[LiDAR] 또 다른 눈,라이더를 장착한 자율주행차 볼께요

이번 시간에는 LiDAR에 대한 전반적인 소개와 주요 개발업체를 소개하는 글로 LiDAR을 이해하는 데 도움이 됩니다. 글이 좀 길어서, 중간중간에 조금 힘들겠지만 끝까지 읽어주셨으면 좋겠어요.블로그를 시작하고 나서 기본적인 스토리를 중심으로 설명하는 글을 많이 올렸습니다. 현재 이런 기회는 조금씩 거의 매일 찾아오고 있을 것이다. 정말 그렇게 함으로써 가능하면 원문 근처로 옮기려고 했지만 의미를 더 확신시키기 위해 의역을 조금 한 부분이 있습니다. 그래도 매끄럽지 않은 부분이 있어요.

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LiDAR(LIght Detection And Ranging), 줄임말로 빛의 감지 및 산란을 의미합니다. LiDAR는 전기 기술자, 루이스 스몰링(Louis Smullin)와 조르조 피오 카마(Giorgio Fiocca)이 MIT링컨 연구소의 하나 2인치 망원경을 사용하고 월 50개의 펄스를 발사하고, 48인치 망원경으로 반사된 빛을 밧소리우으로 하나 962년 5월 쵸소리우에 그 잠재력을 보이고 주었습니다. 두 연구원은 비행시각법(time-of-flight)을 이용해 지구와 유일한 위성 사이의 거리를 최초로 측정했습니다.40년 후 기상학과 아폴로 프로그램에서 사용된 뒤 LiDAR은 미 국방부의 DARPA챌린지에 참가한 로봇 차량 Proto타입에서 필수적인 센서로 부상했다. 최대 64개의 레이저와 지붕에 부착된 실린더에 센서가 장착된 이 꼴사나운 시제품은 작동할 때 회전식 수프 깡통과 마침내 같었습니다. 센서는 차량 주위의 360°시야를 확인하기 위해서 수천개의 광펄스를 발생시킵니다. 스スワ(sweep) 안에 빛을 반사하는 물체는 점운으로 식별되며 드라이버가 없는 차량을 안내하기 위해 장착된 다중 레이더 및 카메라 리드를 보완합니다.2007년까지 매년 개최된 이번 대회 4년째 우승 차량과 6명의 결승 진출자 중 5명은 기술 분야의 선구자인 Velodyne Acoustic을 지붕 위에 올려앗움니다. 보도에 따르면 개당 비용은 거의 8만 달러에 이른다고 합니다.오걸의 나날이 진화한 LiDAR는 비록 새로운 하드웨어와 소프트웨어를 가지고 있더라도 초기 장치와 거의 같은 방식으로 동작합니다. 전문가들에 따르면 입증된 기계 스캔(Machine-scanning) 타입은 자동차에서의 사용을 실질적으로 선도하고 있으며, 새로운 솔리드 스테이트(Solid-state)(움직이는 부품 없는) 장치는 더 큰 신뢰성과 차량 외부 스킨에 장착되는 콤팩트함을 제공할 것으로 예상됩니다. 솔리드 스테이트 타입은 일반적으로 한정된 시야(field-of-view, FOV)를 갖고 있습니다. 그러한 분의 저비용은, 보다 넓은 택지를 커버하기 위해서 복수의 센서를 사용할 수 있는 가능성을 제공합니다.

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스타 한개가 판정된 차량 외관에 의해서 그대로 자동차 또는 트럭은 지붕에 있는 360°대형 LiDAR와 수용 각도가 좁은 최대 8개의 소형 LiDAR-전면 및 후면에 120°측면에서 90°-를 필요로 할 수 있습니다. 차량 안전 장치에 마이크로파 레이더(Radar)가 장착되는 방식으로 엔지니어는 사이드 30m전방 200m후방 50m을 목표로 하고 있습니다.신규 및 기존의 Tier공급 업체들이 향후의 차량에서 SAE레벨 3,4및 5의 자율 주행 능력을 확보하기 위해서 경쟁함으로써 LiDAR개발 붐이 하나고 있습니다. 이 기술은 또 3D매핑에서도 수요가 많습니다.Frost&Sullivan은 2025년에 2억달러 시장으로 예상된다 600만대의 LiDAR가 팔릴 것으로 내다봤으며 그 중 절반은 자율 주행 차에 쓰일 것으로 예상되는 시장 규모입니다. Automotive Engineering은 이 분야에서 시장 선도 업체인 Velodyne그 때문에 1회 Tier(Bosch, Valeo, Continental)과 함께 30개 이상의 신생 중소 기업을 포함합니다. Aptive와 Magna는 LiDAR 전문가와 손잡고 협력하는 최상위 공급사 중 하나입니다. OEM 업체는 BMW(Innovizvia Magna), GM(Strobe), Toyota(Luminar), Ford(Princeton Lightware, Velodyne) 등과 협력관계를 지속하고 있습니다.한 지지자는 LiDAR를 자율주행차를 위한 퍼즐의 핵심요소라고 부르는데, 분명히 자율주행차에 대해 논란의 여지가 많은 센서 기술이기도 하겠죠. 베테랑 모의 바하나 기술 컨설턴트의 제럴드 고 노보(Gerald Conover)는 "2주일마다 새로운 LiDAR기술 적용을 발표하고 있다. 이들 주장 중 상당수가 연구소 테스트 결과에 증거가 돼 있어 대량생산이 가능한 디자인은 아직 몇 년이 걸릴 수 있다. 저비용으로 높은 성능을 공급하는 중소기업만 살아남을 수 있다. 그러나 SAE레벨 4및 5에서 자율 주행 차의 활용에 의해서 LiDAR에 대한 수요가 상당할 것이다"라고 지적했어요. 비용은 자동차 생산을 위한 대량 배치에는 여전히 방해가 되고 있습니다. 개발비는 아직 만 달러가 넘어요. 자동차 생산을 위한 지속가능한 금액이 아닙니다."라고 Conover는 주장했습니다. "이를 방해하는 것은 오직 몇 개 공급업체의 손에 있는 움직이는 LiDAR을 생산하는 데 필요한 전문지식입니다." OEM 업체는 결미 내장형 Rader 및 Camera를 지속적으로 원가절감 방법으로 기대하고 있습니다. 2017년의 내용에서 Quanergy는 8%반사율에서 150m범위의 900나노 솔리드 스테이트(Solid-state)LiDAR를 생산하고 왔습니다. 광학적 지위의 배열 방식으로 100m에서 3.5cm의 스폿(spot)의 크기로 초당 50만개의 지점을 스캔 받을 수 있다고 회사 측은 주장하는 것입니다. Quanergy는 수천개의 단 하나의 유닛 샘플 가격이 책정되는데, 대량 생산에 의해서 단가가 300달러 미만이 될 것으로 보고 있습니다. Velodyne의 최저 가격 16-laser제품은 대당 4천달러입니다.

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최적의(Horses-for-Courses)기술선택 자율주행차에서 LiDAR의 위치는 열렬하지만, 모든 OEM이 이 기술을 필수로 하는 것은 아닙니다. Tesla오토 파 1롯데(Auto Pilot)시스템은 카메라 기반 광학 인식 시스템을 사용하고 있으며 Tesla의 론 마스크는 LiDAR가 게임의 판도를 바꿀 것인지 확신할 수 없는 일입니다. "1단 비전을 통한 카메라로 해결되면 자율성이 해결됩니다. 비전을 해결하지 않으면 해결되지 않습니다."와 Musk는 2017년 4월 TED강연에서 이야기했습니다. 카메라만 있으면 절대 초인적이 될 수 있어요."라고 그는 덧붙여 스토리했습니다. 그는 LiDAR를 "목발"이라고 부정적으로 불렀습니다. 북미 Honda는 "LiDAR와 개발 및 테스트를 진행중"이라고 제품 계획 후(후) 당 부사장 Jay Joseph가 스토리했습니다. 그는 Honda 엔지니어가 LiDAR가 단기적으로 필요하다고 소견한다고 스토리했습니다. 물론 장기적으로 보면 다른 해결 방법이 있었으면 좋겠어요. 접속이나 공유 정보에 의해서 다른 경우도 있다. 이 때문에 신뢰할 수 있을 때까지는 차가 올바른 판정을 내릴 수 있도록 차량에 좋은 정보를 제공하기 위해 LiDAR가 필요할 수 있다."센서 배열을 차량에 조립하고 통합하는 것은 Aptiv를 포함한 경험이 있는 Tier1의 중요한 역할임. Aptiv의 최초단 기술 부사장인 Jada Smith 씨는 우리는 이 차가 어떻게 작동하는지 알고 있습니다. 1부 신생 업체들은 자동차를 제대로 이해하지 못할 것입니다.라고 스토리를 했습니다. Smith는 그녀의 회사가 자율 주행을 위한 기술적으로 카메라, 라이더, 레이더 3개를 전적으로 믿고 있다고 이야기했습니다. 그녀는 LiDAR는 "모든 사용 사례를 처리하고 이중화를 제공해 차량이 주변의 모든 상황을 볼 수 있도록 돕기 위해 필요한 기술"이라고 줄거리를 만들었습니다. Aptiv는 Leddartech(flash-lidar), Innoviz(MEM type), Quanergy(Optical phased array)에 대한 투자로 다양한 기술기반을 가지고 있습니다.LiDAR 타입을 선택하는 것은 최선의 선택을 위한 엔지니어링 버릇이다. "그것들이 어떤 역할을 하는 것을 기대합니까"Smith가 물었다."범위가 길수록, 카메라와 동 1한 개념인 FOV가 좁아집니다. Company 가 원하는 성능에 따라 하과의 플래시 타입과 다른 플래시 타입의 MEMS를 선택할 수 있습니다. 우리가 이루려는 것에 따라 절충점이 있습니다."

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Automotive Engineering은 요즘 LiDAR 혁신가 그룹과 종종 시간을 보내며 그들의 배경과 기술에 대한 향후 정보 등을 재제공하였습니다.Innoviz Technologies 다른 많은 센서 기술 개발자들과 마찬가지로 Innoviz는 이스라엘에 증거지를 두고 있으며, 몇몇 주연들은 이스라엘 방위군과 특수한 전기(specialized-electronics)적 배경을 가지고 있습니다. Innoviz는 3년 전에 설립됐으며 전 세계적으로 약 하나 50명의 직원을 두고 있다. 이 회사는 Aptiv, Magna, Samsung 지분을 포함하여 8천만 달러 이상의 투자금을 유치하였으며, 기초기술은 솔리드스테이트칩에서 나오는 레이저스캔을 투영하는 거울이 움직인다고 설계된 마이크로텍스처 시스템(MEMS)이 기반이다. 중요한 것은 북미 지면 관리자인 Aditya Srinivasan에 따르면 Innoviz가 길게 설정한 파장 905 nm에서 레이저 스캔 받을 수 있다는 것이며, 이것을 통해서 Innoviz는 20하나 9년에 수백달러의 최초의 자동차 생산을 위한 LiDAR센서인 'InnovizOne'을 지에콤할 수 있다고 합니다.이 시스템은 움직이는 거울을 사용하기 때문에 Innoviz 디자인이 솔리드 스테이트 디자인으로 정의되어야 하는지에 대한 논란이 있을 수 있으나 Srinivasan은 "제발 우리는 이를 솔리드 스테이트라고 부른다"고 했습니다. Innoviz One은 "모든 대량생산 차량에 원활하고 쉽게 통합할 수 있도록 설계되었습니다."라고 동사의 문서에 설명되어 있습니다. 이 시스템은 750만 pixels/sec의 고화질 해상도를 위한 하나 20°수평 및 25°수직 FOV를 다시 공문, 프레이다 속도는 25 frames/sec이다. 할당된 범위는 최대 250m(820ft)이다. 장치 설치 면적은 높이 50mm, 폭 하나하나 0mm, 깊이 하나 00mm이다(2x4.3x3.9인치). Srinivasan은 이름을 밝히지 않은 선택된 한 '파트너'에 의해 개발된 독점적인 신호처리 칩으로 데이터는 관리된다고 합니다. 또한 회사는 자사의 시스템이 매우 moning은 반사율을 가진 개체를 식별하는데 뛰어나다고 주장합니다. 이것은, 현재까지 많은 LiDAR 개발자에게 있어서 곤란했습니다. 4월에 Innoviz는 Innoviz의 제공자인 Magna를 통해서 BMW와 제공 계약을 발표했습니다. BMW는 202나이에 SAE레벨 3자율 주행 서비스(ride-hailing)을 지에콤할 계획이며 Innoviz에서 개발한 LiDAR이 핵심 부품이 될 것이라고 말했습니다. Aptiv와 Samsung는 또 자동차 LiDAR개발을 위한 Innoviz와 협력했으며 6월, 회사는 중국의 자동차 Tier하나인 HiRain Technologies과 제휴했다고 말했습니다. 중국의 주요 자동차 메이커 중 하나이며, 자사의 자동차 자동화 플랫폼을 위해 부분품을 통합하고 있습니다.TetraVueTetraVue의 솔리드스테이트 플래시LiDAR 기술의 주요 차별화 요소는 디지털카메라의 세계에서 파생되어 비교적 저렴한 센서 기술뿐만 아니라 고해상도이다. 사실 이 회사는 자동차 LiDAR을 " 고선명 4D카메라"라고 부르며 메가 픽셀 디지털 비디오 캡쳐와 픽셀 수준의 깊이 정보가 포함된 장거리 감지를 위한 LiDAR를 기본적으로 통합했습니다. 해상도는 Tetra Vue 설립자로 경영 부사장인 Paul Banks 박사에게 있어서 전부이다. 그는 응용 물리학 박사학위를 소지하고 있지만 회사 기술의 이점을 평이한 용어로 설명합니다. Banks는 캘리포니아 주에서는 안경 없이는 운전할 수 없다고 해서 안경을 벗었어요. 아직 대부분의 경쟁 LiDAR 기술은 인간이 합법적으로 운전하는데 필요한 주행정부의 최소시력 요구사항보다 moning은 해상도로 봐야합니다."우리에겐 해상도가 중요합니다"라고 Banks는 단호하게 말했습니다. "고해상도. 실제로 휴대전화에 있는 것과 동일한 센서를 사용합니다. "우리는 베꼈습니다"라고 그는 진지하게 이야기했습니다. 그의 주장은 Bosch나 Samsung 같은 관심있는 투자자에게 설득력 있는 것이다. TetraVue의 LiDAR는 디지털 카메라의 잘 발달된 매우 매우 비용 중심적인 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)및 CCD(Charge Coupled Device)감지 기술을 사용되지 않는 800nm파장에서 작동하는 레이저에서 최대 30fps의 속도로 환경에서 깜박인다. 이 "조명"은 고해상도 비디오 캡쳐와 병합되어 픽셀 레벨의 깊은 정보를 얻습니다.Banks의 시연은 깜짝놀랐어요 그는 기존의 LiDAR과 TetraVue의 LiDAR에서 보는 댄서의 장면을 보여주었습니다. TetraVue 이미지의 또 다른 원근감과 깊이는 놀랄 정도로 선명했습니다."그것은 비디오 카메라처럼 보입니다, 라고 Banks는 말하고 있습니다. 그리고 그는 이전 비디오 게이의 화면처럼 보이는 경쟁사의 기술적으로 여전히 스크래치한 시각적인 표현을 초당 600만 포인트를 보이고 있는 회사의 시스템의 또 일을 과장하지 않습니다. 캘리포니아주Vista에 위치한 TetraVue의 LiDAR에 대한 현재의 단점은 상대적인 측정범위가 짧다는 것입니다. 현재의 디자인은 약 하나 50m(492ft)의 범위를 갖고 있다고 Banks가 말했습니다. 예를 들어, Velodyne의 최신 시스템은 그 2배의 범위를 자랑합니다. Tetra Vue의 범위는 개선될 수 있다고 그는 말했습니다. 하지만 비용이 많이 든다.' 그는 회사가 대량생산 어린이 애플리케이션에 도움이 되는 가격으로 향상된 기술을 재공할 의향이 있다고 말했습니다.

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Ouster 설립자이자 CEO인 Angus Pacala의 Ouster는 기술시대 남북전쟁의 Nathan Bedford Forrest에 대한 군사교리 "먼저 선점하라"고 표현할 수 있습니다. Pacala는 시장에서 회사의 장점 중 자기 자신을 바로 이것이라고 설명했다:Ouster는 현재 자동차 LiDAR를 선적하고 있다고 그는 말했다. 그는 "우리 제품이 이말룰 하도록 했습니다"와 "시장에서 가장 똑똑하고 가볍게 360도 3D감지 기능"을 자랑했다. 그는 또 자기 회사가 유출적이고 투명한 가격으로 모든 구매자에게 가격을 책정하는 유일한 회사라고 설명했다.이전에 Quanergy엔지니어링 책의 히욧동 Pacala는 Ouster의 OS-1이 현재 상용화 가능한 가장 높은 해상도의 LiDAR이며, 동급 최강의 전력 소비량과 크기를 자랑했다. 이 시스템은 초당 130만개의 point를 측정하지만 소비 전력은 15W미만입니다. Tetr Vue와 마찬가지로 이 회사의 기술은 계속 발전하는 스마트폰과 디지털 카메라에서 수년간 사용된 상대적으로 저렴하고 비싸게 개발된 CMOS 기술을 바탕으로 하고 있습니다. 합리적인 비용을 유지하기 때문에 OS-1의 레이저는 850nm파장에서 작동합니다. 비용은 채널에 대한 고객의 요구에 따라 어느 정도 부담스러운 것입니다. 최고 높은 버전은 64개 emitter를 사용하여 각 수직 시야"조각"을 공급했지만 성능이 낮은 요구 사항은 단 16채널만으로 비용을 줄일 수 있습니다. Pacala는 회사가 2018년 이 말까지 만대로 2만대를 출하할 것으로 예상했다.약 두겹 너무 크기의 OS-1은 무게가 330g에 불과하고 높이가 2.5인치(63mm), 지름이 3.14인치(80mm)입니다. 이 장치는 솔리드 스테이트 상태가 아닙니다. 또 360°범위와 32°수직 FOV를 발산합니다. 정확도는 약 3 cm(1.3 in)이지만, 범위는 비교적 약 120 m(394 ft)입니다.200m(656피트)의 범위를 갖고 64개 채널이 15.8°간격으로 구성될 예정인 OS-2의 경우 범위가 향상되지만 그보다 더 크고 무겁다고 합니다. Pacala는 OS-2가 올해 3/4분기에 출시될 것이라고 이 말 했습니다.Valeo프랑스의 Tier1의 공급 업체인 Valeo는 2017년 이 말 시리즈의 생산 차량인동 산 디 A8세단에 처음 장착될 것으로 추정된다 LiDAR시스템을 공급하는 것을 달성했다. SAE레벨 3운전자 보조를 사용할 널리 알려진 A8의 Traffic Jam Pilot시스템은 Valeo의 Scala LiDAR를 사용하여 A8의 가속도, 브레이크 및 조향을 최대 60km/h의 속도로 제어합니다. LeddarTech와 공동으로 개발한 솔리드 스테이트(solid-state)디자인의 Scala는 2018년 공급 업체의 혁신을 위한 2018 PACE상을 수상했다. Valeo는 Scala이 145°의 수평 시야를 가지고 있어 범위는 150m이 말 했다. 많은 센서 기술로 한가지 반적으로 언급되어 있듯이 Leddar Tech의 발전은 "근본적으로 다양한 타입의 솔리드 스테이트 타입의 LiDAR을 설계하고 최적화하는 데 사용되는 소프트웨어, 알고리즘 및 방법의 앙상블"이라고 문서로 말하고 있습니다. 그러면 신하나브의 성급한 얼리어답터는 Traffic Jam Pilot과 Valeo / Leddar Tech Lidarray를 아직 발견하지 못할 것입니다. 초기에 이 시스템은 많은 나라에서 사용되지 않습니다. 동상 디는 SAE레벨 3의 조건부의 자율을 설명하기 때문에 더 뚜렷한 법적 규제적 플레이다 워크가 없믹크과 기타 시장에서 이 기술을 도입하기를 꺼리고 있습니다. Valeo는 이 5월에 중국 바이두(Baidu)가 2017년에 만든 유 수출 자율 주행 플랫폼, 아폴로(Apollo)에 참여하는 전략적 제휴를 발표했다. Valeo는 센서 클리닝 시스템과 자율주행차와의 Connectivity 기술은 물론 아폴로 프로젝트의 센서 전문성에 기여할 것이라고 밝혔다.새치기하는 게 좀 길었어요. 저도 눈이 아파요. 하지만 LiDAR에 대해 전반적으로 소개하는 좋은 글이라고 생각합니다. 역사, 예상되는 시장 규모, 장점과 단점, 개발하고 있는 대표 기업에 대한 소개, 약간 거의 LiDAR에 관한 모든 정보를 1곳에 담은 글입니다. 완전한 기술적인 정보만 전달하지 않고 적정한 수준에서 약간 거의 누락된 정보 없이 소개하고 있습니다.(저도 이런 글을 써야 하는데...) 몇몇 엔지니어들이 카메라를 통한 AI의 Vision 처리 능력 향상으로 사물 인식 능력이 점점 향상되면서 LiDAR의 무용론을 펴고 있지만 카메라가 가진 가장 큰 약점인 렌즈 방해 물질에 대한 해결책이 자신감이 생기기 전까지는 아마 LiDAR에 대한 의존도가 여전할 것으로 예상하고 있습니다. 각 분야에서 약점을 극복하기 위한 노력은 계속되고 있기 때문에, 어느 날 갑자기 획기적인 기술이 발표될지도 모릅니다. 하지만 LiDAR 기술 자체만으로 충분히 다양한 분야에서 사용할 수 있는 기술이기 때문에 계속 발전할 것으로 예상됩니다.스마트폰 이후의 센서 개발은 방금 반도체 개발과 모두 함께 하고 있기 때문입니다. 삼성이 메모리가 아닌 이런 센서 개발업체에 투자를 아끼지 않고 있는 것도 그중 하나가 고리입니다. 기존 반도체 칩 개발 기업들이 지금 자율 자동차 시장을 통해 그 영역을 확장하고 있습니다.  긴 글을 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.LiDAR를 포함한 자율주행 자동차 센서의 기본적인 정보를 희망하는 분은 아래의 내용을 참고하고 있습니다.https://blog.naver.com/soyose1/221306088690

P.S - 검색을 통해서 보시고, 만약 원하시는 이야기를 찾지 못하신 경우, '태그' 또는 '검색'을 해보시면 더 많은 자료를 찾을 수 있습니다. 그래도 원하신 게 없으시면 제게 연락해 주시면 제가 아는 범위에서 도와드리겠습니다.Over the Vehicle!!참고 자료 https://www.sae.org/ 새로운 s/20하나 8/07/lidar- 새로운-eyes-for-vehicle-autonomy?eid=422668383&bid=2개 95867