LIDAR (빛 감지 및 거리 측정)

자세한 설명

LIDAR는 일반적으로 짧은 펄스의 형태로 레이저 빔을 빠르게 연속적으로 방출하고 물체에 부딪힌 후 각 펄스가 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하는 방식으로 작동합니다.빛은 일정한 속도로 이동하므로 “비행 시간”이라고 하는 이 시간 지연을 사용하여 센서와 물체 사이의 거리를 계산합니다.

LIDAR 시스템의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

레이저 소스
레이저는 일반적으로 근적외선 스펙트럼의 빛 펄스를 방출합니다.레이저의 파장과 강도는 용도에 따라 달라지는데, 일부 시스템은 장거리 스캐닝용으로 설계되고 다른 시스템은 고해상도 매핑용으로 설계되었습니다.

리시버
수신기는 반사광을 감지하고 방출과 반사 사이의 시간 지연을 측정합니다.고급 시스템은 감도와 정확도를 향상시키기 위해 광검출기를 사용합니다.

회전 메커니즘 또는 빔 스티어링
많은 LIDAR 시스템은 회전 거울 또는 스캐닝 메커니즘을 사용하여 레이저 빔을 넓은 영역으로 향하게 합니다.최신 기술인 솔리드 스테이트 LIDAR는 움직이는 부품 없이 전자적으로 빔 스티어링이 가능합니다.

GPS 및 IMU (관성 측정 장치)
LIDAR 센서의 정확한 위치와 방향을 결정하기 위해 시스템에는 GPS 및 IMU 장치가 장착되어 있습니다.이는 항공 지도 제작 및 자율 주행 차량과 같은 모바일 LIDAR 애플리케이션에 특히 중요합니다.

데이터 처리 장치
LIDAR 센서에서 수집한 원시 데이터는 스캔한 환경을 나타내는 상세한 3D 포인트 클라우드를 생성하기 위해 처리됩니다.이러한 포인트 클라우드는 시각화, 분석 및 추가 처리에 사용됩니다.

LIDAR 시스템은 작동에 따라 크게 두 가지 유형으로 분류됩니다.

에어본 라이더: 항공기나 드론에 장착되는 항공 LIDAR는 지형 조사, 임업 및 홍수 위험 분석과 같은 대규모 매핑 애플리케이션에 사용됩니다.
지상파 라이다: 지상 기반 LIDAR 시스템은 도시 계획, 고고학 및 자율 주행 차량 내비게이션과 같은 응용 분야에 사용됩니다.

라이다가 중요한 이유

LIDAR는 기술을 발전시키고 다양한 분야의 복잡한 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 합니다.그 중요성은 다른 방법으로는 쉽게 얻을 수 없는 매우 정확하고 상세한 실시간 데이터를 제공할 수 있다는 데 있습니다.

정밀도 및 정확도
LIDAR는 센티미터 수준의 정확도를 제공하므로 도시 계획, 건설 및 환경 모니터링과 같이 상세한 공간 측정이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.

애플리케이션 전반의 다양성
이 기술은 자율 주행 차량의 안전한 항해를 가능하게 하는 것부터 숨겨진 고고학 유적지를 찾는 것까지 다양한 산업에서 사용됩니다.적응성이 뛰어나 과학 연구, 엔지니어링 및 상업적 용도에 매우 유용합니다.

실시간 데이터 수집
LIDAR 시스템은 실시간으로 작동할 수 있으므로 차량 충돌 방지 또는 재난 피해 지역의 신속한 평가와 같은 애플리케이션이 가능합니다.

전천후 운영
기존 카메라와 달리 LIDAR는 안개나 비와 같은 저조도 또는 까다로운 기상 조건에서도 작동하여 시각 시스템이 고장날 수 있는 경우에도 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다.

자율 시스템 발전
LIDAR는 자율주행차 기술의 초석으로, 시스템이 물체를 감지 및 분류하고, 도로 경계를 식별하고, 내비게이션을 위한 상세 지도를 생성할 수 있도록 합니다.

환경 및 보존 노력
LIDAR는 삼림 벌채를 모니터링하고, 해안 침식을 매핑하고, 자연 서식지를 평가하여 지속 가능한 개발 및 보존 프로젝트에 기여하는 데 사용됩니다.

라이다의 미래

LIDAR 기술이 발전함에 따라 더 효율적이고 컴팩트하며 저렴해지고 있습니다.몇 가지 트렌드와 발전이 LIDAR의 미래를 형성하고 있습니다.

솔리드 스테이트 라이다
움직이는 부품을 제거하는 솔리드 스테이트 LIDAR의 개발은 기존 시스템의 비용, 크기 및 복잡성을 줄이고 있습니다.이러한 발전은 자율 주행 자동차 및 드론과 같은 소비자 제품에 널리 채택되는 데 매우 중요합니다.

해상도 및 범위 개선
차세대 LIDAR 시스템은 더 높은 해상도와 더 긴 범위를 달성하여 첨단 운전자 지원 시스템 (ADAS) 과 같은 애플리케이션에서 보다 상세한 매핑과 향상된 물체 감지를 가능하게 합니다.

소형화
LIDAR 센서의 소형화는 스마트폰, 웨어러블 및 소형 드론과 같은 소형 장치에 통합할 수 있는 새로운 가능성을 열어주고 있습니다.

AI 및 머신 러닝과의 통합
LIDAR 데이터를 인공 지능과 결합하면 더 나은 물체 인식, 예측 분석 및 의사 결정이 가능합니다.이는 특히 자율 주행 차량 및 로봇 공학과 관련이 있습니다.

저렴한 소비자 애플리케이션
제조 비용이 감소함에 따라 증강 현실 (AR), 가상 현실 (VR) 및 홈 보안을 비롯한 소비자 애플리케이션에서 LIDAR에 더 쉽게 접근할 수 있게 되었습니다.

환경 모니터링 및 기후 변화 완화
넓은 지역을 정밀하게 매핑할 수 있는 LIDAR의 기능은 해수면 상승 및 산림 황폐화와 같은 기후 변화 영향을 이해하고 해결하는 데 유용한 도구입니다.

다른 센서와의 상호 운용성
미래의 LIDAR 시스템은 레이더, 카메라 및 초음파 센서와 같은 다른 감지 기술과 원활하게 작동하여 견고하고 안정적인 다중 센서 플랫폼을 만들 것입니다.

특정 표면 (예: 반사율이 높거나 투명한 물체) 을 감지하는 데 드는 높은 비용 및 한계와 같은 문제가 여전히 남아 있지만 지속적인 연구와 혁신으로 이러한 문제가 해결되고 있습니다.

요약하면, LIDAR는 다양한 산업 분야에서 정확하고 상세하며 다양한 감지를 가능하게 하는 혁신적인 기술입니다.지속적인 개발은 자동화, 환경 보존 및 도시 계획의 발전을 주도하여 스마트 시스템과 지속 가능한 솔루션의 미래를 형성할 것입니다.