라이다

Light Detection And Ranging, LiDAR

라이다는 주변의 사물을 인식하기 위해 레이저 신호를 이용하는 기술이다.

라이다에서 쏘아진 펄스 레이저 신호가 주변의 사물과 부딪힌 후 되돌아오면, 이를 분석해 사물의 위치나 운동 방향, 속도 등을 확인하는 방식이다.

4. 이 과정을 초 당 수백만번 반복하면 주변 환경의 정확한 실시간 3D지도가 생성된다.

라이다의 동작 원리 

Lidar는 빛(펄스 레이저)을 발사한다는 점에서, 전파를 외부로 발사해 재수신되는 전파로 거리/방향을 확인하는 Radar와 차이가 있다.

Lidar는 Laser 송수신 모듈과 신호처리 모듈로 구성된다.

Laser 신호의 변조 방법에 따른 구분

1. Direct ToF, dToF → 모바일 라이다

dToF 방식은 Laser 펄스 신호가 측정 범위 내의 물체에서 반사되어 수신기에 도착한 시간을 측정하여 거리를 측정하는 원리이다.

iToF방식보다 빠르고 정확한 데이터를 얻을 수 있다.

2. Indirect ToF, iToF → ToF 센서

IToF 방식은 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 Laser 빔을 방출하고, 물체에서 반사되어 오는 Laser 신호의 위상 변화량을 측정하여 거리를 측정하는 방식이다.

이 방식은 탐지거리가 짧고 거리 정확도가 더 떨어지는 단점이 있지만 작고 저렴한 장점이 있다.

라이다의 파장 대역

905nm 대역 vs 1550nm 대역

905nm

장점: 소모 전력이 낮다. 발열이 적다.

         물에 의한 흡수력이 1550nm보다 낮아서 공기 중의 수분에 상대적으로 영향을 덜 받는다.

단점: 지구로 투과하는 태양광이 905nm 대역이 더 많다. 즉, 태양광에 의한 노이즈 현상이 더 많을 수 있다.

         1550nm보다 탐지거리가 짧다.

1550nm 

장점: 905nm 보다 안전하다 (905nm도 Eye-safety Class 1 이라서 시력 손상이 없지만 비교하자면 1550nm가 더 안전하다).

         탐지거리가 길다. 태양광 노이즈가 상대적으로 적다.

단점: 물에 의한 흡수력이 905nm보다 높아서 공기 중의 수분에 영향을 더 받는다.

         1550nm는 반도체 레이저의 수신부의 민감도 때문에 레이저 출력을 높여야 한다. 이로 인해서 높은 탐지거리를 가지지만 소모 전력이 커지고 발열이 심해진다.