자율 주행을 위한 레이다의 원리

자 오늘은 저번 시간에 이어서 물체를 탐지하는 방법에 대해서 알아보겠습니다. 이번에는 조금 더 공학적으로 접근해서 알아보려고 하는데요, 저번 시간에 이야기 한대로, 물체의 거리, 속도, 각도 정보를 어떻게 알아낼 수 있을지 알아보겠습니다.

만약 저번 글이 기억이 안나신다면 아래의 링크를 통해 확인하시면 되겠습니다!

2025.01.05 - [Engineering/RADAR] - 물체 탐지의 원리

물체 탐지의 원리

 

물체를 탐지하기 위해서는 우선 기본적으로 매개물질을 쏘아내서 물체에 반사되어 나오는 매개물질을 분석하는 것으로 이루어집니다. 조금 더 쉽게 이해하기 위해 예를 들어 보겠습니다.

 

우리가 무언가를 본다는 것은, 광원에서 나온 빛이 물체에 반사되어 우리 눈으로 들어오고, 시신경이 이를 감지하여 뇌로 정보를 전달하는 모든 과정을 통해서 이루어집니다. 그러니까 빛이라는 매개를 이용해서 물체를 탐지하게 되는 것이죠.

 

마찬가지로 우리가 알아보려고 하는 레이다 역시 물체를 탐지하기 위해 전파를 쏘아내고, 물체에 반사되어 돌아오는 전파를 분석합니다.

사진: Unsplash 의 Samuele Errico Piccarini

이제 조금 더 자세한 이야기를 해보겠습니다.

먼저 거리 정보를 알아내는 방법에 대해 알아보겠습니다.

거리 정보는 기본적으로 시간 지연을 측정하는 방법으로 이루어 집니다. 레이다에서 전파를 쏘고, 그 전파가 물체에 부딪혀서 다시 레이다로 들어왔을 때 얼마나 시간이 지연되었는지 계산함으로써 시간 지연을 측정하고, 또 그 시간지연을 올바르게 축변환을 해주면 물체까지의 거리 정보를 계산할 수 있습니다.

 

다음으로는 속도 정보에 대한 이야기를 해보겠습니다.

시간 지연으로부터 거리 정보를 계산하는 것과 같이, 속도 정보는 도플러 주파수가 얼마나 편이 되었는지를 계산해 구할 수 있습니다.

 

마지막으로 각도 정보입니다.

각도 정보는 안테나가 하나만 달린 RADAR로 계산할 수 없습니다. 안테나가 여러개 달려 있는 것을 활용해서 각도를 추정하게 됩니다.

 

이렇게 오늘은 물체를 탐지하기 위해서 어떻게 레이다를 이용할 수 있는지 알아보았습니다. 다음시간에는 조금 더 수학적인 이야기를 해보겠습니다.