라이다(Lidar)에 대하여.

 

1. Lidar 란? 

: Light Detection And Ranging

  즉, 단어자체로 해석을 해보자면 빛(light)을 이용하여 감지(Detect)하고 거리를 측정(Range)하는 기술이다. 

출처 : https://kr.mathworks.com/help/lidar/ug/lidar-processing-overview.html

 

라이다 센서가 펄스 레이저 쏴 물체에 닿았다면, 

그 거리는 d = 빛의 속도 * 빛의 시간 / 2 로 구할 수 있다. 

이는 거리 = 속도 * 시간 이라는 공식에 따르며 레이저가 갔다가 다시 돌아오는 왕복거리에 대한 시간과 속도를 측정한 것이므로 /2 를 해준다. 

 

아무튼 이 간단한 공식을 이용해 물체가 센서로부터 얼만큼 떨어져있는지 알 수 있는 것이다. 

 

추가로,

펄스레이저란 펄스파를 쏘는 레이저를 말하며 펄스파는 아주 짧은 시간동안만 존재하는 일련의 파동을 말한다.

예를들자면 다음 아래의 사각파형의 시간을 0에 수렴시키면 파형이 네모가 아니라 | 의 모양일 것이다. 

즉, 아주 짧은 시간에 한번 뽁! 하고 쏘는건데 펄스레이저는 이 펄스파를 주기적으로 뽁! 뽁! 뽁! 하고 쏜다(주기적으로 주변 물체의 거리를 측정하는 것이다.)고 이해하면 쉽다. 

 

 

2. LiDAR의 활용

: 대표적으로 자율주행자동차가 있다. 

원리는 다 비슷비슷하기때문에 어떤 곳에 갖다쓸까는 라이다를 이용해 개발하는 사람 마음이다. 

 

나는 자동차를 좋아하니까 .. 자동차로 라이다의 활용을 예를들어보자.

 

우선 자율주행 자동차의 자동화레벨에는 5가지 단계가 있다.

1단계 : 운전지원 - 자동 브레이크, ACC(앞차 추종 주행,오토크루즈), LKAS(차선이탈방지)

2단계 : 특정 조건에서 자동 운전 보조 - ACC + LKAS

                                                       - 앞차가 느리면 자동 추월, 고속도로에서의 합류를 자동으로 수행

3단계 : 조건부 자동화 - 시스템이 모든 운전의 조작을 자동화로 하지만 운전자의 개입이 필요, 반드시 핸들을 잡고 있어야함.

4단계 : 특정 조건에서 완전 자동 운전 - 시스템이 모든 운전주행을 실시.

5단계 : 완전 자동화 - 항상 시스템이 운전주행을 실시.

 

2단계까지가 흔히 말하는 ADAS(운전 지원 시스템)의 영역이고, 3단계부터가 자율주행이라고 볼 수 있다. 

현재 자율주행자동차에 탑재되어있는 센서들은 정말 많고 다양하지만, 

가장 코어가 되는 센서는 뷰 카메라, 밀리파 레이더, LiDAR로 그 중에서 라이다의 방위 분해능이 우수하며 돌출되어 있는 주위에 있는 장애물과의 거리와 위치 관계를 정밀하게 검출할 수 있고 전파 반사율이 낮은 물체도 쉽게 검색할 수 있는 디테일한 수준의 기술력을 갖고있다고 한다. 

 

자율주행자동차에는 라이다가 중요하고 코어 센서인건 맞지만, 라이다 하나만 있다고 모든게 해결되는 것은 또 아니다.

다음 사진과같이 short range radar, camera, lidar, ultra sound(초음파) sensor 등 중첩되는 영역으로 여러 날씨조건, 광 조건에서 단거리/장거리 지도를 만들어낸다. 센서 퓨전이라는 복수감지 기술들을 이용해 최대한 믿을만한 지도를 만들어내는 것이다. 

 

출처 : https://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=82099

 

 

 

3. 레이더와 차이점?

: 그래, 라이다가 무엇인지도 알았고 어떤데에 쓰이는지 대충 알았다. 

근데 레이더와 이름도 비슷하고 .. 그게 그건지 다른건지 헷갈린다. 

 

우선 1. 라이다와 레이더는 주변을 맵핑하고 물체 속도를 측정할 수 있는 다양한 공통되는 기술들과 보완 기술들을 보유하고 있다. 

레이더가 라이다에 비해 더 짧은거리부터 먼 거리까지 물체 감지력이 뛰어나다. 라이다는 단거리 물체 감지능력은 좋지 않다고 한다

 

2. 라이다가 레이더에 비해 두각을 나타내는 부분은 공간 분해능이다.

라이다는 아주 짧은 펄스파레이저를 이용한다고 했다. 이 덕에 라이다의 적외선 공간분해능은 0.1° 단위까지 나눌 수 있다. 

SW 프로세싱처리가 없이도 아주 정밀한 데이터라고 한다. 

 

3. 레이더와 라이더가 모두 훌륭한 수평 방위각을 가지고 있지만 회전을 하는 360°식 라이다는 가장 넓은 방위각을 가지고 있다. 

 

4. 라이다는 레이더보다 날씨(비, 눈, 안개)에 영향을 많이 받는다. 하지만 적외선 파장을 이용하면 개선할 수 있다.

 

5. 레이더는 소형화 된지도 오래 되었고, 가격이 저렴하다. 반면 라이다는 대학시절 공부할때 자동차값의 반에 가까운 .. 그런 가격이었던 것으로 기억한다. 여전히 떨어지지는 않았다고 한다. 

 

 

 

4. 라이다의 미래

: 자율주행 자동차 뿐만 아니라, 요즘은 3d 지도를 만든다거나 현재 데이터를 가지고 미래를 예측한다거나 등

그것들을 위하여 필요한 데이터를 모으기 위해 센서를 이용하는 방식이 많이 일어나는 것 같다.

나는 자율주행자동차의 미래에 대해 센서로 똘똘 뭉친 감지형 자동차보다는 v2x , x2x 통신을 이용한 its쪽을 더 긍정적으로 평가하지만

its가 채택되더라도 다양한 센서로 만들어진 자율주행자동차는 당연히 반드시 필요할 것이다.