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라이다의 원리와 파장 대역 비교
조회수 : 98   |   2020-10-19

 


라이다

Light Detection And Ranging, LiDAR

라이다는 주변의 사물을 인식하기 위해 레이저 신호를 이용하는 기술입니다. 라이다에서 쏘아진 펄스 레이저 신호가 주변의 사물과 부딪힌 되돌아오면,

이를 분석해 사물의 위치나 운동 방향, 속도 등을 확인하는 방식입니다.

 

 

  

  

  

 1.라이다 센서가 주변 환경으로

빛을 방출합니다. 

 2.이 빛은 주변의 물체를 맞고

센서로 돌아옵니다.

 3.각각의 빛이 센서로 돌아온 시간을 사용하여 물체와 센서간의 거리를 계산합니다.

 

4. 이 과정을 초당 수백만 번 반복하면 주변 환경의 정확한 실시간 3D지도가 생성됩니다.

 

  

 

 

 

라이다의 동작 원리 

Lidar는 빛(펄스 레이저)를 발사한다는 점에서, 전자기파를 외부로 발사해 재수신되는 전자기파로 거리/방향을 확인하는 Radar와 차이가 있습니다.

Lidar는 Laser 송신 모듈과 신호처리 모듈로 구성됩니다.

 

 

 

Laser 신호의 변조 방법에 따른 구분

1. Tof(Time of Flight) 방식 → 모바일 라이다

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


 

 

 

2. PS(Phase Shift) 방식 → 휴대폰에 들어가는 라이다

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

이 방식은 탐지거리가 짧고 거리 정확도가 더 떨어지는 단점이 있습니다.

 


 

 

 

라이다의 파장 대역



 

905nm 대역 vs 1550nm 대역

905nm

장점: 양산이 쉬우며, 가격을 낮출 수 있다. 소모 전력이 낮다.

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

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

         상대적으로 낮은 탐지거리.

 

1550nm 

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

         상대적으로 높은 탐지거리. 상대적으로 적은 태양광 노이즈.

단점: 양산이 어렵고 이로 인해 가격이 상대적으로 높아진다.

         물에 의한 흡수력이 905nm보다 높아서 공기 중의 수분에 영향을 더 받는다. 하지만 출력(세기)을 높여서 이 문제를 해결하고 있다.

         출력 높임으로 인해서 탐지거리가 길지만 소모 전력이 커지고, 시력에 안전한지 논란이 있다.

 

 



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