안녕하세요,
오늘은 수능완성 중 실전 위상차 측정방식의 레이저센서 작품을 배워보도록 하겠습니다.
수능완성의 작품의 주제 내용은 레이저거리센서 입니다. 그럼 상세한 내용은 밑에서 조금 더 구체적으로 살펴볼까요?
실전 위상차 측정방식의 레이저센서
실전 위상차 측정방식의 레이저센서 해석 해설
실전 위상차 측정방식의 레이저센서 해석 해설입니다.
위상차 측정 방식의 레이저 센서
자율주행 로봇의 도로 환경 정보 획득
자율주행 로봇은 주변의 교통 정보를 인식하고, 경로를 생성하며, 이를 따라가는 기술로 작동합니다. 도로 환경 정보는 로봇이 인식하는 지점과 로봇 위치까지의 상대적인 거리, 각도 등의 상대적 위치 정보입니다. 측정 정보는 입체적인 것(거리 정보만으로 구분 가능한 것, 거리 센서로 측정)과 그렇지 않은 것(도로 위에 그려진 문양이나 표식, 카메라 센서로 측정)으로 나뉩니다.
레이저 센서를 이용한 차선 위치 정보 획득
최근 입체적이지 않은 대상의 상대적 위치 정보를 거리 센서(레이저 센서)로 이용 획득하는 방법이 제안되었습니다. 기존의 레이저 센서는 주로 입체적 대상 위치를 측정하거나, 카메라 영상 정보를 이용하여 차선의 위치를 확률적으로 추정하는 데 사용되었습니다. 최근 제안된 방법은 레이저 센서의 거리 정보와 반사 레이저 세기 정보를 2차원적으로 이용하여 차선 인식 판단 기준을 마련함으로써 실제 주행 시 차선의 상대적 위치 정보를 정확하게 획득할 수 있습니다.
레이저 센서의 거리 측정 원리 및 종류
레이저 센서는 레이저를 이용하여 일정 범위 내 대상들의 상대적 위치 정보를 수집하는 거리 센서입니다. 센서의 측정 정보는 센서 기준으로 대상까지의 거리와 방향각으로 표현되는 극좌표 형식으로 수립됩니다. 레이저 센서의 거리 측정 방식은 시간차 측정, 삼각 측정, 위상차 측정의 세 가지가 있습니다. 위상차 측정은 지정된 방향으로 발사된 레이저가 목표에 반사되어 센서로 돌아올 때의 위상을 발사 시 레이저의 위상과 비교하여 목표와의 거리를 측정하는 방식입니다.
위상차 측정 방식의 원리와 특징
위상차 측정 방식에서는 레이저 광선이 정해진 방향으로 발사되면 일정한 주파수를 유지한 채 목표에 도달하고 반사되어 다시 돌아와 포토다이오드에 인식됩니다. 포토다이오드는 입사된 레이저의 위상과 세기를 반영한 전자적 신호를 발생시킵니다. 센서 내 회로에서는 이 신호를 발사되었을 때의 레이저 신호와 비교하여 목표와의 거리를 산출합니다. 실제로 사용하면 레이저 세기가 줄어들기 때문에 증폭이 필요한데, 이 때 오차가 발생할 수 있습니다.
레이저 센서만을 이용한 도로 환경 정보 획득
반사율의 이 오차를 역이용하면 측정 지점의 고유한 특성이라는 전제 하에 오차로부터 반사율을 유추할 수 있습니다. 이를 통해 대상을 판단할 수 있습니다. 예를 들어, 아스팔트와 중앙선을 구분할 수 있습니다.
결론
이 글에서는 로봇의 자율 주행과 관련하여 도로 환경 정보를 획득하는 방법을 소개하고, 위상차 측정 방식의 레이저 거리 센서만을 이용하여 차선과 장애물 및 목표물의 상대적 위치 정보를 동시에 얻을 수 있는 방법을 제안 설명했습니다. 지금까지 레이저 센서를 이용한 방법은 주로 입체적인 대상의 위치를 측정하거나, 반사 레이저 세기의 1차원적인 크기 비교를 통해 차선의 위치를 확률적으로 추정하는 등 대상을 구분하는 정도에 그쳤습니다. 이와 달리 제안된 방법은 레이저 센서만을 이용하여 레이저 센서의 거리 정보와 반사 레이저 세기 정보를 2차원적으로 이용한 판단 기준을 작성하고, 실제 주행 시 이 기준을 통해 차선의 상대적 위치 정보를 정확하게 획득할 수 있습니다.
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