자동차 LiDAR 배경
2015년부터 2020년까지 국가는 '에 초점을 맞춘 여러 관련 정책을 발표했습니다.지능형 커넥티드 차량' 그리고 '자율주행차'. 2020년 초, 국가는 자율주행의 전략적 위치와 미래 발전 방향을 명확히 하기 위해 '지능형 자동차 혁신 및 발전 전략'과 '자동차 주행 자동화 분류'라는 두 가지 계획을 발표했습니다.
세계적인 컨설팅 회사인 Yole Development가 '자동차 및 산업 분야용 라이더'에 대한 산업 조사 보고서를 발표했는데, 자동차 분야의 라이더 시장이 2026년까지 57억 달러에 이를 것으로 예상되며, 향후 5년간 연평균 성장률이 21% 이상으로 확대될 것으로 전망됩니다.
자동차용 LiDAR란?
LiDAR(Light Detection and Ranging, 빛 감지 및 거리 측정)는 자동차 산업, 특히 자율주행차 분야에 지대한 영향을 미친 혁신적인 기술입니다. LiDAR는 주로 레이저에서 나오는 펄스 형태의 빛을 목표물에 발사하고, 빛이 센서에 반사되어 돌아오는 시간을 측정합니다. 이 데이터는 차량 주변 환경에 대한 상세한 3차원 지도를 생성하는 데 사용됩니다.
LiDAR 시스템은 높은 정밀도와 높은 정확도로 물체를 감지하는 능력으로 유명하며, 자율주행에 필수적인 도구입니다. 가시광선에 의존하고 저조도나 직사광선과 같은 특정 조건에서는 성능이 저하될 수 있는 카메라와 달리, LiDAR 센서는 다양한 조명 및 기상 조건에서 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다. 또한, LiDAR는 정확한 거리 측정 기능을 통해 물체의 크기, 속도, 심지어 복잡한 주행 상황에서도 정확한 감지가 가능합니다.


LiDAR 작동 원리 흐름도
자동화 분야의 LiDAR 응용 분야:
자동차 산업에서 LiDAR(Light Detection and Ranging) 기술은 주로 주행 안전 강화와 자율주행 기술 발전에 중점을 두고 있습니다. 핵심 기술은 다음과 같습니다.비행 시간(ToF)레이저 펄스를 방출하고 장애물에 반사되어 돌아오는 데 걸리는 시간을 계산하는 방식으로 작동합니다. 이 방식은 매우 정확한 "포인트 클라우드" 데이터를 생성하여 차량 주변 환경에 대한 센티미터 수준의 정밀도로 상세한 3차원 지도를 생성할 수 있으며, 자동차에 매우 정확한 공간 인식 기능을 제공합니다.
자동차 분야에서 LiDAR 기술은 주로 다음 분야에 집중되어 있습니다.
자율 주행 시스템:LiDAR는 고급 자율주행을 위한 핵심 기술 중 하나입니다. LiDAR는 다른 차량, 보행자, 도로 표지판, 도로 상황 등 차량 주변 환경을 정확하게 인식하여 자율주행 시스템이 신속하고 정확한 의사결정을 내릴 수 있도록 지원합니다.
고급 운전자 보조 시스템(ADAS):운전자 지원 분야에서 LiDAR는 적응형 크루즈 컨트롤, 비상 제동, 보행자 감지, 장애물 회피 기능 등 차량 안전 기능을 개선하는 데 사용됩니다.
차량 내비게이션 및 위치 지정:LiDAR가 생성한 고정밀 3D 지도는 특히 GPS 신호가 제한적인 도시 환경에서 차량 위치 정확도를 크게 향상시킬 수 있습니다.
교통 모니터링 및 관리:LiDAR는 교통 흐름을 모니터링하고 분석하여 도시 교통 시스템의 신호 제어를 최적화하고 혼잡을 줄이는 데 활용할 수 있습니다.
원격 감지, 거리 측정, 자동화 및 DTS 등에 사용됩니다.
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자동차 LiDAR에 대한 동향
1. LiDAR 소형화
자동차 업계의 전통적인 관점은 자율주행차가 운전의 즐거움과 효율적인 공기역학을 유지하기 위해 기존 자동차와 외관이 달라서는 안 된다는 것입니다. 이러한 관점은 LiDAR 시스템의 소형화 추세를 촉진했습니다. 미래의 이상적인 LiDAR는 차량 차체에 완벽하게 통합될 수 있을 만큼 작아야 합니다. 이는 기계식 회전 부품을 최소화하거나 아예 없애는 것을 의미하며, 이는 업계가 기존 레이저 구조에서 고체 LiDAR 솔루션으로 점진적으로 전환하는 추세와 일맥상통합니다. 움직이는 부품이 없는 고체 LiDAR는 현대 자동차의 미적 및 기능적 요구 사항을 충족하는 작고 안정적이며 내구성 있는 솔루션을 제공합니다.
2. 임베디드 LiDAR 솔루션
최근 자율주행 기술이 발전함에 따라, 일부 LiDAR 제조업체는 자동차 부품 공급업체와 협력하여 헤드라이트와 같은 차량 부품에 LiDAR를 통합하는 솔루션을 개발하기 시작했습니다. 이러한 통합은 LiDAR 시스템을 숨겨 차량의 미적 감각을 유지할 뿐만 아니라, LiDAR의 시야와 기능을 최적화하는 전략적 배치를 활용합니다. 승용차의 경우, 특정 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS) 기능은 LiDAR가 360도 시야를 제공하는 대신 특정 각도에 초점을 맞춰야 합니다. 그러나 레벨 4와 같은 더 높은 수준의 자율주행에서는 안전을 고려하여 360도 수평 시야가 필요합니다. 이는 차량 주변을 완벽하게 커버하는 다중 지점 구성으로 이어질 것으로 예상됩니다.
3.비용 절감
LiDAR 기술이 발전하고 생산 규모가 확대됨에 따라 비용이 감소하고 있으며, 이를 통해 중형 모델을 포함한 더 다양한 차량에 이 시스템을 통합하는 것이 가능해지고 있습니다. 이러한 LiDAR 기술의 보편화는 자동차 시장 전반에 걸쳐 첨단 안전 및 자율주행 기능 도입을 가속화할 것으로 예상됩니다.
현재 시중에 판매되는 LIDAR는 대부분 905nm와 1550nm/1535nm LIDAR이지만, 비용 면에서는 905nm가 더 유리합니다.
· 905nm 라이다: 일반적으로 905nm LiDAR 시스템은 부품의 광범위한 공급과 이 파장과 관련된 성숙한 제조 공정 덕분에 비용이 저렴합니다. 이러한 비용 이점 덕분에 905nm LiDAR는 거리와 눈 안전이 덜 중요한 애플리케이션에 적합합니다.
· 1550/1535nm 라이다: 레이저 및 검출기와 같은 1550/1535nm 시스템용 부품은 일반적으로 가격이 더 비싼데, 이는 부분적으로 해당 기술이 널리 보급되지 않았고 부품이 더 복잡하기 때문입니다. 그러나 안전 및 성능 측면에서의 이점은 특정 응용 분야, 특히 장거리 감지 및 안전이 매우 중요한 자율주행 분야에서 높은 비용을 정당화할 수 있습니다.
[링크:905nm와 1550nm/1535nm LiDAR의 비교에 대해 자세히 알아보세요.]
4. 안전성 강화 및 ADAS 강화
LiDAR 기술은 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)의 성능을 크게 향상시켜 차량에 정밀한 주변 환경 매핑 기능을 제공합니다. 이러한 정밀성은 충돌 회피, 보행자 감지, 적응형 크루즈 컨트롤과 같은 안전 기능을 향상시켜 업계가 완전 자율주행에 한 걸음 더 다가가도록 합니다.
자주 묻는 질문
차량의 LIDAR 센서는 물체에 반사되어 센서로 돌아오는 광 펄스를 방출합니다. 펄스가 돌아오는 데 걸리는 시간은 물체까지의 거리를 계산하는 데 사용됩니다. 이 정보는 차량 주변의 상세한 3D 지도를 생성하는 데 도움이 됩니다.
일반적인 자동차용 LIDAR 시스템은 광 펄스를 방출하는 레이저, 펄스를 유도하는 스캐너와 광학 장치, 반사된 빛을 포착하는 광 검출기, 데이터를 분석하고 주변 환경을 3D로 표현하는 처리 장치로 구성됩니다.
네, LIDAR는 움직이는 물체를 감지할 수 있습니다. LIDAR는 시간 경과에 따른 물체의 위치 변화를 측정하여 물체의 속도와 궤적을 계산할 수 있습니다.
LIDAR는 차량 안전 시스템에 통합되어 정확하고 신뢰할 수 있는 거리 측정 및 물체 감지 기능을 제공하여 적응형 크루즈 컨트롤, 충돌 회피, 보행자 감지 등의 기능을 향상시킵니다.
자동차용 LIDAR 기술에서는 LIDAR 시스템의 크기와 비용을 줄이고, 범위와 해상도를 높이고, 이를 차량의 설계와 기능에 보다 원활하게 통합하는 등의 개발이 지속적으로 진행되고 있습니다.
[링크:LIDAR 레이저의 주요 매개변수]
1.5μm 펄스 파이버 레이저는 자동차 LIDAR 시스템에 사용되는 레이저 광원으로, 1.5마이크로미터(μm) 파장의 빛을 방출합니다. 짧은 적외선 펄스를 생성하며, 이 펄스는 물체에 반사되어 LIDAR 센서로 돌아오는 방식으로 거리를 측정합니다.
1.5μm 파장은 눈 안전과 대기 투과율 사이의 균형을 잘 맞추기 때문에 사용됩니다. 이 파장 범위의 레이저는 더 짧은 파장에서 방출되는 레이저보다 사람의 눈에 해를 끼칠 가능성이 적으며 다양한 기상 조건에서도 우수한 성능을 발휘합니다.
1.5μm 레이저는 안개와 비에서 가시광선보다 성능이 우수하지만, 대기 장애물을 통과하는 능력은 여전히 제한적입니다. 악천후 조건에서의 성능은 일반적으로 단파장 레이저보다 우수하지만, 장파장 레이저만큼 효과적이지 않습니다.
1.5μm 펄스 파이버 레이저는 정교한 기술로 인해 초기에는 LIDAR 시스템 비용이 증가할 수 있지만, 제조 기술의 발전과 규모의 경제로 인해 시간이 지남에 따라 비용이 절감될 것으로 예상됩니다. 성능과 안전성 측면에서의 이점은 투자를 정당화하는 것으로 여겨집니다. 1.5μm 펄스 파이버 레이저는 탁월한 성능과 향상된 안전 기능을 제공하여 자동차 LIDAR 시스템에 대한 가치 있는 투자입니다..