광각 고해상도 라이다를 위한 왕복 회전 스캐너 개발

Abstract

라이다의 스캐너로 폴리곤 스캐너를 사용한다. 폴리곤 스캐너는 한 방향으로 회전하여 속도제어에 용이한 장점으로 인해 주로 사용된다. 하지만 미러면의 개수에 의해 성능이 결정되기 때문에 성능 구현에 제약이 있고 스캐닝 각도에 따라 송신빔이 미러면의 중심에서 벗어나기 때문에 송수신효율이 저하되는 문제가 있다. 또한 미러면의 개수가 늘어날수록 스캐닝 시 차지하는 면적이 늘어나는 문제가 있다. 성능 구현의 제한이 없고 송수신 효율, 사이즈 측면에서 유리한 왕복회전 스캐너로 라이다 광학계를 구성하였다. 왕복회전 스캐너는 방향을 역전할 때 진동이 발생하여 라이다 각도 분해능 성능의 저하가 발생할 수 있다. 진동은 방향이 역전되는 가속구간에서 가장 크게 발생하고 등속구간과 감속구간을 거쳐 점점 작아진다. 따라서 등속구간에서는 진동이 라이다 성능에 영향을 주지 않도록 진동의 크기를 최소화 하는 입력 프로파일을 생성하였다. 또한 왕복 회전 스캐닝 방식은 감속구간과 그 다음 가속구간이 시간,공간적으로 밀접해 있기 때문에 진동이 적은 감속 구간에서 측정한 데이터로 진동이 큰 가속 구간에서 측정한 데이터를 대체할 수 있다. 이와 같은 방법을 통해 전체 스캐닝 각도 중 95%이상의 구간에서 각도 분해능 성능을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다. 이와 같은 결과를 통해 추후 개발한 라이다 스캐닝 광학계를 신호처리부에 연결하여 라이다 포인트 클라우드 이미지를 통해 실험 결과를 검증할 예정이다. 또한 왕복 회전 스캐너에 PID 제어를 적용하여 진동을 줄일 수 있는지 파악하고자 한다.