자율주행차의 라이다(LiDAR)

Question

자율주행차의 라이다(LiDAR) 센서가 안개,폭우 등 악천후

환경에서 빛의 산란 및 굴절로 인해 전방 사물 거리 측정 오차를 발생시키는 광학적 한계는 뭔가요?

Answer 1

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

자율주행차의 라이다(LiDAR) 센서는 레이저 빛을 쏘아 되돌아오는 빛의 시간을 측정해 물체와의 거리를 계산합니다. 그러나 안개, 폭우 같은 악천후에서는 공기 중에 수분 입자가 많아져 빛이 산란되고 굴절되는 현상이 생깁니다. 이로 인해 라이다 빛이 목표물에 도달하기 전에 흩어지거나 방향이 바뀌어, 센서가 실제 거리보다 더 짧거나 긴 거리를 측정하는 오차가 발생합니다. 특히 미세한 물방울들이 레이저 신호를산란시켜 신호 감쇠와 다중 경로 반사 현상이 일어나면 거리 정확도가 떨어지고 물체의 형상과 위치 인식에 오류가 생깁니다. 이런 광학적 한계는 라이다가 빛의 직진성과 투명한 매질을 전제로 설계되었기 때문에, 빛의 경로를 왜곡하는 악조건에서 성능이 제한되는 근본적인 원인입니다.

Answer 2

안녕하세요. 감병주 전문가입니다.

라이다의 환경에 따른 광학적 한계에 궁금하신가 보군요. 우선 라이다가 무엇인지 아는게 우선입니다. 라이다는 레이저를 발사하고 반사되어 돌아오는 시간을 측정해 거리를 계산하는 센서입니다. 하지만 질문에 적으신것 처럼 안개나 폭우, 눈이 내리면 레이저가 물방울이나 눈 입자에 부딪혀 산란되거나 일부가 흡수되서 원래의 물체까지 제대로 도달하지 못하게 됩니다. 이로인해 반사 신호가 약해지거나 잘못된 신호를 받아서 거리 측정 오차나 물의체 인식 성능 저하가 발생한답니다. 그래서 이러한 한계를 보완하기 위해 자율주행차는 카메라, 레이더와 LiDAR를 함께 사용하고 있습니다.

Answer 3

라이다의 가장 큰 한계는 빛을 이용하기 때문에 안개나 비처럼 빛을 흩뜨리는 환경에서는 성능저하가 있을 수 있다는 점입니다.

라이다는 레이저를 쏘고 반사되어 돌아오는 시간을 측정해 거리를 계산하는데, 안개나 폭우, 눈에서는 물방울이 빛을 산란하거나 반사하기 때문에 실제 물체가 아닌 중간의 물방울을 감지하거나 신호가 약해질 수 있습니다. 또 굵은 빗방울이나 눈송이가 있다면 레이저가 목표물까지 도달하지 못하기 때문에 측정 거리의 오차가 발생하기도 합니다.

그래서 라이다만 쓰는게 아닌 카메라, 레이더, GPS 같은 추가적인 센서들로 서로의 단점을 보완하면서 사용하게 됩니다.