GN⁺: 자동차 라이다 기술 개요
(viksnewsletter.com)자동차 라이다 기술에 대한 간단한 소개
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자율주행 차량을 위한 라이다
라이다는 Light Detection and Ranging의 약자로, 적외선 레이저 빛을 사용하여 원격 객체와의 거리를 측정하는 방법임. 이 기술은 새로운 것이 아니며, 식생, 도시 지형, 숨겨진 고고학적 사이트, 건물 건설 및 증강 현실에 사용되어 왔음. 라이다는 고해상도 이미지를 생성할 수 있는 능력으로 자율주행 차량의 "눈" 역할을 하며, 정확한 거리 추정에 필수적임. 그러나 라이다의 단점은 비용이 높다는 것임. -
작동 파장
라이다 시스템은 주로 적외선 영역의 두 가지 파장에서 작동하도록 설계됨: 905 nm (근적외선, NIR) 및 1550 nm (단파 적외선, SWIR). 파장의 선택은 레이저 소스의 출력 전력, 감지기의 민감도 및 자연 및 인공 광원 간섭에 따라 달라짐. 905 nm는 가시광선에 가까워 눈에 해로울 수 있으며, 1550 nm는 눈 안전성이 더 높음. -
포토디텍터
라이다에서 가장 일반적으로 사용되는 감지기는 Avalanche Photodiodes (APDs)이며, 실리콘, 게르마늄, 인듐 갈륨 비소로 제작됨. SPADs는 단일 광자에 반응하여 매우 정확한 거리 측정이 가능함. -
거리 측정 기술
- 직접 비행 시간 (dToF): 레이저 펄스를 방출하고 반사 신호를 감지하여 거리를 측정하는 방법임.
- 주파수 변조 연속파 (FMCW): 전송된 펄스의 주파수를 변조하여 거리와 속도를 동시에 측정할 수 있음.
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기계식 라이다 시스템
- 스캐닝 라이다: 360° 수평 시야를 제공하며, Waymo의 Laser Bear Honeycomb가 예시임.
- MEMS-미러 라이다: 움직이는 레이저 소스 대신 MEMS 미러를 사용하여 레이저 빛을 반사함.
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고체 상태 라이다 시스템
- 플래시 라이다: 공간을 사진처럼 캡처하여 실시간 3D 렌더링을 제공함.
- 광학 위상 배열 (OPA) 라이다: 실리콘 포토닉스를 사용하여 칩에서 스캐닝 라이다를 구현하는 최신 접근 방식임.
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참고 자료
다양한 자료들이 라이다 기술의 방향성과 비교를 제공함.
Hacker News 의견
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Velodyne의 회전 스캐너가 여전히 사용되는 것에 놀라움. 비용이 높고, 플래시 LIDAR나 MEMS 거울이 대체할 것으로 예상했음
- Continental이 플래시 LIDAR 회사를 인수했지만 대량 시장이 형성되지 않았음
- Waymo는 차량 모서리에 회전 LIDAR를 사용 중이며, 저렴하고 매립형 대체품이 필요함
- LIDAR의 위치가 취약하며, 밀리미터 위상 배열 레이더가 대안이 될 수 있음
- LIDAR의 외관이 자동차처럼 보여야 한다는 주장은 초기 자동차가 마차처럼 보여야 한다는 주장과 같음
- 펄스 LIDAR는 연속 LIDAR에 비해 간섭 문제가 적음
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Hacker News에서 발견된 LIDAR 장애물 감지 알고리즘
- 자율주행차 회사의 Git 저장소에서 유출된 알고리즘
- Velodyne HDL-32E를 위한 코드로, 여러 단계로 작동하며 주요 장애물 감지 방법임
- NaN 포인트를 처리하며, 캐시 효율적인 행 우선 행렬 레이아웃으로 재작성됨
- 간단하지만 효과적인 장애물 감지 방법임
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자동차용 FMCW LiDAR 개발 경험
- 시장에 출시되지 못했으며, 비용 절감이 어려웠음
- 자동차 시장에서 마진이 낮음
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LIDAR가 운전자나 보행자에게 위험한지에 대한 질문
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LIDAR의 고해상도 이미지 생성 능력에 대한 의문
- 자동차 레이더는 고정되어 있으며, LIDAR도 고정되어 있을 것임
- 회전 레이더는 연속 해상도를 제공하며, LIDAR는 샘플링함
- LIDAR는 정확성과 높이 측정에 강점이 있음
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LIDAR 기술에 대한 긍정적인 의견과 Musk의 반대
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소비자용 레이저 포인터로 LIDAR가 무력화될 수 있으며, 이를 방어하는 시스템이 있는지 궁금함
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LIDAR의 높은 비용과 소형화 필요성
- 시간이 지나면 해결될 문제이며, 충분한 엔지니어링 노력이 있음
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고해상도로 집을 스캔할 수 있는 LIDAR 유닛에 대한 질문