LiDAR (Light Detection and Ranging)

I. 레이저 기반 사물 인지, LiDAR

가. LiDAR(Light Detection and Ranging)의 개념

  • 사물 거리 정보 획득을 위해 물체에서 반사된 고출력 레이저 빔의 시간 측정기반 사물 탐지 기술

나. LiDAR 사용 목적

  • 3D Reverse Engineering, 자율주행 및 무인자동차를 위한 레이저 스캐너, 3D영상 카메라의 핵심기술

 

II. LiDAR의 사물 탐지 기술 및 기술 유형

가. LiDAR의 사물 탐지 기술/구성요소

구성요소설명
Source– 광학계(Lens)로부터 균일한 레이저 빔을 발광
– Laser Diode, illumination Board, 광학계
Optics– Source, Detector 간 시야 각 및 해상도 확보
– 광학 렌즈, 거울, 프리즘 등으로 구성
Detector– 반사되어 돌아오는 레이저 점 군 인식
– Photodiode Array, 집광부, 신호처리부, 제어부

나. LiDAR 기술 유형

구분기술 유형설명
변조
방식
TOF(Time of Flight) 방식– 레이저 펄스가 물체에 반사되어 수신기에 도착하는 시간 측정
PS(Phase Shift) 방식– 특정 주파수 레이저가 물체에 반사되는 신호 위상 변화 측정
구성
방식
회전형– 360도 회전체 내 레이저 탑재
– 몸체회전형, 거울회전형
어레이형– 수광부 픽셀을 다수 배치하여 3차원 고해상도 영상 습득
STUD 방식– Static Unitary Detector, 고정형
– 320 x 240 픽셀 3차원 영상획득
동작
방식
Elastic-backscatter LiDAR– 입자 운동량에 따른 산점 특성
– 대기중 aerosol, 구름 특성 측정
Raman LiDAR– 분자 에너지 따른 주파수변화
– 대기중 수증기, 온도분포 측정
DIAL– 각 레이저 파장 별 흡수 차이
– 대기 오염 물질 농도 분포 측정
Resonance Fluorescence LiDAR– 긴 파장 빛 방출 특성 이용
– 대기중 원자 및 이온 농도 측정
Doppler LiDAR– 레이저 빔 미세한 주파수 변화
– 바람 등 속도 측정 기술
Laser Rangerfinder– 물체로부터 반사되는 수신시간
– 거리 측정 가장 간단한 형태
Imaging LiDAR– 거리정보 포함 공간영상 모델링
– 3차원 영상 구현 기술

 

III. LiDAR 기술 적용 대상

분야적용 대상설명
산업
분야
자동차– 자율주행 자동차, 무인자동차
우주– 우주선 도킹시스템, 행성 탐사
항공– 드론, 환경 관측, 산불 감시
건축– 정밀 지형정보, 건물 상태 조사
공공
분야
측량– 3D GIS, 건물 측량, 지형 고도
재난 예측– 산불, 홍수, 지진 사전 예측
기상 측정– 대기 오염, 미세먼지, 방사능 오염
군사 정보– 원거리 사물 인식, 야간 작전 수행

 

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