- 개요o 자율주행 자동차는 운전자의 개입 없이 주변 환경을 인식하고 주행 상황을 스스로 판단해 차량을 제어함으로써 주어진 목적지까지 주행하는 자동차를 말한다.
- o 자율주행을 위해 인지-판단-제어 기술요소가 요구되며 인지영역은 카메라, 레이더, 라이다 등의 센서를 사용해 주행을 보조하고 차량을 제어하는 기술
- o레이더(RADAR, Radio Detection And Ranging)는 전파를 발사하고 돌아오는 전파의 소요 시간과 주파수의 편차를 측정하여 거리와 속도를 탐지
- o라이더(LIDAR, Light Detection And Ranging)는 기본 원리는 레이더와 동일하지만 주로 905nm 파장의 펄스 레이저를 이용하여 거리 정보를 획득
- o레이더는 주변 환경에 안정적으로 동작해 라이다는 보다 정밀한 위치 정보를 획득할 수 있지만 가격 경쟁력 측면에서 보완이 필요하다.
2. 자율주행자동차의 제어구조 o구조 개념도
[그림] 자율주행 시스템의 구조와 센서의 종류
3) 자율주행자동차 요소기술
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4. 레이더(Radar) 기술 o 레이저의 기본원리 개념도
[그림] 레이더 기본구성 및 동작원리 o레이더 센서는 전자파를 송출하여 물체에 부딪혀 반사되는 신호를 해석, 목표물의 거리와 각도, 속도 등의 정보를 파악
o 주파수 대역은 국제표준화를 통해 상용화된 24GHz 밴드로 현재는 77GHz 전방 영역과 76~81GHz 영역을 사용하도록 명시
o 레이더 센서는 빛의 반사와 터널, 일출·일몰 등 환경적 조건에서 카메라보다 유연하며 안개나 눈·비 등 기후적인 영향에서도 카메라보다 효과적이다.
o 단일칩 기반으로 저렴한 가격에 설치가 가능한 반면 물체가 사람인지 차량인지 구분이 어려워 보통 카메라와 융합형태로 사용
5. 라이더(Lidar) 기술 o 라이더 기본 구성도
[그림] 라이더(Lidar) 기본구성 및 동작원리 o 라이더는 렌즈를 통과한 레이저 광원을 목표물에 비춤으로써 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질분포 및 농도특성 등을 감지
o라이더 센서는 광신호가 장애물 등에서 반사돼 돌아오는 빛 에너지를 분석해 차량 주변의 3차원 공간 정보를 획득하는 장치
o 전통적인 차량용 센서인 비전 센서 및 레이더 센서와 함께 자율주행을 지원하는 핵심 센서
o라이더 기술은 회전형 905ᄑ 파장을 중심으로 발전했지만 비와 안개 등 일부 상황에서 한계점이 드러나 1.5㎛ 파장에 대한 본격적인 개발이 이뤄지고 있다.
6. 기술 요소 분석
A. 거리 o라이더와 레이더 시스템은 수 m에서 200m 이상 떨어져 있는 물체를 감지할 수 있고, 라이더는 근거리 물체 감지에 어려움이 있다.
o레이더는 1m 이내 거리에서 200m 이상 떨어진 물체까지 감지할 수 있으며 거리는 단거리·중거리·장거리 레이더 시스템 유형에 따라 다르다.
B. 공간분해능 o라이더가 두각을 나타내는 부분에서 레이저 빛을 조준할 수 있는 능력과 905~1550nm의 짧은 파장 때문에 라이더의 적외선 공간분해능은 0.1° 단위까지 나뉜다.
o 이는 백엔드 프로세싱 없이도 물체의 특징을 한 장면에서 3D 묘사할 수 있다는 것이다.
o 반면 레이더 파장(4㎜/77㎓)은 거리가 늘어날수록 작은 특징을 분석하는데 어려움이 있다.
C. FOV(Field of View)o 수신기의 측정 각도를 나타내어 물체를 정확하게 해석하는데 필요한 핵심으로 고정형 라이더와 레이더 모두 우수한 수평 FOV(방위모서리)를 가지고 있는데,
o360° 회전하는 라이더 시스템은 모든 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems) 기술 중에서도 가장 넓은 FOV 유지
o라이더는 수직 FOV(고도)로 레이더보다 뛰어나 전체적으로 방위각과 고도 분해능에서 레이더보다 우위에 있다.
D. 날씨 조건 o 레이더 시스템의 가장 큰 장점 중 하나는 비, 안개, 눈에 강하다는 것.
o라이더는 통상 이런 날씨 조건에서 성능이 저하되며, 1550ᄋ의 적외선 파장을 이용하면 악천후에서 라이더의 성능을 개선할 수 있다.
E. 주변 영향 o라이더와 카메라 모두 주변 광조건에 영향을 받기 쉽지만 야간의 경우 라이다 시스템은 매우 높은 성능을 발휘할 수 있다.
o 레이더와 변조된 라이다 기술은 다른 센서의 간섭에 매우 강한 특징이 있다.
7. 주요 비교