드론의 고도 유지 및 지형 추적 또는 기타 응용의 TOF 방식의 라이다 (Lidar) 개발 키트

(1) 레이저 빔의 확산에 대한 설명입니다.

매우 가까운 거리 (<0.5m)에서, 레이저 빔의 직경은 렌즈의 구경 (Aperture) 크기와 비슷합니다. 0.5m보다 큰 거리의 경우 레이저 빔 직경은 다음 방정식을 사용하여 추정할 수 있습니다.

 거리 / 20 = 그 거리에서의 레이저 빔 직경, 실 확산각 : 약 52 밀리 라디안 (약 3도).

(2) 거리, 표적(target) 크기, 애스펙트 (Aspect) 및 반사도가 회신되는 신호 강도와의 관계에 대한 설명입니다.

본 장치는 집속 된 IR 빔을 송신하며 그것은 표적으로부터 반사됩니다. 그 중 일부는 본 장치의 수신기로 되돌아갑니다. 디바이스와 표적 사이의 거리는 신호의 전송과 수신간의 시간 차이에 의해 결정됩니다. 반사된 신호의 유효 수신 정도는 다음 요소에 의하여 영향을 받지만 이에 국한되지는 않습니다 :

• 표적의 거리 (Target distance)

  회신되는 신호 강도 ~ 1/2D,   D : 타겟 거리 (distance)
   

• 표적 크기 (Target size)

  회신되는 신호 강도 ~ 1/4C,  C : 표적의 단면 크기 (cross section of a target)
   

• 애스펙트 (Aspect)
  
   표적의 센서와의 방향은 관찰할 수 있는 단면에 영향을 미칩니다.
  
  

• 반사율 (Reflectivity)

  표적 표면의 반사 특성은 회신되는 신호의 크기에 영향을 미칩니다.일반적으로 작은 표적을 탐지하는 것은 어렵습니다. 특히 멀리 떨어져 있고 반사가 약하며 애스펙트가 정상에서 벗어난 경우입니다. 그럼에도 불구하고, IR 반사물을 표적에 부착하거나, 표적의 크기를 확대하거나, 그것의 방향을 수정하거나, 센서와의 거리를 줄임으로써 수신되는 신호 강도를 향상시킬 수 있습니다. 
   

(3) 서로 다른 반사 특성을 갖는 표면과 어떻게 장치가 작동되는지에 대한 설명입니다.

일반적으로 물체 표면의 반사 특성은 확산(diffuse) 반사, 스페큘러(specular), 재귀 반사(retro-reflective)의 3 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

• 확산 반사 표면
  
  종이, 무광택 벽 및 화강암과 같은 재질의 표면은 질감이 좋으므로 반사된 에너지가 균일하게 분산됩니다. 따라서 분산된 레이저의 반사 에너지는 상대 비율로 예측 가능합니다. 결과적으로 아주 잘 데이터를 읽을 수 있습니다.

• 스페큘러 표면
  
  스페큘러 (거울같이 뻔적거리는) 표면의 경우 표면의 매끄러움과 관찰 각도에 따라 되돌아오는 반사광이 거의 없거나 전혀 반사되지 않습니다. 입사각이 90 도 (normal) 인 각도에서 측정하는 것을 제안하고 있습니다.
   

항 목

심 볼

규  격

단 위

공급 전압

DC

7.4-12（±5%）

V

전력 소비량

P

≤ 1

W

LED 피크 전류

I_max

200

mA

TTL

V_TTL

0 ~ 3.3

V

항 목

심 볼

조건/코멘트

규 격

단 위

동작 범위

L

주변 조도100 Klux @90% 반사

30-1,000

cm

방사 반각

α

고객 요구 규격 가능

1

도

입사 반각

β

고객 요구 규격 가능

1

도

검출 크기

De

최소 검출 크기 @ 5m

4~6

cm

분해능

Re

측정 거리 분해능

0.5

cm

동작 온도

T

-

-10~60

℃

피크 파장

λ

-

850

nm

     ** 테스트 조건 : 8시간 기준

프로토콜

UATR

보레잇 (Baud rate)

115,200

데이터 비트

8

체크섬 비트 (Checksum bit)

1

강 도

보정 거리 표준 편차/cm

> 110

< 0.7

80 - 100

0.7 - 1.1

50 - 80

1.1 - 2

20 - 50

2 - 5

< 20

>5