LIDAR, 지난 4일에서 5일 사이에 우리 모두는 이 기술에 대해 뉴스에서 듣게 되었습니다. IT 거인인 Google과 다른 빠르게 성장하는 택시 서비스인 Uber가 이 기술을 놓고 싸우고 있기 때문입니다. 글쎄요, 저는 이 불화에 대해 자세히 다루지 않을 것입니다. 어떤 회사나 어떤 회사가 이것을 발명했거나 특허를 냈는지, 이 모든 불화가 어떻게 시작되었는지 등과 같은 사실을 변호하는 것과 같은 어떤 것도 다루지 않을 것입니다…
그러나 확실히 이 블로그는 LIDAR 기술과 이 기술의 현재 응용 프로그램에 대한 몇 가지 기본 사항으로 몇 가지 사실을 제공할 것입니다.
LIDAR 기술이란 무엇인가요?
LIDAR는 Light Detection and Ranging의 약자로 펄스 레이저 형태의 빛을 사용하여 지구까지의 범위(가변 거리)를 측정하는 원격 감지 방법입니다. 항공 시스템에 의해 기록된 다른 데이터와 결합된 이 광 펄스는 대상 물체의 모양과 표면 특성에 대한 정확한 3차원 정보를 생성합니다.
LIDAR 시스템을 통해 과학자와 매핑 전문가는 자연 환경과 인공 환경을 모두 정확하고 정확하며 유연하게 조사할 수 있습니다. NOAA 과학자들은 LIDAR를 사용하여 더 정확한 해안선 지도를 생성하고, 지리 정보 시스템에서 사용하기 위한 디지털 고도 모델을 만들고, 비상 대응 작업을 지원하고, 기타 여러 응용 분야에서 사용하고 있습니다.
LIDAR 유형
공중 LIDAR:
공중 LIDAR 시스템은 고정익 항공기 또는 헬리콥터에 설치됩니다. 적외선 레이저 빛은 지면을 향해 방출되고 움직이는 공중 LIDAR 센서로 되돌아갑니다. 항공 센서에는 두 가지 유형이 있습니다.
- 지형 – 지형 LIDAR는 일반적으로 근적외선 레이저를 사용하여 토지를 매핑합니다.
- 수심 측정 – Bathymetric LIDAR는 물을 투과하는 녹색 빛을 사용하여 해저 및 강바닥 고도도 측정합니다.
지상 LIDAR:
지상 LIDAR는 매우 조밀하고 매우 정확한 지점을 수집하여 물체를 정확하게 식별할 수 있습니다. 이러한 조밀한 포인트 클라우드는 시설을 관리하고 고속도로 및 철도 측량을 수행하며 외부 및 내부 공간을 위한 3D 도시 모델을 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 지상 LIDAR에는 2가지 주요 유형이 있습니다.
- 모바일 – 모바일 LIDAR는 움직이는 플랫폼에서 LIDAR 포인트 클라우드를 수집한 것입니다. 모바일 LIDAR 시스템에는 움직이는 차량에 장착된 LIDAR 센서가 얼마든지 포함될 수 있습니다.
- 정적 – 정적 LIDAR는 정적 위치의 LIDAR 포인트 클라우드 모음입니다. Static LIDAR 시스템은 휴대용 레이저 기반 거리 측정 및 이미징 시스템인 삼각대 또는 고정 장치에 장착됩니다. 이 시스템은 건물 내부와 외부에서 LIDAR 포인트 클라우드를 수집할 수 있습니다. 이 유형의 LIDAR는 엔지니어링, 채광, 측량 및 고고학에 일반적으로 사용됩니다.
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작동 원리
LIDAR의 원리는 송신기에서 레이저(펄스 또는 연속파)를 발사하고 반사된 에너지를 포착하는 전자식 거리 측정기(EMI)와 유사합니다. 이 레이저의 이동 시간을 사용하여 송신기와 반사경 사이의 거리가 결정됩니다. 반사경은 자연물이거나 프리즘과 같은 인공 반사경일 수 있습니다.
측정은 다음 공식으로 간단하게 설명할 수 있습니다.
즉, LIDAR 센서는 레이더 기술과 유사하게 작동하지만 전파를 사용하는 대신 초당 10,000번만큼 빠른 레이저 광 펄스를 사용합니다. 빛의 펄스가 방출되고 정확한 방출 시간이 기록됩니다. 해당 펄스의 반사가 감지되고 정확한 수신 시간이 기록됩니다. 빛의 일정한 속도를 사용하여 지연을 "경사 범위" 거리로 변환할 수 있습니다. 그리고 센서의 위치와 방향을 기준으로 반사면의 XYZ 좌표를 계산할 수 있습니다.
아래 목록은 매우 정확하고 유용한 결과를 생성하기 위해 함께 작동하는 LIDAR 시스템의 부품입니다.
- 레이저 – 레이저는 파장에 따라 분류됩니다. 파장이 1550nm인 레이저는 눈으로 초점을 맞추지 않고 훨씬 더 높은 출력 수준에서 '눈에 안전'하기 때문에 일반적인 대안입니다. 이 파장은 더 긴 범위와 더 낮은 정확도 목적으로 사용됩니다. 1550nm 파장의 또 다른 장점은 야간 투시경 아래에서 보이지 않으므로 군사 용도에 매우 적합하다는 것입니다.
- LIDAR 센서 – 비행기가 날 때 지면을 좌우로 스캔합니다. 센서는 일반적으로 녹색 또는 근적외선 대역에 있습니다.
- 관성 측정 장치 – 비행기의 고도와 위치를 추적합니다. 이러한 변수는 정확한 지형 고도 값을 얻는 데 중요합니다.
- 컴퓨터 – 시스템에서 수행한 스캔에서 제공한 데이터를 저장하는 데이터 저장 및 관리 시스템에 사용됩니다.
- 스캐너 및 광학 장치 – 이미지를 현상할 수 있는 속도는 시스템으로 스캔할 수 있는 속도의 영향을 받습니다.
- 광 검출기 및 수신기 전자 장치 – 광 검출기는 시스템으로 반환되는 신호를 읽고 기록하는 장치입니다.
- 고정밀 시계 – 레이저 펄스가 스캐너를 떠나 스캐너로 돌아오는 시간을 기록합니다.
- 내비게이션 및 포지셔닝 시스템 – GPS 수신기는 비행기의 고도와 위치를 추적하는 데 도움이 됩니다. 이러한 변수는 정확한 지형 고도 값을 얻는 데 중요합니다.
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이제 LIDAR 기술이 무엇이며 이 기술을 사용하는 목적이 무엇인지 이해하셨기를 바랍니다. Google의 자율 주행 자동차 사업인 Waymo는 자율 주행 차량에서 이 기술을 사용하여 도로의 장애물을 스캔하고 감지하는 데 도움을 주며 일부 고급 소프트웨어 계산을 통해 움직이는 차량이 방향을 변경하는 형태로 결과를 제공합니다. 그런 다음 실행합니다. 그리고 Uber에 대해 이야기할 때 LIDAR 기술은 사람들을 위한 서비스를 늘리기 위해 무인 택시에 사용되고 있습니다.
신호를 보내고 반사를 수신한 다음 시간차를 계산하여 장애물을 감지하여 물체의 위치를 파악하는 방법은 기술 세계에서 완전히 새로운 것은 아닙니다. 이 방법에서 레이저 광을 사용하는 것도 새로운 것은 아닙니다. 여기서 새로운 점은 이 기술을 자율주행 차량 메커니즘에 사용하기 위해 사용 및 개발한 것입니다.
다음 블로그에서는 이 기술이 사용되는 일부 영역과 LIDAR 기술을 사용하여 달성되는 목적을 나열하겠습니다.