- 개요o 자율주행 자동차는 운전자의 개입 없이 주변 환경을 인식하고 주행 상황을 스스로 판단해 차량을 제어함으로써 주어진 목적지까지 주행하는 자동차를 말한다.
- o자율주행을 위해 인지-판단-제어 기술요소가 요구되며 인지영역은 카메라, 레이더, 라이다 등의 센서를 사용해 주행을 보조하고 차량을 제어하는 기술
- o 레이더(RADAR, Radio Detection And Ranging)는 전파를 발사하여 돌아오는 전파의 소요시간과 주파수 편이를 측정하여 거리와 속도를 탐지
- o 라이더(LIDAR, Light Detection And Ranging)는 기본 원리는 레이더와 동일하지만 주로 905nm 파장의 펄스 레이저를 이용하여 거리 정보를 획득
- o 레이더는 주변환경에 안정적으로 동작하며 라이더는 보다 정밀한 위치정보를 획득할 수 있지만 가격경쟁력 측면에서 보완
2. 자율주행자동차의 제어구조 o구조 개념도
[그림] 자율주행 시스템의 구조와 센서의 종류
3) 자율주행자동차 요소기술
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4. 레이더(Radar) 기술 o 레이저의 기본 원리 개념도
[그림] 레이더 기본구성 및 동작원리오 레이더 센서는 전자파를 송출하여 물체에 부딪혀 반사되는 신호를 해석, 목표물의 거리와 각도, 속도 등의 정보를 파악
o 주파수 대역은 국제표준화를 통해 상용화된 24GHz 밴드이며 현재는 77GHz 전방 영역과 76~81GHz 영역을 사용하도록 명시
o 레이더 센서는 빛의 반사나 터널, 일출·일몰 등 환경적인 조건에서 카메라보다 유연하고 안개나 눈·비 등 기후적인 영향에서도 카메라보다 효과적이다.
o 단일칩 기반으로 저렴한 가격에 설치할 수 있는 반면 물체가 사람인지 차량인지 구분에 어려움이 있어 보통 카메라와 융합 형태로 사용
5. 라이다(Lidar) 기술 o라이다 기본 구성도
[그림] 라이더(Lidar) 기본구성 및 동작원리 o 라이더는 렌즈를 통과한 레이저 광원을 목표물에 비추는 것으로 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질분포 및 농도특성 등을 감지
o라이더 센서는 광신호가 장애물 등에서 반사되어 돌아오는 빛에너지를 분석하여 차량 주변의 3차원 공간정보를 획득하는 장치
o전통차량용센서인비전센서와레이더센서와함께자율주행을지원하는핵심센서
o라이더 기술은 회전형 905㎛ 파장을 중심으로 발전했지만 비나 안개 등 일부 상황에서 한계점이 드러나 1.5㎛ 파장에 대한 본격적인 개발이 이뤄지고 있다.
6. 기술 요소 분석
A. 거리 o 라이더와 레이더 시스템은 수m에서 200m 이상 떨어져 있는 물체를 감지할 수 있고 라이더는 근거리 물체 감지에 어려움이 있다.
o 레이더는 1m 이내 거리에서 200m 이상 떨어진 물체까지 감지할 수 있으며 거리는 단거리·중거리·장거리 레이더 시스템 유형에 따라 다르다.
B. 공간분해능 o 라이더가 두각을 나타내는 부분에서 레이저광을 조준할 수 있는 능력과 905~1550㎾h의 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 분석하는 데 어려움이 있다.
C. FOV(Field of View)o 수신기의 측정 각도를 나타내 물체를 정확하게 해석하는데 필요한 핵심으로 고정형 라이더와 레이더 모두 우수한 수평 FOV(방위각)를 가지고 있는데,
o360° 회전하는 라이다 시스템은 모든 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems) 기술 중에서도 가장 넓은 FOV를 유지한다.
o 라이더는 수직 FOV(고도)에서 레이더보다 뛰어나 전체적으로 방위각과 고도분해능에서 레이더보다 우위에 있다.
D. 날씨 조건 o 레이더 시스템의 가장 큰 장점 중 하나는 비, 안개, 눈에 강하다는 것.
o라이더는 대개 이런 날씨 조건에서 성능이 떨어지고 1550cc 적외선 파장을 이용하면 악천후 때문에 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 라이더 기술은 다른 센서의 간섭에 매우 강한 특징이 있다.
7. 주요 비교