행 차량으로 원격 제어와 관련된 정보(또는 신호)를 전송할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 URLLC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 자율 주행 차량은 5G 네트워크와 초기 접속 절차 및/또는 임의 접속 절차를 수행한 후, 자율 주행 차량은 5G 네트워크로부터 DownlinkPreemption IE를 수신할 수 있다. 그리고, 자율 주행 차량은 DownlinkPreemption IE에 기초하여 프리엠션 지시(pre-emption indication)을 포함하는 DCI 포맷 2_1을 5G 네트워크로부터 수신한다. 그리고, 자율 주행 차량은 프리엠션 지시(pre-emption indication)에 의해 지시된 자원(PRB 및/또는 OFDM 심볼)에서 eMBB data의 수신을 수행(또는 기대 또는 가정)하지 않는다. 이후, 자율 주행 차량은 특정 정보를 전송할 필요가 있는 경우 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신할 수 있다.
다음으로, 후술할 본 발명에서 제안하는 방법과 5G 통신의 mMTC 기술이 적용되는 응용 동작의 기본 절차에 대해 설명한다.
도 3의 단계들 중 mMTC 기술의 적용으로 달라지는 부분 위주로 설명하기로 한다.
도 3의 S1 단계에서, 자율 주행 차량은 특정 정보를 5G 네트워크로 전송하기 위해 5G 네트워크로부터 UL grant를 수신한다. 여기서, 상기 UL grant는 상기 특정 정보의 전송에 대한 반복 횟수에 대한 정보를 포함하고, 상기 특정 정보는 상기 반복 횟수에 대한 정보에 기초하여 반복하여 전송될 수 있다. 즉, 상기 자율 주행 차량은 상기 UL grant에 기초하여 특정 정보를 5G 네트워크로 전송한다. 그리고, 특정 정보의 반복 전송은 주파수 호핑을 통해 수행되고, 첫 번째 특정 정보의 전송은 제 1 주파수 자원에서, 두 번째 특정 정보의 전송은 제 2 주파수 자원에서 전송될 수 있다. 상기 특정 정보는 6RB(Resource Block) 또는 1RB(Resource Block)의 협대역(narrowband)을 통해 전송될 수 있다.
H. 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 자율 주행 동작
도 4는 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 기본 동작의 일 예를 예시한다.
제1 차량은 특정 정보를 제2 차량으로 전송한다(S61). 제2 차량은 특정 정보에 대한 응답을 제1 차량으로 전송한다(S62).
한편, 5G 네트워크가 상기 특정 정보, 상기 특정 정보에 대한 응답의 자원 할당에 직접적(사이드 링크 통신 전송 모드 3) 또는 간접적으로(사이드링크 통신 전송 모드 4) 관여하는지에 따라 차량 대 차량 간 응용 동작의 구성이 달라질 수 있다.
다음으로, 5G 통신을 이용한 차량 대 차량 간의 응용 동작에 대해 살펴본다.
먼저, 5G 네트워크가 차량 대 차량 간의 신호 전송/수신의 자원 할당에 직접적으로 관여하는 방법을 설명한다.
5G 네트워크는, 모드 3 전송(PSCCH 및/또는 PSSCH 전송)의 스케줄링을 위해 DCI 포맷 5A를 제1 차량에 전송할 수 있다. 여기서, PSCCH(physical sidelink control channel)는 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 5G 물리 채널이고, PSSCH(physical sidelink shared channel)는 특정 정보를 전송하는 5G 물리 채널이다. 그리고, 제1 차량은 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 SCI 포맷 1을 PSCCH 상에서 제2 차량으로 전송한다. 그리고, 제1 차량이 특정 정보를 PSSCH 상에서 제2 차량으로 전송한다.
다음으로, 5G 네트워크가 신호 전송/수신의 자원 할당에 간접적으로 관여하는 방법에 대해 살펴본다.
제1 차량은 모드 4 전송을 위한 자원을 제1 윈도우에서 센싱한다. 그리고, 제1 차량은, 상기 센싱 결과에 기초하여 제2 윈도우에서 모드 4 전송을 위한 자원을 선택한다. 여기서, 제1 윈도우는 센싱 윈도우(sensing window)를 의미하고, 제2 윈도우는 선택 윈도우(selection window)를 의미한다. 제1 차량은 상기 선택된 자원을 기초로 특정 정보 전송의 스케줄링을 위한 SCI 포맷 1을 PSCCH 상에서 제2 차량으로 전송한다. 그리고, 제1 차량은 특정 정보를 PSSCH 상에서 제2 차량으로 전송한다.
앞서 살핀 5G 통신 기술은 후술할 본 발명에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 발명에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 구체화하거나 명확하게 하는데 보충될 수 있다.
주행
(1) 차량 외관
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량(10)은, 도로나 선로 위를 주행하는 수송 수단으로 정의된다. 차량(10)은, 자동차, 기차, 오토바이를 포함하는 개념이다. 차량(10)은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량등을 모두 포함하는 개념일 수 있다. 차량(10)은 개인이 소유한 차량일 수 있다. 차량(10)은, 공유형 차량일 수 있다. 차량(10)은 자율 주행 차량일 수 있다.
(2) 차량의 구성 요소
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 제어 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 차량(10)은, 사용자 인터페이스 장치(200), 오브젝트 검출 장치(210), 통신 장치(220), 운전 조작 장치(230), 메인 ECU(240), 구동 제어 장치(250), 자율 주행 장치(260), 센싱부(270) 및 위치 데이터 생성 장치(280)를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210), 통신 장치(220), 운전 조작 장치(230), 메인 ECU(240), 구동 제어 장치(250), 자율 주행 장치(260), 센싱부(270) 및 위치 데이터 생성 장치(280)는 각각이 전기적 신호를 생성하고, 상호간에 전기적 신호를 교환하는 전자 장치로 구현될 수 있다.
1) 사용자 인터페이스 장치
사용자 인터페이스 장치(200)는, 차량(10)과 사용자와의 소통을 위한 장치이다. 사용자 인터페이스 장치(200)는, 사용자 입력을 수신하고, 사용자에게 차량(10)에서 생성된 정보를 제공할 수 있다. 차량(10)은, 사용자 인터페이스 장치(200)를 통해, UI(User Interface) 또는 UX(User Experience)를 구현할 수 있다. 사용자 인터페이스 장치(200)는, 입력 장치, 출력 장치 및 사용자 모니터링 장치를 포함할 수 있다.
2) 오브젝트 검출 장치
오브젝트 검출 장치(210)는, 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 오브젝트에 대한 정보는, 오브젝트의 존재 유무에 대한 정보, 오브젝트의 위치 정보, 차량(10)과 오브젝트와의 거리 정보 및 차량(10)과 오브젝트와의 상대 속도 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210)는, 차량(10) 외부의 오브젝트를 검출할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210)는, 차량(10) 외부의 오브젝트를 검출할 수 있는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210)는, 카메라, 레이다, 라이다, 초음파 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 오브젝트 검출 장치(210)는, 센서에서 생성되는 센싱 신호에 기초하여 생성된 오브젝트에 대한 데이터를 차량에 포함된 적어도 하나의 전자 장치에 제공할 수 있다.
2.1) 카메라
카메라는 영상을 이용하여 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 카메라는 적어도 하나의 렌즈, 적어도 하나의 이미지 센서 및 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
카메라는, 모노 카메라, 스테레오 카메라, AVM(Around View Monitoring) 카메라 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 카메라는, 다양한 영상 처리 알고리즘을 이용하여, 오브젝트의 위치 정보, 오브젝트와의 거리 정보 또는 오브젝트와의 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 카메라는, 획득된 영상에서, 시간에 따른 오브젝트 크기의 변화를 기초로, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 카메라는, 핀홀(pin hole) 모델, 노면 프로파일링 등을 통해, 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 카메라는, 스테레오 카메라에서 획득된 스테레오 영상에서 디스패러티(disparity) 정보를 기초로 오브젝트와의 거리 정보 및 상대 속도 정보를 획득할 수 있다.
카메라는, 차량 외부를 촬영하기 위해 차량에서 FOV(field of view) 확보가 가능한 위치에 장착될 수 있다. 카메라는, 차량 전방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서, 프런트 윈드 쉴드에 근접하게 배치될 수 있다. 카메라는, 프런트 범퍼 또는 라디에이터 그릴 주변에 배치될 수 있다. 카메라는, 차량 후방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서, 리어 글라스에 근접하게 배치될 수 있다. 카메라는, 리어 범퍼, 트렁크 또는 테일 게이트 주변에 배치될 수 있다. 카메라는, 차량 측방의 영상을 획득하기 위해, 차량의 실내에서 사이드 윈도우 중 적어도 어느 하나에 근접하게 배치될 수 있다. 또는, 카메라는, 사이드 미러, 휀더 또는 도어 주변에 배치될 수 있다.
2.2) 레이다
레이다는 전파를 이용하여 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 레이다는, 전자파 송신부, 전자파 수신부 및 전자파 송신부 및 전자파 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리되는 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 레이다는 전파 발사 원리상 펄스 레이다(Pulse Radar) 방식 또는 연속파 레이다(Continuous Wave Radar) 방식으로 구현될 수 있다. 레이다는 연속파 레이다 방식 중에서 신호 파형에 따라 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)방식 또는 FSK(Frequency Shift Keyong) 방식으로 구현될 수 있다. 레이다는 전자파를 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다. 레이다는, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
2.3) 라이다
라이다는, 레이저 광을 이용하여, 차량(10) 외부의 오브젝트에 대한 정보를 생성할 수 있다. 라이다는, 광 송신부, 광 수신부 및 광 송신부 및 광 수신부와 전기적으로 연결되어, 수신되는 신호를 처리하고, 처리된 신호에 기초하여 오브젝트에 대한 데이터를 생성하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 라이다는, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식으로 구현될 수 있다. 라이다는, 구동식 또는 비구동식으로 구현될 수 있다. 구동식으로 구현되는 경우, 라이다는, 모터에 의해 회전되며, 차량(10) 주변의 오브젝트를 검출할 수 있다. 비구동식으로 구현되는 경우, 라이다는, 광 스티어링에 의해, 차량을 기준으로 소정 범위 내에 위치하는 오브젝트를 검출할 수 있다. 차량(100)은 복수의 비구동식 라이다를 포함할 수 있다. 라이다는, 레이저 광 매개로, TOF(Time of Flight) 방식 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 방식에 기초하여, 오브젝트를 검출하고, 검출된 오브젝트의 위치, 검출된 오브젝트와의 거리 및 상대 속도를 검출할 수 있다. 라이다는, 차량의 전방, 후방 또는 측방에 위치하는 오브젝트를 감지하기 위해 차량의 외부의 적절한 위치에 배치될 수 있다.
3) 통신 장치
통신 장치(220)는, 차량(10) 외부에 위치하는 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 통신 장치(220)는, 인프라(예를 들면, 서버, 방송국), 타 차량, 단말기 중 적어도 어느 하나와 신호를 교환할 수 있다. 통신 장치(220)는, 통신을 수행하기 위해 송신 안테나, 수신 안테나, 각종 통신 프로토콜이 구현 가능한 RF(Radio Frequency) 회로 및 RF 소자 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 통신 장치는 C-V2X(Cellular V2X) 기술을 기반으로 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 예를 들어, C-V2X 기술은 LTE 기반의 사이드링크 통신 및/또는 NR 기반의 사이드링크 통신을 포함할 수 있다. C-V2X와 관련된 내용은 후술한다.
예를 들어, 통신 장치는 IEEE 802.11p PHY/MAC 계층 기술과 IEEE 1609 Network/Transport 계층 기술 기반의 DSRC(Dedicated Short Range Communications) 기술 또는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 표준을 기반으로 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. DSRC (또는 WAVE 표준) 기술은 차량 탑재 장치 간 혹은 노변 장치와 차량 탑재 장치 간의 단거리 전용 통신을 통해 ITS(Intelligent Transport System) 서비스를 제공하기 위해 마련된 통신 규격이다. DSRC 기술은 5.9GHz 대역의 주파수를 사용할 수 있고, 3Mbps~27Mbps의 데이터 전송 속도를 가지는 통신 방식일 수 있다. IEEE 802.11p 기술은 IEEE 1609 기술과 결합되어 DSRC 기술 (혹은 WAVE 표준)을 지원할 수 있다.
본 발명의 통신 장치는 C-V2X 기술 또는 DSRC 기술 중 어느 하나만을 이용하여 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다. 또는, 본 발명의 통신 장치는 C-V2X 기술 및 DSRC 기술을 하이브리드하여 외부 디바이스와 신호를 교환할 수 있다.
4) 운전 조작 장치
운전 조작 장치(230)는, 운전을 위한 사용자 입력을 수신하는 장치이다. 메뉴얼 모드인 경우, 차량(10)은, 운전 조작 장치(230)에 의해 제공되는 신호에 기초하여 운행될 수 있다. 운전 조작 장치(230)는, 조향 입력 장치(예를 들면, 스티어링 휠), 가속 입력 장치(예를 들면, 가속 페달) 및 브레이크 입력 장치(예를 들면, 브레이크 페달)를 포함할 수 있다.
5) 메인 ECU
메인 ECU(240)는, 차량(10) 내에 구비되는 적어도 하나의 전자 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
6) 구동 제어 장치
구동 제어 장치(250)는, 차량(10)내 각종 차량 구동 장치를 전기적으로 제어하는 장치이다. 구동 제어 장치(250)는, 파워 트레인 구동 제어 장치, 샤시 구동 제어 장치, 도어/윈도우 구동 제어 장치, 안전 장치 구동 제어 장치, 램프 구동 제어 장치 및 공조 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 파워 트레인 구동 제어 장치는, 동력원 구동 제어 장치 및 변속기 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 샤시 구동 제어 장치는, 조향 구동 제어 장치, 브레이크 구동 제어 장치 및 서스펜션 구동 제어 장치를 포함할 수 있다. 한편, 안전 장치 구동 제어 장치는, 안전 벨트 제어를 위한 안전 벨트 구동 제어 장치를 포함할 수 있다.
구동 제어 장치(250)는, 적어도 하나의 전자적 제어 장치(예를 들면, 제어 ECU(Electronic Control Unit))를 포함한다.
구종 제어 장치(250)는, 자율 주행 장치(260)에서 수신되는 신호에 기초하여, 차량 구동 장치를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어 장치(250)는, 자율 주행 장치(260)에서 수신되는 신호에 기초하여, 파워 트레인, 조향 장치 및 브레이크 장치를 제어할 수 있다.
7) 자율 주행 장치
자율 주행 장치(260)는, 획득된 데이터에 기초하여, 자율 주행을 위한 패스를 생성할 수 있다. 자율 주행 장치(260)는, 생성된 경로를 따라 주행하기 위한 드라이빙 플랜을 생성할 수 있다. 자율 주행 장치(260)는, 드라이빙 플랜에 따른 차량의 움직임을 제어하기 위한 신호를 생성할 수 있다. 자율 주행 장치(260)는, 생성된 신호를 구동 제어 장치(250)에 제공할 수 있다.
자율 주행 장치(260)는, 적어도 하나의 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 기능을 구현할 수 있다. ADAS는, 적응형 크루즈 컨트롤 시스템(ACC : Adaptive Cruise Control), 자동 비상 제동 시스템(AEB : Autonomous Emergency Braking), 전방 충돌 알림 시스템(FCW : Foward Collision Warning), 차선 유지 보조 시스템(LKA : Lane Keeping Assist), 차선 변경 보조 시스템(LCA : Lane Change Assist), 타겟 추종 보조 시스템(TFA : Target Following Assist), 사각 지대 감시 시스템(BSD : Blind Spot Detection), 적응형 하이빔 제어 시스템(HBA : High Beam Assist), 자동 주차 시스템(APS : Auto Parking System), 보행자 충돌 알림 시스템(PD collision warning system), 교통 신호 검출 시스템(TSR : Traffic Sign Recognition), 교통 신호 보조 시스템(TSA : Trafffic Sign Assist), 나이트 비전 시스템(NV : Night Vision), 운전자 상태 모니터링 시스템(DSM : Driver Status Monitoring) 및 교통 정체 지원 시스템(TJA : Traffic Jam Assist) 중 적어도 어느 하나를 구현할 수 있다.
자율 주행 장치(260)는, 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로의 전환 동작 또는 수동 주행 모드에서 자율 주행 모드로의 전환 동작을 수행할 수 있다. 예를 들면, 자율 주행 장치(260)는, 사용자 인터페이스 장치(200)로부터 수신되는 신호에 기초하여, 차량(10)의 모드를 자율 주행 모드에서 수동 주행 모드로 전환하거나 수동 주행 모드에서 자율 주행 모드로 전환할 수 있다.
8) 센싱부
센싱부(270)는, 차량의 상태를 센싱할 수 있다. 센싱부(270)는, IMU(inertial measurement unit) 센서, 충돌 센서, 휠 센서(wheel sensor), 속도 센서, 경사 센서, 중량 감지 센서, 헤딩 센서(heading sensor), 포지션 모듈(position module), 차량 전진/후진 센서, 배터리 센서, 연료 센서, 타이어 센서, 스티어링 센서, 온도 센서, 습도 센서, 초음파 센서, 조도 센서, 페달 포지션 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 한편, IMU(inertial measurement unit) 센서는, 가속도 센서, 자이로 센서, 자기 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
센싱부(270)는, 적어도 하나의 센서에서 생성되는 신호에 기초하여, 차량의 상태 데이터를 생성할 수 있다. 차량 상태 데이터는, 차량 내부에 구비된 각종 센서에서 감지된 데이터를 기초로 생성된 정보일 수 있다. 센싱부(270)는, 차량 자세 데이터, 차량 모션 데이터, 차량 요(yaw) 데이터, 차량 롤(roll) 데이터, 차량 피치(pitch) 데이터, 차량 충돌 데이터, 차량 방향 데이터, 차량 각도 데이터, 차량 속도 데이터, 차량 가속도 데이터, 차량 기울기 데이터, 차량 전진/후진 데이터, 차량의 중량 데이터, 배터리 데이터, 연료 데이터, 타이어 공기압 데이터, 차량 내부 온도 데이터, 차량 내부 습도 데이터, 스티어링 휠 회전 각도 데이터, 차량 외부 조도 데이터, 가속 페달에 가해지는 압력 데이터, 브레이크 페달에 가해지는 압력 데이터 등을 생성할 수 있다.
9) 위치 데이터 생성 장치
위치 데이터 생성 장치(280)는, 차량(10)의 위치 데이터를 생성할 수 있다. 위치 데이터 생성 장치(280)는, GPS(Global Positioning System) 및 DGPS(Differential Global Positioning System) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 위치 데이터 생성 장치(280)는, GPS 및 DGPS 중 적어도 어느 하나에서 생성되는 신호에 기초하여 차량(10)의 위치 데이터를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 위치 데이터 생성 장치(280)는, 센싱부(270)의 IMU(Inertial Measurement Unit) 및 오브젝트 검출 장치(210)의 카메라 중 적어도 어느 하나에 기초하여 위치 데이터를 보정할 수 있다. 위치 데이터 생성 장치(280)는, GNSS(Global Navigation Satellite System)로 명명될 수 있다.
차량(10)은, 내부 통신 시스템(50)을 포함할 수 있다. 차량(10)에 포함되는 복수의 전자 장치는 내부 통신 시스템(50)을 매개로 신호를 교환할 수 있다. 신호에는 데이터가 포함될 수 있다. 내부 통신 시스템(50)은, 적어도 하나의 통신 프로토콜(예를 들면, CAN, LIN, FlexRay, MOST, 이더넷)을 이용할 수 있다.
(3) 자율 주행 장치의 구성 요소
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 장치의 제어 블럭도이다.
도 7을 참조하면, 자율 주행 장치(260)는, 메모리(140), 프로세서(170), 인터페이스부(180) 및 전원 공급부(190)를 포함할 수 있다.
메모리(140)는, 프로세서(170)와 전기적으로 연결된다. 메모리(140)는 유닛에 대한 기본데이터, 유닛의 동작제어를 위한 제어데이터, 입출력되는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 프로세서(170)에서 처리된 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 하드웨어적으로, ROM, RAM, EPROM, 플래시 드라이브, 하드 드라이브 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다. 메모리(140)는 프로세서(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램 등, 자율 주행 장치(260) 전반의 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(140)는, 프로세서(170)와 일체형으로 구현될 수 있다. 실시예에 따라, 메모리(140)는, 프로세서(170)의 하위 구성으로 분류될 수 있다.
인터페이스부(180)는, 차량(10) 내에 구비되는 적어도 하나의 전자 장치와 유선 또는 무선으로 신호를 교환할 수 있다. 인터페이스부(280)는, 오브젝트 검출 장치(210), 통신 장치(220), 운전 조작 장치(230), 메인 ECU(240), 구동 제어 장치(250), 센싱부(270) 및 위치 데이터 생성 장치(280) 중 적어도 어느 하나와 유선 또는 무선으로 신호를 교환할 수 있다. 인터페이스부(280)는, 통신 모듈, 단자, 핀, 케이블, 포트, 회로, 소자 및 장치 중 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
전원 공급부(190)는, 자율 주행 장치(260)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(190)는, 차량(10)에 포함된 파워 소스(예를 들면, 배터리)로부터 전원을 공급받아, 자율 주행 장치(260)의 각 유닛에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(190)는, 메인 ECU(240)로부터 제공되는 제어 신호에 따라 동작될 수 있다. 전원 공급부(190)는, SMPS(switched-mode power supply)를 포함할 수 있다.
프로세서(170)는, 메모리(140), 인터페이스부(280), 전원 공급부(190)와 전기적으로 연결되어 신호를 교환할 수 있다. 프로세서(170)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
프로세서(170)는, 전원 공급부(190)로부터 제공되는 전원에 의해 구동될 수 있다. 프로세서(170)는, 전원 공급부(190)에 의해 전원이 공급되는 상태에서 데이터를 수신하고, 데이터를 처리하고, 신호를 생성하고, 신호를 제공할 수 있다.
프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 차량(10) 내 다른 전자 장치로부터 정보를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 차량(10) 내 다른 전자 장치로 제어 신호를 제공할 수 있다.
자율 주행 장치(260)는, 적어도 하나의 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 포함할 수 있다. 메모리(140), 인터페이스부(180), 전원 공급부(190) 및 프로세서(170)는, 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
(4) 자율 주행 장치의 동작
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 자율 주행 차량의 신호 흐름도이다.
1) 수신 동작
도 8을 참조하면, 프로세서(170)는, 수신 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 오브젝트 검출 장치(210), 통신 장치(220), 센싱부(270) 및 위치 데이터 생성 장치(280) 중 적어도 어느 하나로부터, 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 오브젝트 검출 장치(210)로부터, 오브젝트 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 통신 장치(220)로부터, HD 맵 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 센싱부(270)로부터, 차량 상태 데이터를 수신할 수 있다. 프로세서(170)는, 위치 데이터 생성 장치(280)로부터 위치 데이터를 수신할 수 있다.
2) 처리/판단 동작
프로세서(170)는, 처리/판단 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(170)는, 주행 상황 정보에 기초하여, 처리/판단 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(170)는, 오브젝트 데이터, HD 맵 데이터, 차량 상태 데이터 및 위치 데이터 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 처리/판단 동작을 수행할 수 있다.
2.1) 드라이빙 플랜 데이터 생성 동작
프로세서(170)는, 드라이빙 플랜 데이터(driving plan data)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(1700는, 일렉트로닉 호라이즌 데이터(Electronic Horizon Data)를 생성할 수 있다. 일렉트로닉 호라이즌 데이터는, 차량(10)이 위치한 지점에서부터 호라이즌(horizon)까지 범위 내에서의 드라이빙 플랜 데이터로 이해될 수 있다. 호라이즌은, 기 설정된 주행 경로를 기준으로, 차량(10)이 위치한 지점에서 기설정된 거리 앞의 지점으로 이해될 수 있다. 호라이즌은, 기 설정된 주행 경로를 따라 차량(10)이 위치한 지점에서부터 차량(10)이 소정 시간 이후에 도달할 수 있는 지점을 의미할 수 있다.
일렉트로닉 호라이즌 데이터는, 호라이즌 맵 데이터 및 호라이즌 패스 데이터를 포함할 수 있다.
2.1.1) 호라이즌 맵 데이터
호라이즌 맵 데이터는, 토폴로지 데이터(topology data), 도로 데이터, HD 맵 데이터 및 다이나믹 데이터(dynamic data) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 호라이즌 맵 데이터는, 복수의 레이어를 포함할 수 있다. 예를 들면, 호라이즌 맵 데이터는, 토폴로지 데이터에 매칭되는 1 레이어, 도로 데이터에 매칭되는 제2 레이어, HD 맵 데이터에 매칭되는 제3 레이어 및 다이나믹 데이터에 매칭되는 제4 레이어를 포함할 수 있다. 호라이즌 맵 데이터는, 스태이틱 오브젝트(static object) 데이터를 더 포함할 수 있다.
토폴로지 데이터는, 도로 중심을 연결해 만든 지도로 설명될 수 있다. 토폴로지 데이터는, 차량의 위치를 대략적으로 표시하기에 알맞으며, 주로 운전자를 위한 내비게이션에서 사용하는 데이터의 형태일 수 있다. 토폴로지 데이터는, 차로에 대한 정보가 제외된 도로 정보에 대한 데이터로 이해될 수 있다. 토폴로지 데이터는, 통신 장치(220)를 통해, 외부 서버에서 수신된 데이터에 기초하여 생성될 수 있다. 토폴로지 데이터는, 차량(10)에 구비된 적어도 하나의 메모리에 저장된 데이터에 기초할 수 있다.
도로 데이터는, 도로의 경사 데이터, 도로의 곡률 데이터, 도로의 제한 속도 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 도로 데이터는, 추월 금지 구간 데이터를 더 포함할 수 있다. 도로 데이터는, 통신 장치(220)를 통해, 외부 서버에서 수신된 데이터에 기초할 수 있다. 도로 데이터는, 오브젝트 검출 장치(210)에서 생성된 데이터에 기초할 수 있다.
HD 맵 데이터는, 도로의 상세한 차선 단위의 토폴로지 정보, 각 차선의 연결 정보, 차량의 로컬라이제이션(localization)을 위한 특징 정보(예를 들면, 교통 표지판, Lane Marking/속성, Road furniture 등)를 포함할 수 있다. HD 맵 데이터는, 통신 장치(220)를 통해, 외부 서버에서 수신된 데이터에 기초할 수 있다.
다이나믹 데이터는, 도로상에서 발생될 수 있는 다양한 동적 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 다이나믹 데이터는, 공사 정보, 가변 속도 차로 정보, 노면 상태 정보, 트래픽 정보, 무빙 오브젝트 정보 등을 포함할 수 있다. 다이나믹 데이터는, 통신 장치(220)를 통해, 외부 서버에서 수신된 데이터에 기초할 수 있다. 다이나믹 데이터는, 오브젝트 검출 장치(210)에서 생성된 데이터에 기초할 수 있다.
프로세서(170)는, 차량(10)이 위치한 지점에서부터 호라이즌까지 범위 내에서의 맵 데이터를 제공할 수 있다.
2.1.2) 호라이즌 패스 데이터
호라이즌 패스 데이터는, 차량(10)이 위치한 지점에서부터 호라이즌까지의 범위 내에서 차량(10)이 취할 수 있는 궤도로 설명될 수 있다. 호라이즌 패스 데이터는, 디시전 포인트(decision point)(예를 들면, 갈림길, 분기점, 교차로 등)에서 어느 하나의 도로를 선택할 상대 확률을 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 상대 확률은, 최종 목적지까지 도착하는데 걸리는 시간에 기초하여 계산될 수 있다. 예를 들면, 디시전 포인트에서, 제1 도로를 선택하는 경우 제2 도로를 선택하는 경우보다 최종 목적지에 도착하는데 걸리는 시간이 더 작은 경우, 제1 도로를 선택할 확률은 제2 도로를 선택할 확률보다 더 높게 계산될 수 있다.
호라이즌 패스 데이터는, 메인 패스와 서브 패스를 포함할 수 있다. 메인 패스는, 선택될 상대적 확률이 높은 도로들을 연결한 궤도로 이해될 수 있다. 서브 패스는, 메인 패스 상의 적어도 하나의 디시전 포인트에서 분기될 수 있다. 서브 패스는, 메인 패스 상의 적어도 하나의 디시전 포인트에서 선택될 상대적 확률이 낮은 적어도 어느 하나의 도로를 연결한 궤도로 이해될 수 있다.
3) 제어 신호 생성 동작
프로세서(170)는, 제어 신호 생성 동작을 수행할 수 있다. 프로세서(170)는, 일렉트로닉 호라이즌 데이터에 기초하여, 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(170)는, 일렉트로닉 호라이즌 데이터에 기초하여, 파워트레인 제어 신호, 브라이크 장치 제어 신호 및 스티어링 장치 제어 신호 중 적어도 어느 하나를 생성할 수 있다.
프로세서(170)는, 인터페이스부(180)를 통해, 생성된 제어 신호를 구동 제어 장치(250)에 전송할 수 있다. 구동 제어 장치(250)는, 파워 트레인(251), 브레이크 장치(252) 및 스티어링 장치(253) 중 적어도 어느 하나에 제어 신호를 전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 사용자의 이용 시나리오를 설명하는데 참조되는 도면이다.
1) 목적지 예측 시나리오
자율 주행 차량은 캐빈 시스템(Cabin system)을 포함할 수 있다. 이하에서, 캐빈 시스템은 주향 주행 차량으로 해석될 수 있다. 제1 시나리오(S111)는, 사용자의 목적지 예측 시나리오이다. 사용자 단말기는 캐빈 시스템과 연동 가능한 애플리케이션을 설치할 수 있다. 사용자 단말기는, 애플리케이션을 통해, 사용자의 컨텍스트추얼 정보(user's contextual information)를 기초로, 사용자의 목적지를 예측할 수 있다. 사용자 단말기는, 애플리케이션을 통해, 캐빈 내의 빈자리 정보를 제공할 수 있다.
2) 캐빈 인테리어 레이아웃 준비 시나리오
제2 시나리오(S112)는, 캐빈 인테리어 레이아웃 준비 시나리오이다. 캐빈 시스템은, 차량 외부에 위치하는 사용자에 대한 데이터를 획득하기 위한 스캐닝 장치를 더 포함할 수 있다. 스캐닝 장치는, 사용자를 스캐닝하여, 사용자의 신체 데이터 및 수하물 데이터를 획득할 수 있다. 사용자의 신체 데이터 및 수하물 데이터는, 레이아웃을 설정하는데 이용될 수 있다. 사용자의 신체 데이터는, 사용자 인증에 이용될 수 있다. 스캐닝 장치는, 적어도 하나의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는, 가시광 대역 또는 적외선 대역의 광을 이용하여 사용자 이미지를 획득할 수 있다.
캐빈 시스템은 시트 시스템을 포함할 수 있다. 시트 시스템은, 사용자의 신체 데이터 및 수하물 데이터 중 적어도 어느 하나에 기초하여, 캐빈 내 레이아웃을 설정할 수 있다. 예를 들면, 시트 시스템은, 수하물 적재 공간 또는 카시트 설치 공간을 마련할 수 있다.
3) 사용자 환영 시나리오
제3 시나리오(S113)는, 사용자 환영 시나리오이다. 캐빈 시스템은, 적어도 하나의 가이드 라이트를 더 포함할 수 있다. 가이드 라이트는, 캐빈 내 바닥에 배치될 수 있다. 캐빈 시스템은, 사용자의 탑승이 감지되는 경우, 복수의 시트 중 기 설정된 시트에 사용자가 착석하도록 가이드 라이트를 출력할 수 있다. 예를 들면, 캐빈 시스템의 메인 컨트롤러는, 오픈된 도어에서부터 기 설정된 사용자 시트까지 시간에 따른 복수의 광원에 대한 순차 점등을 통해, 무빙 라이트를 구현할 수 있다.
4) 시트 조절 서비스 시나리오
제4 시나리오(S114)는, 시트 조절 서비스 시나리오이다. 시트 시스템은, 획득된 신체 정보에 기초하여, 사용자와 매칭되는 시트의 적어도 하나의 요소를 조절할 수 있다.
5) 개인 컨텐츠 제공 시나리오
제5 시나리오(S115)는, 개인 컨텐츠 제공 시나리오이다. 캐빈 시스템의 디스플레이 시스템은, 입력 장치 또는 통신 장치를 통해, 사용자 개인 데이터를 수신할 수 있다. 디스플레이 시스템은, 사용자 개인 데이터에 대응되는 컨텐츠를 제공할 수 있다.
6) 상품 제공 시나리오
제6 시나리오(S116)는, 상품 제공 시나리오이다. 캐빈 시스템은 카고 시스템(cargo system)을 더 포함할 수 있다. 카고 시스템은, 입력 장치 또는 통신 장치를 통해, 사용자 데이터를 수신할 수 있다. 사용자 데이터는, 사용자의 선호도 데이터 및 사용자의 목적지 데이터 등을 포함할 수 있다. 카고 시스템은, 사용자 데이터에 기초하여, 상품을 제공할 수 있다.
7) 페이먼트 시나리오
제7 시나리오(S117)는, 페이먼트 시나리오이다. 캐빈 시스템은 페이먼트 시스템(payment system)을 더 포함할 수 있다. 페이먼트 시스템은, 입력 장치, 통신 장치 및 카고 시스템 중 적어도 어느 하나로부터 가격 산정을 위한 데이터를 수신할 수 있다. 페이먼트 시스템은, 수신된 데이터에 기초하여, 사용자의 차량 이용 가격을 산정할 수 있다. 페이먼트 시스템은, 산정된 가격으로 사용자(예를 들면, 사용자의 이동 단말기)에 요금 지불을 요청할 수 있다.
8) 사용자의 디스플레이 시스템 제어 시나리오
제8 시나리오(S118)는, 사용자의 디스플레이 시스템 제어 시나리오이다. 캐빈 시스템의 입력 장치는, 적어도 어느 하나의 형태로 이루어진 사용자 입력을 수신하여, 전기적 신호로 전환할 수 있다. 디스플레이 시스템은, 전기적 신호에 기초하여, 표시되는 컨텐츠를 제어할 수 있다.
9) AI 에이전트 시나리오
캐빈 시스템의 메인 컨트롤러는 인공 지능 에이전트를 포함할 수 있다. 인공 지능 에이전트는, 입력 장치를 통해 획득된 데이터를 기초로 기계 학습(machine learning)을 수행할 수 있다. 인공지능 에이전트는, 기계 학습된 결과에 기초하여, 디스플레이 시스템, 카고 시스템, 시트 시스템 및 페이먼트 시스템 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
제9 시나리오(S119)는, 복수의 사용자를 위한 멀티 채널 인공지능(artificial intelligence, AI) 에이전트 시나리오이다. 인공 지능 에이전트는, 복수의 사용자 별로 사용자 입력을 구분할 수 있다. 인공 지능 에이전트는, 복수의 사용자 개별 사용자 입력이 전환된 전기적 신호에 기초하여, 디스플레이 시스템, 카고 시스템, 시트 시스템 및 페이먼트 시스템 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다.
10) 복수 사용자를 위한 멀티미디어 컨텐츠 제공 시나리오
제10 시나리오(S120)는, 복수의 사용자를 대상으로 하는 멀티미디어 컨텐츠 제공 시나리오이다. 디스플레이 시스템은, 모든 사용자가 함께 시청할 수 있는 컨텐츠를 제공할 수 있다. 이경우, 디스플레이 시스템은, 시트별로 구비된 스피커를 통해, 동일한 사운드를 복수의 사용자 개별적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 시스템은, 복수의 사용자가 개별적으로 시청할 수 있는 컨텐츠를 제공할 수 있다. 이경우, 디스플레이 시스템은, 시트별로 구비된 스피커를 통해, 개별적 사운드를 제공할 수 있다.
11) 사용자 안전 확보 시나리오
제11 시나리오(S121)는, 사용자 안전 확보 시나리오이다. 사용자에게 위협이되는 차량 주변 오브젝트 정보를 획득하는 경우, 메인 컨트롤러는, 디스플레이 시스템을 통해, 차량 주변 오브젝트에 대한 알람이 출력되도록 제어할 수 있다.
12) 소지품 분실 예방 시나리오
제12 시나리오(S122)는, 사용자의 소지품 분실 예방 시나리오이다. 메인 컨트롤러는, 입력 장치를 통해, 사용자의 소지품에 대한 데이터를 획득할 수 있다. 메인 컨트롤러는, 입력 장치를 통해, 사용자의 움직임 데이터를 획득할 수 있다. 메인 컨트롤러는, 소지품에 대한 데이터 및 움직임 데이터에 기초하여, 사용자가 소지품을 두고 하차 하는지 여부를 판단할 수 있다. 메인 컨트롤러는, 디스플레이 시스템을 통해, 소지품에 관한 알람이 출력되도록 제어할 수 있다.
13) 하차 리포트 시나리오
제13 시나리오(S123)는, 하차 리포트 시나리오이다. 메인 컨트롤러는, 입력 장치를 통해, 사용자의 하차 데이터를 수신할 수 있다. 사용자 하차 이후, 메인 컨트롤러는, 통신 장치를 통해, 사용자의 이동 단말기에 하차에 따른 리포트 데이터를 제공할 수 있다. 리포트 데이터는, 차량(10) 전체 이용 요금 데이터를 포함할 수 있다.
V2X (Vehicle-to-Everything)
도 10는 본 발명이 적용될 수 있는 V2X 통신의 예시이다.
V2X 통신은 차량 사이의 통신(communication between vehicles)을 지칭하는 V2V(Vehicle-to-Vehicle), 차량과 eNB 또는 RSU(Road Side Unit) 사이의 통신을 지칭하는 V2I(Vehicle to Infrastructure), 차량 및 개인(보행자, 자전거 운전자, 차량 운전자 또는 승객)이 소지하고 있는 UE 간 통신을 지칭하는 V2P(Vehicle-to-Pedestrian), V2N(vehicle-to-network) 등 차량과 모든 개체들 간 통신을 포함한다.
V2X 통신은 V2X 사이드링크 또는 NR V2X와 동일한 의미를 나타내거나 또는 V2X 사이드링크 또는 NR V2X를 포함하는 보다 넓은 의미를 나타낼 수 있다.
V2X 통신은 예를 들어, 전방 충돌 경고, 자동 주차 시스템, 협력 조정형 크루즈 컨트롤(Cooperative adaptive cruise control: CACC), 제어 상실 경고, 교통행렬 경고, 교통 취약자 안전 경고, 긴급 차량 경보, 굽은 도로 주행 시 속도 경고, 트래픽 흐름 제어 등 다양한 서비스에 적용 가능하다.
V2X 통신은 PC5 인터페이스 및/또는 Uu 인터페이스를 통해 제공될 수 있다. 이 경우, V2X 통신을 지원하는 무선 통신 시스템에는, 상기 차량과 모든 개체들 간의 통신을 지원하기 위한 특정 네트워크 개체(network entity)들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워크 개체는, BS(eNB), RSU(road side unit), UE, 또는 어플리케이션 서버(application server)(예, 교통 안전 서버(traffic safety server)) 등일 수 있다.
또한, V2X 통신을 수행하는 UE는, 일반적인 휴대용 UE(handheld UE)뿐만 아니라, 차량 UE(V-UE(Vehicle UE)), 보행자 UE(pedestrian UE), BS 타입(eNB type)의 RSU, 또는 UE 타입(UE type)의 RSU, 통신 모듈을 구비한 로봇 등을 의미할 수 있다.
V2X 통신은 UE들 간에 직접 수행되거나, 상기 네트워크 개체(들)를 통해 수행될 수 있다. 이러한 V2X 통신의 수행 방식에 따라 V2X 동작 모드가 구분될 수 있다.
V2X 통신은, 사업자(operator) 또는 제3자가 V2X가 지원되는 지역 내에서 UE 식별자를 트랙킹할 수 없도록, V2X 어플리케이션의 사용 시에 UE의 익명성(pseudonymity) 및 개인보호(privacy)를 지원할 것이 요구된다.
V2X 통신에서 자주 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.
- RSU (Road Side Unit): RSU는 V2I 서비스를 사용하여 이동 차량과 전송/수신 할 수 있는 V2X 서비스 가능 장치이다. 또한, RSU는 V2X 어플리케이션을 지원하는 고정 인프라 엔터티로서, V2X 어플리케이션을 지원하는 다른 엔터티와 메시지를 교환할 수 있다. RSU는 기존 ITS 스펙에서 자주 사용되는 용어이며, 3GPP 스펙에 이 용어를 도입한 이유는 ITS 산업에서 문서를 더 쉽게 읽을 수 있도록 하기 위해서이다. RSU는 V2X 어플리케이션 로직을 BS(BS-타입 RSU라고 함) 또는 UE(UE-타입 RSU라고 함)의 기능과 결합하는 논리적 엔티티이다.
- V2I 서비스: V2X 서비스의 일 타입으로, 한 쪽은 차량(vehicle)이고 다른 쪽은 기반시설(infrastructure)에 속하는 엔티티.
- V2P 서비스: V2X 서비스의 일 타입으로, 한 쪽은 차량이고, 다른 쪽은 개인이 휴대하는 기기(예, 보행자, 자전거 타는 사람, 운전자 또는 동승자가 휴대하는 휴대용 UE기).
- V2X 서비스: 차량에 전송 또는 수신 장치가 관계된 3GPP 통신 서비스 타입.
- V2X 가능(enabled) UE: V2X 서비스를 지원하는 UE.
- V2V 서비스: V2X 서비스의 타입으로, 통신의 양쪽 모두 차량이다.
- V2V 통신 범위: V2V 서비스에 참여하는 두 차량 간의 직접 통신 범위.
V2X(Vehicle-to-Everything)라고 불리는 V2X 어플리케이션은 살핀 것처럼, (1) 차량 대 차량 (V2V), (2) 차량 대 인프라 (V2I), (3) 차량 대 네트워크 (V2N), (4) 차량 대 보행자 (V2P)의 4가지 타입이 있다.
도 11은 V2X가 사용되는 사이드링크에서의 자원 할당 방법을 예시한다.
사이드링크에서는 도 13(a)와 같이 서로 다른 사이드링크 제어 채널(physical sidelink control channel, PSCCH)들이 주파수 도메인에서 이격되어 할당되고 서로 다른 사이드링크 공유 채널(physical sidelink shared channel, PSSCH)들이 이격되어 할당될 수 있다. 또는, 도 13(b)와 같이 서로 다른 PSCCH들이 주파수 도메인에서 연속하여 할당되고, PSSCH들도 주파수 도메인에서 연속하여 할당될 수도 있다.
NR V2X
3GPP 릴리즈 14 및 15 동안 자동차 산업으로 3GPP 플랫폼을 확장하기 위해, LTE에서 V2V 및 V2X 서비스에 대한 지원이 소개되었다.
개선된(enhanced) V2X 사용 예(use case)에 대한 지원을 위한 요구사항(requirement)들은 크게 4개의 사용 예 그룹들로 정리된다.
(1) 차량 플래투닝 (vehicle Platooning)은 차량들이 함께 움직이는 플래툰(platoon)을 동적으로 형성할 수 있게 한다. 플래툰의 모든 차량은 이 플래툰을 관리하기 위해 선두 차량으로부터 정보를 얻는다. 이러한 정보는 차량이 정상 방향보다 조화롭게 운전되고, 같은 방향으로 가고 함께 운행할 수 있게 한다.
(2) 확장된 센서(extended sensor)들은 차량, 도로 사이트 유닛(road site unit), 보행자 장치(pedestrian device) 및 V2X 어플리케이션 서버에서 로컬 센서 또는 동영상 이미지(live video image)를 통해 수집된 원시(raw) 또는 처리된 데이터를 교환할 수 있게 한다. 차량은 자신의 센서가 감지할 수 있는 것 이상으로 환경에 대한 인식을 높일 수 있으며, 지역 상황을 보다 광범위하고 총체적으로 파악할 수 있다. 높은 데이터 전송 레이트가 주요 특징 중 하나이다.
(3) 진화된 운전(advanced driving)은 반-자동 또는 완전-자동 운전을 가능하게 한다. 각 차량 및/또는 RSU는 로컬 센서에서 얻은 자체 인식 데이터를 근접 차량과 공유하고, 차량이 궤도(trajectory) 또는 기동(manoeuvre)을 동기화 및 조정할 수 있게 한다. 각 차량은 근접 운전 차량과 운전 의도를 공유한다.
(4) 원격 운전(remote driving)은 원격 운전자 또는 V2X 어플리케이션이 스스로 또는 위험한 환경에 있는 원격 차량으로 주행할 수 없는 승객을 위해 원격 차량을 운전할 수 있게 한다. 변동이 제한적이고, 대중 교통과 같이 경로를 예측할 수 있는 경우, 클라우드 컴퓨팅을 기반으로 한 운전을 사용할 수 있다. 높은 신뢰성과 낮은 대기 시간이 주요 요구 사항이다.
앞서 살핀 5G 통신 기술은 후술할 본 발명에서 제안하는 방법들과 결합되어 적용될 수 있으며, 또는 본 발명에서 제안하는 방법들의 기술적 특징을 구체화하거나 명확하게 하는데 보충될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템과 이를 이용한 자율 주행 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 라이다 시스템은 자율 주행 차량, AI 장치 및 외부 장치 중 하나 이상이 인공 지능(Artificial Intelligence) 모듈, 드론(Unmanned Aerial Vehicle, UAV), 로봇, 증강 현실(Augmented Reality, AR) 장치, 가상 현실(virtual reality, VR) 장치, 5G 네트워크 서비스와 관련된 장치 등과 연계될 수 있다. 이하에서, 라이다 시스템이 자율 주행 차량에 적용되는 예를 중심으로 실시예가 설명되지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다는 것에 주의하여야 한다.
오브젝트 검출 장치(210)는 도 12 내지 도 24와 같은 라이다 시스템을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 라이다 시스템의 감지 거리를 보여 주는 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이 자율 주행 차량(10)은 주행 도중 도로나 주변의 오브젝트(110)를 인지해 주행 방법을 변경할 수 있다. 구체적으로, 자율 주행 차량(10)은 도로에 사람이 있는 경우, 이를 감지해서 회피하거나 주행을 멈출 수 있다.
자율 주행 차량(10)은 오브젝트를 감지하기 위해서 라이다 시스템을 이용할 수 있으며, 라이다 시스템은 수직 면 발광 레이저(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 이하, “VCSEL”라 함)를 광원으로 이용할 수 있다. VCSEL은 복수의 점광원들이 어레이 형태로 배치된 광원 어레이(array)를 포함한다. VCSEL은 복수의 점광원들에서 동시에 레이저 빔을 발생하기 때문에 빔폭이 큰 고출력 레이저 빔을 발사할 수 있다. VCSEL은 플래쉬 라이다 용으로 카메라와 유사하게 빔폭이 큰 고출력 레이저 빔을 발생하고, 이러한 레이저 빔이 오브젝트로부터 반사되어 수신 센서에 입사된다.
VCSEL은 빔폭이 큰 고출력 레이저 빔을 발사하기 때문에 사람의 망막 손상과 같은 아이 세프티(Eye-safety) 문제가 있을 수 있다. 이로 인하여, VCSEL을 라이다 시스템의 광원으로 이용하는 경우에 적절한 아이 세프트 레벨을 고려하여 감지 거리와 화각에 대한 한계가 있다.
본 발명은 VCSEL의 가변 클러스터링(Clustering)을 이용하여 감지 거리, 차량의 속도, 주행 환경 등에 따라 사람의 망막에 대한 영향이 없도록 광원들의 점등 개수와 화각을 가변한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템을 보여 주는 블럭도이다. 도 14는 신호 처리부를 상세히 보여 주는 블럭도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 라이다 시스템의 자율 주행 차량은 광원 구동부(100), 발광부(102), 수신 센서(106), 센서 신호 처리부(108), 게인 제어부(300), 센서 제어부(120) 등을 포함한다.
발광부(102)는 광원 어레이(LS)와, 광 스캔부(SC)를 포함할 수 있다. 광원 어레이(LS)는 도 16과 같은 복수의 점광원들을 포함한다.
광원 구동부(100)는 광원 어레이(LS)에 전류를 공급하여 광원 어레이(LS)을 구동한다. 광원 구동부(100)는 광원 어레이(LS)의 점광원들 각각을 개별 구동하거나 가변 클러스터링으로 구동할 수 있다. 이하에서, 광원 클러스터(cluster)는 두 개 이상의 점광원들이 동시에 점등되는 광원 그룹을 의미한다. 여기서, 동시에 점등되는 점광원들은 이웃하게 배치되어 동시에 점등되는 점광원들, 또는 비점등 광원을 사이에 두고 이격되어 동시에 점등되는 광원들일 수 있다. “가변 클러스터링”은 동시에 점등되는 점광원들의 개수가 가변되거나, 광원 클러스터의 크기가 가변되는 것을 의미한다.
광원 어레이(LS)으로부터 발생되는 레이저 빔의 파장은 905nm 또는 1550nm 일 수 있다. 905 nm 레이저 광원은 InGaAs/GaAs 기반의 반도체 다이오드 레이저(Semiconductor diode laser)로 구현될 수 있고, 고출력(high power)의 레이저 광을 방출할 수 있다. InGaAs/GaAs 기반의 Semiconductor diode laser의 피크 파워(peak power)는 하나의 에미터(emitter)에서 25W이다. InGaAs/GaAs 기반의 Semiconductor diode laser의 출력을 높이기 위하여, 3개 에미터를 스택 구조로 조합하여 75W 레이저 광을 출력할 수 있다. InGaAs/GaAs 기반의 Semiconductor diode laser는 크기가 작고 저가로 구현될 수 있다. InGaAs/GaAs 기반의 Semiconductor diode laser의 구동 모드는 spatial mode, multi mode 이다.
1550nm 레이저 광원은 Fiber laser, DPSS(Diode Pumped Solid State) Laser, Semiconductor Diode Laser 등으로 구현될 수 있다. Fiber laser의 대표적인 예로, Erbium-doped fiber laser가 있다. 1550nm Fiber laser는 980nm의 Diode Laser를 pump laser로 사용하여 Erbium-doped fiber를 통하여 1550nm의 레이저를 방출할 수 있다. 1550nm Fiber laser의 피크 파워는 수kW 까지 가능하다. 1550nm Fiber laser의 동작 모드는 spatial mode, few mode 이다. 1550nm Fiber laser는 광품질이 좋고, 개구부 크기(aperture size)가 작아서 높은 해상도(resolution)로 오브젝트를 검출할 수 있다. DPSS 레이저는 980nm 의 Diode Laser를 pump laser로 사용하여 MgAlO, YVO 등의 laser crystal을 통하여 1534nm의 레이저 광을 방출할 수 있다. 1550nm Semiconductor Diode Laser는 InGaAsP/InP 기반의 Semiconductor Diode Laser로 구현될 수 있고, 그 피크 파워가 peak power가 수십W 수준이다. 1550nm Semiconductor Diode Laser는 그 크기가 fiber laser 보다 작다.
레이저 광은 그 파장에 따라 사람의 망막 손상에 대한 영향도가 달라질 수 있다. 예를 들어, 1550nm 레이저 광은 905nm 레이저 광에 비하여 사람의 눈에 덜 해롭다. 1550nm 레이저 광원의 출력 파워가 905nm 레이저 광원의 출력 파워 보다 106 배 높을 때 아이 세프티 레벨(eye safety level)이 동등 수순 또는 그 이상이다. 따라서, 1550nm 레이저 광원의 파워를 905nm 레이저 광원 보다 훨씬 높게 하더라도 사람의 눈에 덜 해롭다. 이를 고려하여 중/장거리 센싱에서 1550nm 레이저 광원을 이용하는 것이 바람직하다.
광원 어레이(LS)는 점광원이 개별로 구동될 때 점광원 형태의 레이저 빔을 발사하고, 클러스터 형태에 따라 선광원 형태 또는 면 광원 형태의 레이저 빔을 발사할 수 있다. 클러스터 크기에 따라 레이저 빔의 빔폭과 빔 파워가 달라질 수 있다. 예를 들어, 클러스터 크기가 커지면 점등되는 점광원의 개수가 많아지기 때문에 레이저 빔의 빔폭이 커지고 레이저 빔의 파워가 높아질 수 있다.
광원 구동부(102)는 네트워크를 통해 수신된 주행 경로 상의 주행 환경 정보에 따라 광원 어레이(LS) 각각의 구동 전류를 조정하여 광 파워를 가변할 수 있다. 주행 환경 정보는 주행 구간의 지형 정보, 교통 혼잡 정보, 날씨 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 광원 구동부(102)는 교통량이 많고 혼잡도가 높은 도심 지역에서 광원 어레이(LS)의 파워를 줄이고 광원 클러스터 크기를 크게 하여 근거리의 오브젝트를 빠르게 스캔할 수 있다. 또한, 광원 구동부(102)는 교통량이 적은 시골, 평야 지역에서 광원 어레이(LS)의 파워를 높여 감지 거리를 크게 할 수 있다.
본 발명의 라이다 시스템은 감지 거리, 차량의 속도, 주행 환경 정보 등에 따라 선택 가능한 플래쉬 모드(flash mode)와 스캔 모드(scan mode)로 구동될 수 있다.
플래쉬 모드에서, 광원 클러스터의 크기가 수직 및 수평 방향으로 소정 크기 이상으로 커져 광원 어레이(LS)가 면광원 형태의 레이저 빔을 발사한다. 플래쉬 모드에서 광원 클러스터는 최대 크기로 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 광원 클러스터의 최대 크기에서 광원 어레이(LS)의 모든 점광원들이 동시에 점등되어 레이저 빔의 빔폭 및 광 파워가 커지고 화각이 커진다.
스캔 모드에서 수직 및 수평 방향 중 적어도 한 방향에서 광원 어레이(LS)는 점광원 또는 선광원으로 점등되고 미리 설정된 스캔 방향을 따라 점등되는 광원이 시프트된다. 스캔 모드에서 클러스터의 크기 또는, 동시에 점등되는 점광원들의 개수가 플래쉬 모드 보다 작게 설정된다.
플래쉬 모드와 스캔 모드는 라이다 시스템의 감지 거리와 차량의 속도에 따라 설정될 수 이다. 플래쉬 모드는 근거리(예를 들면, 50m 이내의 거리) 탐지 모드로 설정되거나 차량의 저속 주행시 탐지 모드로 설정될 수 있다. 근거리는 라이다 시스템으로부터 50m 이내의 거리일 수 있다. 스캔 모드는 중/장거리 탐지 모드로 설정되거나 차량의 고속 주행시 탐지 모드로 설정될 수 있다. 중/장거리는 50m 보다 긴 거리일 수 있다.
차량(10)이 주행을 시작한 직후에 라이다 시스템은 플래쉬 모드로 레이저 빔을 발사하여 오브젝트(110)를 감지하고, 차량(10)의 속도가 미리 설정된 소정의 속도(예를 들면, 시속 50km/h 등)이상이 되면 스캔 모드로 레이저 빔을 발사하여 오브젝트(110)를 감지할 수 있다. 중/장거리 모드로 변경될 수 있으며, 차량의 속도가 다시 일정 속도 이하가 되면 스캔 모드는 중/장거리 모드에서 플래쉬 모드로 변경될 수 있다.
센서 제어부(120)는 광 스캔부(SC)와 수신 센서(106)의 픽셀들을 동기시킨다. 센서 제어부(120)는 스캔 모드에서 광 스캔부(SC)에 의해 이동되는 레이저 빔과 동기하여 활성화되는 픽셀들을 선택할 수 있다.
센서 제어부(120)는 스캔 모드에서 광 스캔부(SC)에 의해 이동되는 레이저 빔과 동기하여 레이저 빔의 메인 로브(main lobe)가 수신되는 픽셀들만 선택할 수 있다. 센서 제어부(120)에 의해 선택된 픽셀들만 활성화되고 그 이외의 다른 픽셀들이 비활성화될 수 있다.
센서 제어부(120)는 광 스캐너(SC)의 스캐닝과 수신 센서(102)의 픽셀들을 동기시켜 레이저 빔의 스캔 각도별로 픽셀들을 선택적으로 활성화하여 레이저 빔의 사이드 로브(side lobe)로 인한 수신 신호의 노이즈 증가 및 오동작을 방지할 수 있다.
광원 어레이(LS)으로부터 발생된 레이저 빔은 광 스캔부(SC)에 입사된다. 광 스캔부(SC)는 미리 설정된 화각(field of view, FOV)을 구현하기 위하여 광원 어레이(LS)으로부터의 레이저 빔을 왕복 이동시킨다. 광 스캔부(SC)는 수평 방향(x축)과 수직 방향(y축) 각각에서 소정의 회전 각도 범위 내에서 레이저 빔을 왕복 이동시키는 2차원(2D) 스캐너 또는, 서로 직교하는 방향으로 선회하는 두 개의 1 차원(1D) 스캐너로 구현될 수 있다. 스캐너는 갈바노(galvano) 스캐너 또는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 스캐너로 구현될 수 있다.
발광부(102)로부터 발사되는 레이저 빔은 오브젝트(110) 상에서 반사되어 수신 센서(106)에 수신된다.
수신 센서(106)는 도 16에 도시된 바와 같이 매트릭스 타입으로 배열된 픽셀들을 포함할 수 있다. 픽셀들은 포토다이오드(photo-diode)를 이용하여 수신된 빛을 전기적인 신호로 변환한다.
신호 처리부(108)는 수신 센서(106)의 출력을 전압으로 변환하여 증폭한 후에, 증폭된 신호를 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter, ADC)를 이용하여 디지털 신호로 변환한다. 신호 처리부(108)는 ADC로부터 입력된 디지털 데이터를 TOF(Time of Flight) 알고리즘 또는 페이즈 쉬프트(phase-shift) 알고리즘으로 분석하여 오브젝트(110)와의 거리, 오브젝트(110)의 형상 등을 감지한다.
신호 처리부(108)는 수신 센서(106)로부터 입력되는 전류를 전압으로 변환하여 증폭하는 전치 증폭기(Trans Impedance Amplifier, TIA)(310), 전치 증폭기(310)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(320), ADC(320)로부터 출력된 디지털 신호를 소정의 게인으로 변조하는 신호 변조부(330), 신호 변조부(330)의 출력 데이터를 TOF 또는 페이즈 시프트 알고리즘으로 분석하여 오브젝트(110)와의 거리와 형상 등을 감지하는 검출부(340), 전치 증폭기(310)와 신호 변조부(330) 중 하나 이상의 게인(Gain)을 제어하는 게인 제어부(300) 등을 포함한다.
전치 증폭기(310)는 게인이 서로 다른 다수의 증폭기들을 포함할 수 있다. 전치 증폭기(310)는 게인 제어부(300)에 의해 선택된 게인으로 수신 센서(106)의 출력을 증폭한다. 전치 증폭기(310)의 게인은 프로그래머블(Programmable) 게인으로 가변될 수 있다. 이 경우, 전치 증폭기(310)의 게인은 I2C 통신을 통해 게인 제어부(300), 자율 주행 장치(260), 네트워크에 연결된 외부 장치 중 어느 하나로부터 입력된 값에 따라 변경될 수 있다.
신호 변조부(330)는 ADC(320)로부터 출력된 디지털 신호 즉, 광 센서 데이터 각각에 게인 제어부(300)로부터 수신된 게인 값을 더하거나 곱하여 광 센서 데이터를 변조할 수 있다.
전치 증폭기(310)와 신호 변조부(330) 중 어느 하나는 생략될 수 있다. 예를 들어, 전치 증폭기(310)의 게인 조정만으로 다양한 유스 케이스(use case)를 충족하고 근거리 감지와 중/장거리 감지 성능이 충분하다면, 신호 변조부(330)는 생략될 수 있다.
게인 제어부(300)는 감지 거리에 따라 전치 증폭기(310)와 신호 변조부(330) 중 하나 이상의 게인을 가변할 수 있다. 또한, 게인 제어부(300)는 차량(10)의 속도와 주행 환경에 따라 전치 증폭기(310)와 신호 변조부(330) 중 하나 이상의 게인을 조정할 수 있다.
게인 제어부(300)는 메인 ECU(240) 또는 네트워크를 통해 차량의 속도 정보와 노면 상태 정보를 수신할 수 있다. 게인 제어부(300)는 네트워크를 통해 주행 환경 정보를 수신할 수 있다. 주행 환경 정보는 주행 구간의 지형 정보, 교통 혼잡 정보, 날씨 등을 포함할 수 있다. 게인 제어부(300)는 차량의 속도, 차량이 주행하는 도로의 노면 상태, 및 주행 환경 정보 중 하나 이상에 기초하여 전치 증폭기(310)와 신호 변조부(330) 중 하나 이상의 게인을 조정할 수 있다.
게인 제어부(300)는 차량에서 라이다 시스템의 장착 위치에 따라 전치 증폭기(310)와 신호 변조부(330) 중 하나 이상의 게인을 가변할 수 있다.
플래쉬 모드에서 수신 센서(106)에 수신되는 레이저 빔의 파워가 크고 근거리 물체의 반사율이 높다. 이로 인하여, 플래쉬 모드에서 수신 센서(106)에 수신되는 신호의 포화(saturation)가 발생할 수 있다. 게인 제어부(300)는 플래쉬 모드에서 신호 포화 문제를 보상하기 위하여 신호 처리부(108)의 게인을 스캔 모드 보다 줄일 수 있다.
신호 처리부(108)는 오브젝트와의 거리, 형상 정보를 포함한 센서 데이터를 자율 주행 장치(260)에 제공할 수 있다. 자율 주행 장치(260)는 라이다 시스템으로부터 수신된 센서 데이터를 입력 받아 검출된 오브젝트 정보를 차량의 움직임 제어에 반영한다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용하여 오브젝트를 스캔하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 도이다.
도 15를 참조하면, 광원 어레이(LS)에서 발생된 레이저 빔은 제1 렌즈(CL1)를 통해 오브젝트(110)로 조사되고, 오브젝트(110)에서 반사된 레이저 빔이 제2 렌즈(CL2)를 통해 수신 센서(106)에 수신된다.
도 16은 광원 어레이(LS)와 수신 센서(106)를 상세히 보여 주는 도면이다.
도 16을 참조하면, 광원 어레이(LS)는 복수의 로우 라인들(R1~R4)과 복수의 컬럼 라인들(C1~C4)을 따라 매트릭스 형태로 배치된 다수의 점광원들(L)을 포함한다.
플래쉬 모드에서 모든 점광원들(L)이 동시에 점등되어 면광원 형태의 레이저 빔이 발생될 수 있다. 프래쉬 모드에서 모든 점광원들(L)이 동시에 점등되지 않고 큰 크기로 설정된 클러스터의 점광원들(L)이 동시에 점등될 수도 있다.
스캔 모드에서 점광원들(L)은 미리 설정된 스캔 방향을 따라 순차적으로 점등될 수 있다. 스캔 모드에서 작은 크기로 설정되 클러스터의 점광원들이 동시에 점등되고, 점등되는 클러스터가 스캔 방향을 따라 이동될 수 있다.
예를 들어, 스캔 모드에서 클러스터는 컬럼(C1~C4)으로 선택될 수 있다. 스캔 모드에서 제1 컬럼(C1)의 점 광원들이 동시에 점등되어 선광원 형태의 레이저 빔이 발사될 수 있다. 이어서, 제2 컬럼(C2)의 점 광원들이 동시에 점등된 후에, 제3 컬럼(C3)의 점 광원들이 동시에 점등될 수 있다. 이 경우, 스캔 모드에서 선광원 클러스터를 구성하는 광원들(L)이 점등되어 선광원 형태의 레이저 빔이 발생되고, 선광원 클러스터가 점등되어 레이저 빔이 스캔 방향을 따라 순차적으로 이동된다.
수신 센서(106)는 복수의 로우 라인들(G1~G4)과 복수의 컬럼 라인들(D1~D4)을 따라 매트릭스 형태로 배치된 다수의 픽셀들(PD)을 포함한다. 플래쉬 모드에서 수신 센서(106)의 모든 픽셀들이 활성화되어 광원 어레이(LS)가 점등할 때마다 모든 픽셀들에서 수신 신호를 전류로 변환한다. 스캔 모드에서 플래쉬 모드와 같은 방법으로 수신 센서(106)의 모든 픽셀들이 활성화되어 점광원 또는 선광원 형태로 수신되는 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환할 수 있다. 다른 실시예로, 스캔 모드에서 광원 어레이(LS)에서 점등되는 점광원 또는 선광원의 스캔 방향을 따라 순차적으로 활성화되고, 활성화된 픽셀들만 수신된 점광원 또는 선광원 형태로 수신되는 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환할 수도 있다.
수신 센서(106)의 픽셀들은 광원 어레이(LS)에서 점등되는 점광원 또는 선광원의 스캔 방향을 따라 순차적으로 활성화되고, 활성화된 픽셀들만 수신된 빛을 전류로 변환한다.
플래쉬 모드에서 모든 픽셀들(PD)이 활성화되어 면광원 형태의 레이저 빔을 수신하여 전류로 변환한다. 따라서, 플래쉬 모드에서 광원 어레이(LS)로부터 면광원 형태의 레이저 빔이 발사될 때마다 오브젝트(110)가 감지되기 때문에 빠른 속도로 오브젝트(110)를 감지할 수 있다.
스캔 모드에서 광원 어레이(LS)의 점광원 또는 선광원과 동기되어 활성화된 픽셀들(PD)만 수신된 빛을 전류로 변환한다. 스캔 모드는 점광원 또는 선광원으로 오브젝트를 스캔하기 때문에 아이 세프티(Eye safety) 영향을 최소화한 상태에서 중/장거리의 오브젝트(110)를 감지할 수 있다.
도 17은 플래쉬 모드와 스캔 모드에서 레이저 빔을 보여 주는 도면이다.
도 17의 (a)를 참조하면, 자율 주행 차량(1610)이 주행 중 근거리에 존재하는 오브젝트(110)를 감지할 때 라이다 시스템이 플래쉬 모드로 동작할 수 있다. 플래쉬 모드에서 복수 개의 점광원들로부터 동시에 레이저 빔이 발생되어 면광원 형태의 레이저 빔이 오브젝트(110)로 발사된다. 플래쉬 모드에서 발생된 레이저 빔이 오브젝터(110)에 의해서 반사되면 반사된 레이저 빔은 수신 센서(106)의 픽셀들(PD)에 동시에 수신된다. 수신 센서(106)에 수신된 면광원 형태의 레이저 빔은 빠른 속도로 처리되어 오브젝터(110)를 수십 Hz 이상으로 빠르게 스캔할 수 있다.
플래쉬 모드에서 발생되는 레이저 빔은 레이저 빔을 이동하지 않고 오브젝트를 한 번에 스캔하기 위하여 빔폭이 크고 화각이 90~120°정도로 크게 설정될 수 있다.
도 17의 (b)를 참조하면, 스캔 모드에서, 광원 어레이(LS)는 미리 설정된 클러스터를 형성할 수 있으며, 클러스터 별로 온(On)/(Off)를 통해 순차적으로 레이저 빔을 발생시킬 수 있다.
스캔 모드에서 발생된 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔은 미리 설정된 스캔 방향을 따라 순차적으로 이동되고 또한, 광 스캔부(SC)에 의해 스캔 각도별로 이동되어 오브젝트(110)를 스캔한다.
스캔 모드에서, 광원 어레이(LS)의 클러스터에 포함된 광원들만 동시에 레이저 빔을 발생시키기 때문에 저화각 예를 들어, 20~30° 정도의 화각 내에서 오브젝트를 감지할 수 있다. 스캔 모드에서 광원 어레이(LS)의 클러스터는 복수 개의 광원의 칼럼(column)별로 설정될 수 있으며, 클러스터의 크기, 형태 및 스캔 속도는 자율 주행 차량의 주행 상태에 따라 변경될 수 있다.
구체적으로, 자율 주행 차량의 속도, 이동 방향, 오브젝트의 위치, 종류 및 도로의 형태에 따라 클러스터의 사이즈, 포함되는 광원의 개수, 및/또는 형태가 변경될 수 있다.
예를 들면, 오브젝트(110)의 위치에 따라 클러스터가 형성되는 방향이 변경될 수 있으며, 오브젝트(110)의 크기가 크면 클러스터의 크기가 커지고, 오브젝트(110)의 크기가 작아지면 클러스터의 크기도 작아질 수 있다.
클러스터의 크기가 커지면 포함되는 광원의 개수도 증가되고, 클러스터의 크기가 작아지면 포함되는 광원의 개수도 작아진다. 중/장거리 오브젝트를 감지하기 위해서 레이저 빔이 스캔 모드로 순차적으로 점광원 또는 선광원 형태로 순차적으로 발생되는 경우, 순간적으로 많은 빔을 발사하는 모든 광원을 이용하는 경우와 비교하여 사용자의 눈 안전에 미치는 영향이 최소화될 수 있다.
또한, 중/장거리의 경우, 저 화각을 통한 레이저 빔의 발생으로 인하여 오브젝트를 효과적으로 감지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예로, 플래쉬 모드 및/또는 스캔 모드에서 광원과 렌즈간의 거리는 개별적으로 조절되어 화각이 변경될 수 있다.
구체적으로, 플래쉬 모드 및/또는 스캔 모드에서 자율 주행 차량(1610)이 오브젝트(110)를 감지하기 위해서 복수 개의 점 광원을 통해 레이저 빔을 발생시킨다.
이때, 복수 개의 광원과 렌즈간의 거리가 각각 조절되어 화각이 광원의 소자별로 조절될 수 있다.
또는, 광원과 렌즈간의 거리는 개별적인 광원 별로 렌즈와의 거리가 조절되거나, 클러스터 또는 특정 단위로 광원이 그룹화되어 렌즈와의 거리가 조절될 수 있다.
광원과 렌즈간의 거리는 차량의 속도, 오브젝트와의 거리, 오브젝트의 상태 및/또는 오브젝트의 크기에 따라 조절될 수 있다.
예를 들면, 오브젝트의 거리가 동일하더라도 오브젝트 주변에 안개 또는 다른 오브젝트들이 존재하여 좁은 화각으로 감지가 어려운 경우, 화각을 넓히기 위해서 동일한 거리의 오브젝트라도 광원과 렌즈의 거리를 조절할 수 있다.
또한, 복수 개의 광원들은 오브젝트의 위치, 거리, 크기 및/또는 차량의 속도 등에 따라 다르게 클러스터링 또는 그룹핑될 수 있다.
예를 들면, 오브젝트 크기가 큰 경우, 복수 개의 광원들의 클러스터링 또는 그룹핑 단위는 커질 수 있으며, 오브젝트의 크기가 작은 경우, 복수 개의 광원들의 클러스터링 또는 그룹핑 단위는 작아질 수 있다.
또는, 차량의 속도에 따라 클러스터링 또는 그룹핑 되는 광원들의 개수가 달라질 수 있다.
예를 들면, 차량의 속도가 빨라지면 순차적인 레이저 빔 발생 및 스캔으로 인하여 오브젝트(110)가 감지되지 않는 것을 방지하기 위해서 많은 수의 광원들을 클러스터링 또는 그룹핑할 수 있다.
또한, 차량의 속도에 따라 광원들이 클러스터링 또는 그룹핑 되는 개수는 유동적으로 변경될 수 있다.
예를 들면, 차량의 속도가 특정 임계 값 이상으로 증가하는 경우, 기존의 클러스터링 또는 그룹핑된 광원들은 다시 더 많은 개수의 광원들로 클러스터링 또는 그룹핑 될 수 있다.
자율 주행 차량(1610)은 광원과 렌즈와의 거리의 조절은 이를 제어하기 위한 별도의 모듈을 포함할 수 있다.
도 18은 화각을 조정하는 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 라이다 시스템은 화각 조정부를 더 포함할 수 있다.
화각 조정부는 광원 어레이(LS) 앞에 배치된 제1 렌즈(CL1)를 이동시키는 렌즈 구동부를 포함한다. 렌즈 구동부는, 액츄에이터(actuator, ACT), 또는 스텝 모드를 이용하여 제1 렌즈(CL1)를 이동시킨다. 제1 렌즈(CL1)는 시준 렌즈(Colimator Lens)일 수 있다.
광원(L)과 제1 렌즈(CL1) 간의 거리가 길어지면, 레이저 빔의 빔폭이 커져 화각이 커질 수 있다. 이에 비하여, 광원(L)과 제1 렌즈(CL1)의 거리가 작아지면, 레이저 빔의 빔폭이 작아져 화각이 감소될 수 있다.
렌즈 구동부는 렌즈(CL1)를 이동시켜 플래쉬 모드에서 광원 어레이(LS)와 렌즈 (CL1)사이의 거리를 스캔 모드 보다 증가시켜 플래쉬 모드에서 레이저 빔의 빔폭과 화각을 크게 할 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 플래쉬 모드를 보여 주는 도면이다. 도 20은 본 발명의 실시예에 따른 스캔 모드를 보여 주는 도면이다.
도 19 및 도 20을 참조하면, 근거리 오브젝트를 감지하기 위해서 광원을 플래쉬 방식으로 레이저 빔을 모두 발생시켜 한꺼번에 반사된 반사 빔을 수신함으로써 오브젝트를 인식할 수 있다.
차량(10)이 주행을 시작한 뒤, 속도가 일정 속도 이상으로 증가하면, 속도에 따라 이동 거리가 증가하기 때문에, 자율 주행 차량은 먼 거리에 위치하는 오브젝트를 인식하여야 한다.
자율 주행 차량은 차량의 속도가 일정 속도 이상으로 증가하면 라이다 시스템은 중/장거리 스캔 모드로 동작할 수 있다. 중/장거리 스캔 모드에서 광원 어레인(LS)는 면광원 형태의 레이저 빔을 발생시킬 수 있다.
스캔 모드에서 광원 어레이(LS)가 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔을 발생하기 때문에 눈 안전의 제약이 상대적으로 적어져 중/장거리 감지에 효과적일 수 있다.
중/장거리에서 작은 화각에서 오브젝트 감지가 가능하기 때문에 광원 어레이(LS)의 모든 점광원들(L)을 구동하지 않고, 일부 점광원들(L)만 구동하여 레이저 빔을 발생할 수도 있다.
스캔 모드에서 스캔 방향을 따라 순차적으로 레이저 빔이 이동되어 때문에 레이저 빔이 여러 차례 이동하여 오브젝트를 스캔한 후에 하나의 프레임 신호가 얻어진다. 이 때문에 스캔 모드에서 오브젝트의 스캔 속도가 느리지만 중/장거리 모드에서 사용됨에 따라 차량이 오브젝트를 인식하고 제동하는 거리를 고려하여 특정 속도 이상의 스캔 속도는 유지되어야 한다(예를 들면, 최소 20Hz).
중/장거리 스캔 모드에서 클러스터는 자율 주행 차량의 속도, 이동 방향, 오브젝트의 종류, 크기 및 위치에 따라 그 형태, 위치 및 포함되는 광원의 개수가 달라질 수 있다.
예를 들면, 작은 오브젝트를 인식하기 위해서는 클러스터의 크기 및 포함되는 광원의 수가 작아질 수 있으며, 큰 오브젝트를 인식하기 위해서는 클러스터의 크기 및 포함되는 광원의 수가 많아 질 수 있다.
즉, 클러스터의 크기가 오브젝트의 크기보다 작은 경우, 오브젝트의 일부가 누락되어 인식되거나, 복수 번의 스캔을 통해서 오브젝트가 인식될 수 있기 때문에, 오브젝트의 크기에 따라 클러스터의 크기가 조절될 필요가 있다. 따라서, 오브젝트의 크기가 클러스터의 크기보다 큰 경우, 클러스터의 크기는 오브젝트의 크기에 따라서 변경될 수 있다.
예를 들면, 작은 오브젝트를 인식하기 위해서는 클러스터의 크기가 클 필요는 없기 때문에 이 경우, 클러스터의 크기는 오브젝트의 크기에 따라 감소되며, 포함되는 광원의 개수도 줄어들 수 있다.
또한, 오브젝트의 크기가 큰 경우, 클러스터의 크기는 오브젝트의 크기에 따라 증가할 수 있으며, 클러스터에 포함되는 광원의 개수도 증가될 수 있다.또한, 차량의 속도, 이동 방향 등과 같은 주행 정보에 따라 클러스터의 모양 및 형태가 달라질 수도 있다.
스캔 모드는 autonomous driving이나, 고속도로의 ACC(Auto Cruse Control)등에 유용하게 적용될 수 있으며, 모든 광원이 동작하지 않기 때문에 에너지 소모가 감소될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 제어하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 21을 참조하면, 자율 주행 차량은 플래쉬 모드 및 스캔 모드를 통해 오브젝트를 감지하기 위해서 광원을 제어할 수 있다.
구체적으로, 자율 주행 차량은 플래쉬 모드 및 스캔 모드를 통해 오브젝트를 감지하기 위해서 인접한 자율 주행 차량 및/또는 RSU로부터 주행 정보를 수신할 수 있다(S21010).
주행 정보는 오브젝트의 감지에 영향을 줄 수 있는 정보로써, 차량의 혼잡도 정보, 도로의 상태 정보, 날씨 정보, 및/또는 맵 정보 등을 포함할 수 있다.
자율 주행 차량은 획득된 주행 정보, 오브젝트 정보, 및/또는 자율 주행 차량의 주행 상태 정보 등에 기초하여 오브젝트를 스캔하기 위한 광원을 제어할 수 있다(S21020).
오브젝트 정보는 오브젝트의 위치, 오브젝트의 크기, 또는 오브젝트의 이동 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 주행 상태 정보는 차량의 주행 모드(예를 들면, 주차 모드 등), 주행 속도, 또는 목적지 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
자율 주행 차량은 주행 정보, 오브젝트 정보 및/또는 주행 정보 등에 기초하여 복수의 광원과 렌즈와의 거리, 클러스터의 크기, 클러스터에 포함되는 광원의 개수, 및/또는 광원의 온(ON)/오프(OFF) 등을 제어함으로써 플래쉬 모드 또는 스캔 모드에서 오브젝트를 감지할 수 있다.
예를 들면, 앞에서 설명한 바와 같이 복수의 광원과 렌즈와의 거리를 증가시키거나, 감소시킴으로써 화각을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
또는, 자율주행 차량은 오브젝트 정보, 주행 정보 및/또는 주행 상태 정보에 따라 오브젝트의 크기에 기초하여 클러스터의 크기 및/또는 클러스터에 포함되는 광원의 개수를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
예를 들면, 오브젝트의 크기가 클러스터의 크기보다 큰 경우, 하나의 클러스터를 통해서는 오브젝트의 일부분이 감지되지 않을 수도 있다. 따라서, 하나의 클러스털르 통해서 오브젝트가 감지될 수 있도록 클러스터의 크기 및 클러스터에 포함되는 광원의 개수를 증가시킬 수 있다.
또는, 주행 상태 정보에 따라 차량의 속도가 빨라져 오브젝트를 빠르게 스캔해야되거나, 주행 정보의 날씨 정보에 따라 안개나 우천시 오브젝트의 감지가 어려운 경우, 클러스터의 크기를 증가시킬 수 있다.
즉, 차량의 속도가 빨라지면 클러스터의 순차적 점등으로 인하여 오브젝트가 감지되지 않거나, 안개나 우천 시에는 오브젝트의 감지가 어려울 수 있다.
이 경우, 클러스터의 크기를 일반적인 경우보다 크게 설정하고, 포함되는 광원의 개수도 증가시킴으로써 오브젝트를 효율적으로 감지할 수 있다.
또는, 오브젝트 정보에 따라 클러스터를 구성하는 광원의 일부 또는 전체 클러스터의 일부를 온/오프할 수 있다.
구체적으로, 오브젝트 정보에 따른 오브젝트의 위치가 좌/우 또는 상/하에 있는지 여부에 따라 클러스터를 구성하는 광원의 일부 또는 전체 클러스터들 중 일부 클러스터들을 오프시킬 수 있다.
예를 들면, 오브젝트가 자율 주행 차량의 좌측에 위치하는 경우, 전체 클러스터들 중에서 우측에 위치하는 클러스터들을 통한 스캔은 오브젝트의 감지에 필요하지 않을 수 있다. 이 경우, 우측에 위치하는 클러스터들은 오프시킴으로써 오브젝트 감지를 위한 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
또는, 오브젝트의 크기가 클러스터의 크기보다 작고, 자율주행 차량의 좌측에 위치하는 경우, 클러스터에 포함된 모든 광원들을 온시킬 필요는 없다. 따라서 이 경우, 클러스터의 우측에 포함된 광원은 오프시킬 수 있다.
또 다른 예로, 오브젝트 정보에 따라 오브젝트가 자율 주행 차량의 상부에 위치하는 경우, 클러스터의 형태는 오브젝트의 위치 및 형태에 따라 변경될 수 있으며, 오브젝트 위치에 따른 플래쉬 모드 및 스캔 모드에 따라 오브젝트를 스캔할 때, 전체 클러스터들 중 상부의 클러스터들이 먼저 레이저 빔을 발생시키도록 제어될 수 있다.
또 다른 예로, 오브젝트 정보에 기초하여 오브젝트가 적어도 하나의 다른 오브젝트와 밀착되어 있는 경우, 오브젝트의 크기를 명확히 인식하기 어려울 수 있다. 이 경우, 오브젝트의 크기 뿐만 아니라 적어도 하나의 다른 오브젝트의 크기까지 고려되어 클러스터의 크기 및 클러스터에 포함되는 광원의 개수가 조절될 수 있다.
또한, 차량의 주행 정보에 따라 차량 혼잡도가 높은 도로에서는 차량의 속도가 줄어들기 때문에 스캔 속도를 낮추거나, 클러스터의 크기 또는 온 되는 광원의 개수를 줄일 수 있다.
이후, 자율 주행 차량은 광원의 제어를 통해 플래쉬 모드/스캔 모드를 통해서 오브젝트를 감지할 수 있다.
도 22는 스캔 모드에서 레이저 빔이 스캔 각도를 따라 이동되는 일 예를 보여 주는 도면이다. 도 22는 도 21에 도시된 스캔 각도별로 활성화되는 수신 센서의 픽셀들을 보여 주는 도면이다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 센서 제어부(120)는 광 스캐너(SC)의 스캐닝과 수신 센서(102)의 픽셀들을 동기시켜 레이저 빔의 스캔 각도별로 픽셀들을 선택적으로 활성화하여 레이저 빔에서 사이드 로브를 제외한 메인 로브의 빛만을 전기적인 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔이 정면 각도(0°)에서 전방으로 발사될 때, 도 22에 도시된 바와 같이 정면 각도(0°)에서 레이저 빔이 수신되는 0° 픽셀들만 활성화(ON)될 수 있다. 이 경우, 정면 각도(0°)에서 수신되는 레이저 빔의 메인 로브 빛만 전류로 변환된다. 0° 픽셀들 이외의 픽셀들은 비활성화(OFF)되기 때문에 사이드 로브의 빛이 전기적인 신호로 변환되지 않는다. 따라서, 수신 신호에서 사이드 로브의 빛으로 인한 영향이 감소될 수 있다.
레이저 빔이 광 스캐너(SC)에 의해 +10°에서 전방으로 발사될 때, 도 21에 도시된 바와 같이 +10°로부터 반사되는 레이저 빔이 수신되는 +10° 픽셀들만 활성화(ON)될 수 있다. 이 경우, +10°에서 수신되는 레이저 빔의 메인 로브 빛만 전류로 변환된다. +10° 픽셀들 이외의 픽셀들은 비활성화(OFF)되기 때문에 사이드 로브의 빛이 전기적인 신호로 변환되지 않는다.
레이저 빔이 광 스캐너(SC)에 의해 -10°에서 전방으로 발사될 때, 도 21에 도시된 바와 같이 -10°로부터 반사되는 레이저 빔이 수신되는 -10° 픽셀들만 활성화(ON)될 수 있다. 이 경우, -10°에서 수신되는 메인 로브(71)의 빛만 전류로 변환된다. -10° 픽셀들 이외의 픽셀들은 비활성화(OFF)되기 때문에 사이드 로브의 빛이 전기적인 신호로 변환되지 않는다.
도 24 및 도 25는 감지 거리에 따라 활성화되는 광센서 클러스터의 크기 가변의 일 예를 보여 주는 도면들이다.
도 24 및 도 25를 참조하면, 센서 제어부(120)는 스캔 모드에서 거리가 멀어질수록 수신 센서(106)의 클러스터 크기를 증가시킬 수 있다. 여기서, 수신 센서(106)의 클러스터는 동시에 활성화되는 픽셀들(DP)을 포함한다. 일 예로, 수신 센서의 클러스터는 중거리에서 도 22와 같이 한 개의 컬럼일 수 있고, 장거리에서 도 23과 같이 두 개의 컬럼일 수 있다.
센서 제어부(120)는 수신 센서(106)에서 스캔 각도별로 컬럼 단위로 픽셀들을 활성화하되, 중거리 감지시에 스캔 각도별 활성화되는 컬럼 개수를 장거리 감지시에 활성화되는 컬럼 개수 보다 줄일 수 있다. 예를 들어, 센서 제어부(120)는 도 23에 도시된 바와 같이 중거리의 오브젝트(110)를 감지할 때 수신 센서(106)에서 스캔 각도별로 1 컬럼(column)씩 픽셀들을 활성화활 수 있다. 센서 제어부(120)는 장거리 감지시 도 24에 도시된 바와 같이 수신 센서(106)에서 스캔 각도별로 2 컬럼씩 픽셀들을 활성화활 수 있다.
센서 제어부(120)는 감지 거리가 커질수록 스캔 각도별 활성화되는 컬럼 개수를 증가할 수도 있다. 수신 센서(106)에서 활성화되는 클러스터(또는 컬럼)는 도 24 및 도 25에 도시된 바와 같이 레이저 빔의 스캔 각도를 따라 시프트될 수 있다.
도 26은 차량의 속도에 따라 선택되는 플래쉬 모드와 스캔 모드의 제어 방법의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 26을 참조하면, 차량(10)이 주행을 시작할 때 자율 주행 장치(260)는 라이다 시스템을 플래쉬 모드로 제어하여 오브젝트(110)를 감지할 수 있다(S231). 플래쉬 모드에서 광원 어레이(LS)는 면광원 형태의 레이저 빔을 발사하고 수신 센서(106)는 활성화된 모든 픽셀들을 통해 레이저 빔의 빛을 수신하여 수신된 빛을 전기적인 신호로 변환할 수 있다. 차량(10)이 주행을 시작한 직후, 차량의 속도가 낮기 때문에 플래쉬 모드로 근거리의 오브젝트를 빠르게 감지하는 것이 안전 주행에 유리하다.
차량(10)의 속도는 차량(10) 내의 ECU를 통해 실시간으로 측정될 수 있다(S232). 자율 주행 장치(260)는 CAN(Controller Area Network) 데이터를 피드백 입력 받아 차량의 속도를 실시간 측정할 수 있고, V2X 통신을 통해 네트워크로부터 수신된 V2X 데이터를 통해 타 차량(10)의 속도를 측정할 수도 있다.
차량(10)의 차량의 속도가 소정 속도 예를 들면, 시속 50km/h 이하일 때, 플래쉬 모드를 유지하면서 근거리의 오브젝트(110)를 감지할 수 있다(S233 및 S235).
차량(10)의 속도가 소정 속도 이상으로 증가하면, 자율 주행 장치(260)는 라이다 시스템을 스캔 모드로 전환할 수 있다(S233 및 S234). 플래쉬 모드에서 광원 어레이(LS)는 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔을 발사한다. 스캔 모드에서 수신 센서(106)는 모든 픽셀들을 통해 빛을 수신하거나 레이저 빔과 동기되어 활성화된 일부 픽셀들을 통해 수신된 빛을 전기적인 신호로 변환할 수 있다.
본 발명의 라이다 시스템에 대한 다양한 실시예들을 설명하면 다음과 같다.
실시예 1: 라이다 시스템은 플래쉬 모드에서 복수의 점광원들이 동시에 점등되어 면광원 형태의 레이저 빔을 발생하고, 스캔 모드에서 동시에 점등되는 점광원들의 위치가 순차적으로 이동되어 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔을 발생하는 광원 어레이; 상기 스캔 모드에서 발생되는 상기 점광원 또는 상기 선광원 형태의 레이저 빔을 이동시키는 광 스캔부; 및 상기 레이저 빔이 수신되고 활성화된 픽셀들을 통해 수신된 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환하는 수신 센서를 포함한다.
실시예 2: 상기 스캔 모드에서 동시에 점등되는 상기 점광원들의 개수가 상기 플래쉬 모드에서 동시에 점등되는 상기 점광원들의 개수 보다 적게 설정될 수 있다.
실시예 3: 상기 플래쉬 모드에서 발생되는 레이저 빔의 빔폭이 상기 스캔 모드에서 동시에 발생되는 레이저 빔의 빔 폭 보다 크게 설정될 수 있다.
실시예 4: 상기 광원 어레이는 미리 설정된 근거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등하고, 상기 근거리 이상의 중/장거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드 모드로 점등될 수 있다.
실시예 5: 상기 라이다 시스템은 상기 플래쉬 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 넓히고, 상기 스캔 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 좁히는 화각 조정부를 더 포함할 수 있다. 상기 화각 조정부는 상기 광원 어레이 앞에 배치된 렌즈를 이동시켜 상기 플래쉬 모드에서 상기 광원 어레이와 상기 렌즈 사이의 거리를 상기 스캔 모드 보다 증가시키는 렌즈 구동부를 포함할 수 있다.
실시예 6: 상기 라이다 시스템은 상기 수신 센서의 출력 신호를 증폭하는 전치 증폭기, 상기 전치 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기, 및 상기 전치 증폭기의 게인을 가변하는 게인 제어부를 포함하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 게인 제어부는 감지 거리에 따라 상기 전치 증폭기의 게인을 조정할 수 있다.
실시예 7: 상기 게인 제어부는 상기 플래쉬 모드에서 상기 전치 증폭기의 게인을 상기 스캔 모드 보다 줄일 수 있다.
실시예 8: 상기 광 스캔부와 상기 수신 센서를 동기시키는 센서 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 센서 제어부는 상기 스캔 모드에서 상기 광 스캔부에 의해 이동되는 상기 레이저 빔과 동기하여 활성화되는 픽셀들을 선택할 수 있다. 상기 수신 센서의 픽셀들이 상기 스캔 모드에서 상기 센서 제어부의 제어 하에 상기 레이저 빔의 이동에 동기되어 순차적으로 활성화될 수 있다.
실시예 9: 상기 스캔 모드에서 감지 거리가 커질수록 상기 동시에 활성화되는 픽셀들의 개수가 증가될 수 있다.
실시예 10: 상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도에 따라 상기 플래쉬 모드와 상기 스캔 모드가 선택될 수 있다.
실시예 11: 상기 차량의 속도가 소정의 속도 이하일 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등되고, 상기 차량의 속도가 상기 소정의 속도 보다 빠를 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드로 점등될 수 있다.
실시예 12: 상기 광원 어레이는 상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도가 소정의 속도 이하이고 근거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등할 수 있다. 상기 광원 어레이는 상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도가 상기 소정의 속도 보다 빠르고 중/장거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드 모드로 점등될 수 있다.
상기 라이다 시스템의 제어 방법에 대한 다양한 실시예들을 설명하면 다음과 같다.
실시예 1: 상기 제어 방법은 광원 어레이에 배치된 복수의 점광원들을 동시에 점등하여 상기 광원 어레이에서 면광원 형태의 레이저 빔이 발생되는 플래쉬 모드를 설정하는 단계; 상기 광원 어레이에서 동시에 점등되는 점광원들의 위치가 순차적으로 시프트되어 상기 광원 어레이에서 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔이 발생되는 스캔 모드를 설정하는 단계; 상기 광원 어레이 앞에 배치된 광 스캔부를 이용하여 상기 스캔 모드에서 발생되는 상기 점광원 또는 상기 선광원 형태의 레이저 빔을 이동시키는 단계; 및 상기 레이저 빔이 수신되는 수신 센서의 활성화된 픽셀들을 통해 상기 플래쉬 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환하는 단계를 포함한다.
실시예 2: 상기 제어 방법은 미리 설정된 근거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이를 상기 플래쉬 모드로 제어하는 단계; 및 상기 근거리 이상의 중/장거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이를 상기 스캔 모드 모드로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 3: 상기 제어 방법은 상기 플래쉬 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 넓히고, 상기 스캔 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 좁히는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 4: 상기 제어 방법은 상기 수신 센서의 출력 신호를 증폭하는 전치 증폭기의 게인을 상기 스캔 모드 보다 상기 플래쉬 모드에서 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 5: 상기 제어 방법은 상기 스캔 모드에서 상기 광 스캔부에 의해 이동되는 상기 레이저 빔과 동기하여 활성화되는 픽셀들을 선택하는 단계; 및 상기 스캔 모드에서 상기 센서 제어부의 제어 하에 상기 레이저 빔의 이동에 동기되어 상기 활성화된 픽셀들의 위치를 순차적으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예 6: 상기 제어 방법은 상기 차량의 속도가 소정의 속도 이하일 때 상기 광원 어레이를 상기 플래쉬 모드로 제어하는 단계; 및 상기 차량의 속도가 상기 소정의 속도 보다 빠를 때 상기 광원 어레이를 상기 스캔 모드로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 자율 주행 시스템에 대한 다양한 실시예들을 설명하면 다음과 같다.
실시예 1: 자율 주행 시스템은 상기 라이다 시스템으로부터 수신된 센서 데이터를 입력 받아, 상기 오브젝트의 정보를 차량의 움직임 제어에 반영하는 자율 주행 장치를 포함한다.
실시예 2: 상기 스캔 모드에서 동시에 점등되는 상기 점광원들의 개수가 상기 플래쉬 모드에서 동시에 점등되는 상기 점광원들의 개수 보다 적게 설정될 수 있다.
실시예 3: 상기 플래쉬 모드에서 발생되는 레이저 빔의 빔폭이 상기 스캔 모드에서 동시에 발생되는 레이저 빔의 빔 폭 보다 크게 설정될 수 있다.
실시예 4: 상기 광원 어레이는 미리 설정된 근거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등되고, 상기 근거리 이상의 중/장거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드 모드로 점등될 수 있다.
실시예 5: 상기 라이다 시스템은 상기 플래쉬 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 넓히고, 상기 스캔 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 좁히는 화각 조정부를 더 포함할 수 있다. 상기 화각 조정부는 상기 광원 어레이 앞에 배치된 렌즈를 이동시켜 상기 플래쉬 모드에서 상기 광원 어레이와 상기 렌즈 사이의 거리를 상기 스캔 모드 보다 증가시키는 렌즈 구동부를 포함할 수 있다.
실시예 6: 상기 라이다 시스템은 상기 수신 센서의 출력 신호를 증폭하는 전치 증폭기, 상기 전치 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기, 및 상기 전치 증폭기의 게인을 가변하는 게인 제어부를 포함하는 신호 처리부를 더 포함할 수 있다. 상기 게인 제어부는 감지 거리에 따라 상기 전치 증폭기의 게인을 조정할 수 있다.
실시예 7: 상기 게인 제어부는 상기 플래쉬 모드에서 상기 전치 증폭기의 게인을 상기 스캔 모드 보다 줄일 수 있다.
실시예 8: 상기 라이다 시스템은 상기 광 스캔부와 상기 수신 센서를 동기시키는 센서 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 센서 제어부는 상기 스캔 모드에서 상기 광 스캔부에 의해 이동되는 상기 레이저 빔과 동기하여 활성화되는 픽셀들을 선택할 수 있다. 상기 수신 센서의 픽셀들이 상기 스캔 모드에서 상기 센서 제어부의 제어 하에 상기 레이저 빔의 이동에 동기되어 순차적으로 활성화될 수 있다.
실시예 9: 상기 스캔 모드에서 감지 거리가 커질수록 상기 동시에 활성화되는 픽셀들의 개수가 증가될 수 있다.
실시예 10: 상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도에 따라 상기 플래쉬 모드와 상기 스캔 모드가 선택될 수 있다.
실시예 11: 상기 차량의 속도가 소정의 속도 이하일 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등되고, 상기 차량의 속도가 상기 소정의 속도 보다 빠를 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드로 점등될 수 있다.
실시예 12: 상기 광원 어레이는 상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도가 소정의 속도 이하이고 근거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등되고, 상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도가 상기 소정의 속도 보다 빠르고 중/장거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드 모드로 점등될 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 광원 구동부 102: 발광부
106: 수신 센서 108: 센서 신호 처리부
120: 센서 제어부 300: 게인 제어부
106: 수신 센서 108: 센서 신호 처리부
120: 센서 제어부 300: 게인 제어부
Claims (20)
- 플래쉬 모드에서 복수의 점광원들이 동시에 점등되어 면광원 형태의 레이저 빔을 발생하고, 스캔 모드에서 동시에 점등되는 점광원들의 위치가 순차적으로 이동되어 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔을 발생하는 광원 어레이;
상기 스캔 모드에서 발생되는 상기 점광원 또는 상기 선광원 형태의 레이저 빔을 이동시키는 광 스캔부; 및
상기 레이저 빔이 수신되고 활성화된 픽셀들을 통해 수신된 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환하는 수신 센서를 포함하는 라이다 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 스캔 모드에서 동시에 점등되는 상기 점광원들의 개수가 상기 플래쉬 모드에서 동시에 점등되는 상기 점광원들의 개수 보다 적은 라이다 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 플래쉬 모드에서 발생되는 레이저 빔의 빔폭이 상기 스캔 모드에서 동시에 발생되는 레이저 빔의 빔 폭 보다 큰 라이다 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원 어레이는,
미리 설정된 근거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등되고,
상기 근거리 이상의 중/장거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드 모드로 점등되는 라이다 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 플래쉬 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 넓히고, 상기 스캔 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 좁히는 화각 조정부를 더 포함하고,
상기 화각 조정부는,
상기 광원 어레이 앞에 배치된 렌즈를 이동시켜 상기 플래쉬 모드에서 상기 광원 어레이와 상기 렌즈 사이의 거리를 상기 스캔 모드 보다 증가시키는 렌즈 구동부를 포함하는 라이다 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 수신 센서의 출력 신호를 증폭하는 전치 증폭기, 상기 전치 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기, 및 상기 전치 증폭기의 게인을 가변하는 게인 제어부를 포함하는 신호 처리부를 더 포함하고,
상기 게인 제어부는,
감지 거리에 따라 상기 전치 증폭기의 게인을 조정하는 라이다 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 게인 제어부는
상기 플래쉬 모드에서 상기 전치 증폭기의 게인을 상기 스캔 모드 보다 줄이는 라이다 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 스캔부와 상기 수신 센서를 동기시키는 센서 제어부를 더 포함하고,
상기 센서 제어부는,
상기 스캔 모드에서 상기 광 스캔부에 의해 이동되는 상기 레이저 빔과 동기하여 활성화되는 픽셀들을 선택하고,
상기 수신 센서의 픽셀들이 상기 스캔 모드에서 상기 센서 제어부의 제어 하에 상기 레이저 빔의 이동에 동기되어 순차적으로 활성화되는 라이다 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 스캔 모드에서 감지 거리가 커질수록 상기 동시에 활성화되는 픽셀들의 개수가 증가되는 라이다 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도에 따라 상기 플래쉬 모드와 상기 스캔 모드가 선택되는 라이다 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 차량의 속도가 소정의 속도 이하일 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등되고,
상기 차량의 속도가 상기 소정의 속도 보다 빠를 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드로 점등되는 라이다 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원 어레이는,
상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도가 소정의 속도 이하이고 근거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 플래쉬 모드로 점등하고,
상기 라이다 시스템이 장착된 차량의 속도가 상기 소정의 속도 보다 빠르고 중/장거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이가 상기 스캔 모드 모드로 점등되는 라이다 시스템. - 광원 어레이에 배치된 복수의 점광원들을 동시에 점등하여 상기 광원 어레이에서 면광원 형태의 레이저 빔이 발생되는 플래쉬 모드를 설정하는 단계;
상기 광원 어레이에서 동시에 점등되는 점광원들의 위치가 순차적으로 시프트되어 상기 광원 어레이에서 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔이 발생되는 스캔 모드를 설정하는 단계;
상기 광원 어레이 앞에 배치된 광 스캔부를 이용하여 상기 스캔 모드에서 발생되는 상기 점광원 또는 상기 선광원 형태의 레이저 빔을 이동시키는 단계; 및
상기 레이저 빔이 수신되는 수신 센서의 활성화된 픽셀들을 통해 상기 플래쉬 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환하는 단계를 포함하는 라이다 시스템의 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
미리 설정된 근거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이를 상기 플래쉬 모드로 제어하는 단계; 및
상기 근거리 이상의 중/장거리의 오브젝트를 감지할 때 상기 광원 어레이를 상기 스캔 모드 모드로 제어하는 단계를 더 포함하는 라이다 시스템의 제어 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 플래쉬 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 넓히고, 상기 스캔 모드에서 상기 레이저 빔의 화각을 좁히는 단계를 더 포함하는 라이다 시스템의 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 수신 센서의 출력 신호를 증폭하는 전치 증폭기의 게인을 상기 스캔 모드 보다 상기 플래쉬 모드에서 감소시키는 단계를 더 포함하는 라이다 시스템의 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 스캔 모드에서 상기 광 스캔부에 의해 이동되는 상기 레이저 빔과 동기하여 활성화되는 픽셀들을 선택하는 단계; 및
상기 스캔 모드에서 상기 레이저 빔의 이동에 동기되어 상기 활성화된 픽셀들의 위치를 순차적으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 라이다 시스템의 제어 방법. - 제 13 항에 있어서,
차량의 속도가 소정의 속도 이하일 때 상기 광원 어레이를 상기 플래쉬 모드로 제어하는 단계; 및
상기 차량의 속도가 상기 소정의 속도 보다 빠를 때 상기 광원 어레이를 상기 스캔 모드로 제어하는 단계를 더 포함하는 라이다 시스템의 제어 방법.
- 레이저 빔을 차량 외부로 조사하여 상기 차량 외부의 오브젝트를 감지하는 라이다 시스템; 및
상기 라이다 시스템으로부터 수신된 센서 데이터를 입력 받아, 상기 오브젝트의 정보를 차량의 움직임 제어에 반영하는 자율 주행 장치를 포함하고,
상기 라이다 시스템은,
플래쉬 모드에서 복수의 점광원들이 동시에 점등되어 면광원 형태의 레이저 빔을 발생하고, 스캔 모드에서 동시에 점등되는 점광원들의 위치가 순차적으로 이동되어 점광원 또는 선광원 형태의 레이저 빔을 발생하는 광원 어레이;
상기 스캔 모드에서 발생되는 상기 점광원 또는 상기 선광원 형태의 레이저 빔을 이동시키는 광 스캔부; 및
상기 레이저 빔이 수신되고 활성화된 픽셀들을 통해 수신된 레이저 빔을 전기적인 신호로 변환하는 수신 센서를 포함하는 자율 주행 시스템. - 제 19 항에 있어서,
상기 스캔 모드에서 동시에 점등되는 상기 점광원들의 개수가 상기 플래쉬 모드에서 동시에 점등되는 상기 점광원들의 개수 보다 적은 자율 주행 시스템.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190119451A KR102750638B1 (ko) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | 라이다 시스템과 그 제어 방법 및 라이다 시스템을 포함한 자율 주행 시스템 |
| US16/823,168 US20210096224A1 (en) | 2019-09-27 | 2020-03-18 | Lidar system and method of controlling lidar system, and autonomous driving system including lidar system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190119451A KR102750638B1 (ko) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | 라이다 시스템과 그 제어 방법 및 라이다 시스템을 포함한 자율 주행 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190117418A KR20190117418A (ko) | 2019-10-16 |
| KR102750638B1 true KR102750638B1 (ko) | 2025-01-08 |
Family
ID=68421669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190119451A Active KR102750638B1 (ko) | 2019-09-27 | 2019-09-27 | 라이다 시스템과 그 제어 방법 및 라이다 시스템을 포함한 자율 주행 시스템 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210096224A1 (ko) |
| KR (1) | KR102750638B1 (ko) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10761195B2 (en) | 2016-04-22 | 2020-09-01 | OPSYS Tech Ltd. | Multi-wavelength LIDAR system |
| WO2018169758A1 (en) | 2017-03-13 | 2018-09-20 | OPSYS Tech Ltd. | Eye-safe scanning lidar system |
| KR102435970B1 (ko) | 2017-07-28 | 2022-08-25 | 옵시스 테크 엘티디 | 작은 각도 발산을 갖는 vcsel 어레이 lidar 송신기 |
| EP3710855A4 (en) | 2017-11-15 | 2021-08-04 | Opsys Tech Ltd. | NOISE ADAPTIVE SOLID-STATE LIDAR SYSTEM |
| EP3775979B1 (en) | 2018-04-01 | 2024-01-17 | Opsys Tech Ltd. | Noise adaptive solid-state lidar system |
| KR102604047B1 (ko) | 2018-08-03 | 2023-11-22 | 옵시스 테크 엘티디 | 분산 모듈형 솔리드-스테이트 광 검출 및 거리 측정 시스템 |
| EP3953727A4 (en) | 2019-04-09 | 2023-01-04 | Opsys Tech Ltd. | SOLID STATE LIDAR TRANSMITTER WITH LASER CONTROL |
| US11176818B2 (en) * | 2019-05-02 | 2021-11-16 | International Business Machines Corporation | Cluster-based management of vehicle power consumption |
| US11861957B2 (en) * | 2019-05-09 | 2024-01-02 | Argo AI, LLC | Time master and sensor data collection for robotic system |
| US11846728B2 (en) | 2019-05-30 | 2023-12-19 | OPSYS Tech Ltd. | Eye-safe long-range LIDAR system using actuator |
| KR20220024177A (ko) | 2019-06-25 | 2022-03-03 | 옵시스 테크 엘티디 | 적응형 다중 펄스 lidar 시스템 |
| US12222445B2 (en) | 2019-07-31 | 2025-02-11 | OPSYS Tech Ltd. | High-resolution solid-state LIDAR transmitter |
| US11315431B2 (en) * | 2019-10-09 | 2022-04-26 | Uatc, Llc | Systems and methods for autonomous vehicle controls |
| CN110764105A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-07 | 北京煜邦电力技术股份有限公司 | 一种无人机的激光雷达系统和无人机系统 |
| CN113189601B (zh) * | 2020-01-13 | 2023-08-18 | 奇景光电股份有限公司 | 混合型深度估算系统 |
| KR102754179B1 (ko) * | 2020-05-22 | 2025-01-14 | 엘지이노텍 주식회사 | 카메라 모듈 |
| WO2021251511A1 (ko) * | 2020-06-08 | 2021-12-16 | 엘지전자 주식회사 | 무선 통신 시스템에서 고주파 대역의 상향링크 신호를 송수신하는 방법 및 이를 위한 장치 |
| US12222456B2 (en) | 2020-07-03 | 2025-02-11 | Guangzhou Woya Laideling Technology Co., Ltd. | Dynamic receiver gain control for LiDAR system |
| CN116324508A (zh) * | 2020-08-17 | 2023-06-23 | 北京航迹科技有限公司 | 激光雷达系统的动态接收器增益控制 |
| DE102020210616A1 (de) * | 2020-08-20 | 2022-02-24 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Kommunikation zwischen mindestens zwei hintereinanderfahrenden Fahrzeugen sowie Fahrzeug mit mindestens einer Kommunikationsvorrichtung |
| KR102372007B1 (ko) | 2020-09-16 | 2022-03-10 | 인하대학교 산학협력단 | GNSS 신호 불능지역 내에서의 V2V와 LiDAR를 이용한 차량 위치 추정 방법 및 장치 |
| KR20220069442A (ko) | 2020-11-20 | 2022-05-27 | 주식회사 인포웍스 | 인공지능 기반 FMCW LiDAR 멀티채널 신호처리 방법 |
| WO2022265699A2 (en) * | 2021-03-09 | 2022-12-22 | OPSYS Tech Ltd. | Lidar system with active fault monitoring |
| US11811456B2 (en) | 2021-03-30 | 2023-11-07 | Honeywell International Inc. | Multi-pixel waveguide optical receiver |
| CN113093213B (zh) * | 2021-04-08 | 2023-05-09 | 上海炬佑智能科技有限公司 | ToF传感装置及其距离检测方法 |
| KR20240005752A (ko) * | 2021-05-11 | 2024-01-12 | 옵시스 테크 엘티디 | 픽셀 맵핑 솔리드-스테이트 lidar 송신기 시스템 및 방법 |
| KR20230086256A (ko) * | 2021-12-08 | 2023-06-15 | 삼성전자주식회사 | 전자 장치 및 이의 동작 방법 |
| CN115561771B (zh) * | 2022-09-05 | 2025-07-11 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 水下无线光通信探测一体化系统及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180113200A1 (en) | 2016-09-20 | 2018-04-26 | Innoviz Technologies Ltd. | Variable flux allocation within a lidar fov to improve detection in a region |
| WO2018224095A1 (de) | 2017-06-06 | 2018-12-13 | Blickfeld GmbH | Lidar-entfernungsmessung mit scanner und flash-lichtquelle |
-
2019
- 2019-09-27 KR KR1020190119451A patent/KR102750638B1/ko active Active
-
2020
- 2020-03-18 US US16/823,168 patent/US20210096224A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180113200A1 (en) | 2016-09-20 | 2018-04-26 | Innoviz Technologies Ltd. | Variable flux allocation within a lidar fov to improve detection in a region |
| WO2018224095A1 (de) | 2017-06-06 | 2018-12-13 | Blickfeld GmbH | Lidar-entfernungsmessung mit scanner und flash-lichtquelle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190117418A (ko) | 2019-10-16 |
| US20210096224A1 (en) | 2021-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102750638B1 (ko) | 라이다 시스템과 그 제어 방법 및 라이다 시스템을 포함한 자율 주행 시스템 | |
| KR102812707B1 (ko) | 라이다 시스템과 이를 이용한 자율 주행 시스템 | |
| KR102239277B1 (ko) | 자율 주행 시스템에서 차량의 무선 통신을 위한 방법 및 장치 | |
| KR102794240B1 (ko) | 지능적인 빔 추적 방법 및 이를 위한 자율 주행 차량 | |
| KR102243244B1 (ko) | 자율주행시스템에서 긴급단계에 따른 제어방법 및 이를 위한 장치 | |
| KR102226067B1 (ko) | 자율주행시스템에서 가상 신호등 서비스 제공방법 및 이를 위한 장치 | |
| KR102195939B1 (ko) | 자율주행 차량의 배터리 충전 방법 및 이를 위한 장치 | |
| US20200033481A1 (en) | Lidar system and autonomous driving system using the same | |
| KR102221559B1 (ko) | 자율주행시스템에서 군집 주행 차량 제어 방법 및 장치 | |
| KR102237421B1 (ko) | 자율 주행 시스템에서 데이터 기반의 어플레이케이션 갱신방법 및 이를 위한 장치 | |
| KR102220950B1 (ko) | 자율 주행 시스템에서 차량을 제어하기 위한 방법 및 장치 | |
| KR20190098094A (ko) | 자율주행시스템에서 차량이 수신한 메시지의 유효성을 판단하는 방법 및 이를 위한 장치 | |
| KR20190096865A (ko) | 라이다 시스템과 이를 이용한 자율 주행 시스템 | |
| KR102234227B1 (ko) | 자율주행 차량의 헤드라이트 제어방법 및 이를 위한 제어장치 | |
| KR20190107277A (ko) | 자율 주행 시스템에서 차량을 제어하는 방법 및 장치 | |
| KR20190098092A (ko) | 자율주행 시스템에서 해킹 차량 관리 방법 및 그 장치 | |
| US10833737B2 (en) | Method and apparatus for controlling multi-antenna of vehicle in autonomous driving system | |
| KR102807600B1 (ko) | 역광에 기초한 자율주행 제어 방법 및 시스템 | |
| US20200033875A1 (en) | Image sensor system and autonomous driving system using the same | |
| US20210118293A1 (en) | Method for controlling a vehicle in an autonoumous drving system | |
| KR102714128B1 (ko) | 자율주행시스템에서 hd map을 이용한 차량의 움직임 예측방법 및 이를 위한 장치 | |
| KR20190114937A (ko) | 티오에프 방식에서 거리 측정 방법 및 및 이를 이용한 자율 주행 시스템 | |
| US20200003902A1 (en) | Lidar system and autonomous driving system using the same | |
| KR20210088881A (ko) | 전기차량의 배터리 공유 시스템 및 이에 기반한 사용자 보상방법 | |
| KR102789125B1 (ko) | 자율 주행 차량 및 그 제어 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20190927 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20220721 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20190927 Comment text: Patent Application |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240226 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20241008 |
|
| PG1601 | Publication of registration |