레이더와 라이다

자율주행이 최근 많이 발전하고, 실용화 되가면서 센서에도 관심을 가지게 되었다.

레이더와 라이더, 이름도 비슷한 두 센서를 비교해가면서 공부해보자!

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레이더(Radar)란 무엇일까?

출처: semiengineering.com/here-comes-high-res-car-radar/

 

레이더는 전파를 사용하며, 전파가 목표물에 맞고 되돌아오는 시간을 측정하는 방식으로 사용된다.

파장이 길어질수록 도달할 수 있는 거리가 길어지지만 정확도는 저하되며,

전파 도달 거리에 따라 단거리, 중거리, 중장거리로 나뉜다.

 

 

라이다(LiDAR)란 무엇일까?

출처: https://velodynelidar.com/blog/guide-to-lidar-wavelengths/

 

라이다는 레이더와 같은 원리로 동작하지만, 전자기파가 아닌 레이저 펄스를 사용한다.

보통 360도로 돌아가면서 사방으로 레이저를 쏘아 입체적으로 주위를 볼 수 있다.

**LiDAR는 Light Detection And Ranging의 약자

 

 

레이더 VS 라이다

레이더와 라이다가 어떻게 동작하는지 위에서 알아보았다.

그렇다면 이번에는 둘의 차이가 무엇이고, 장단점은 어떻게 되는지 알아보자!

 

정밀도 관점

출처: https://www.fierceelectronics.com/components/lidar-vs-radar

 

목숨과 직결되어있는 운전상황에서, 상황에 따른 정확한 판단 능력은 자율주행이 해결해야 할 가장 큰 문제일 것이다.

 

라이다는 직진성이 강한 1550nm의 근적외선을 이용하기 때문에

레이저가 사물에 맞고 돌아오는 과정에서 생기는 왜곡이 적다.

또한, 폭과 높낮이 정보까지 측정하여 대상을 3차원적으로 인식하기 때문에 정밀도에서 우위를 가진다.

 

반면, 레이더는 사물의 정확한 형체를 인식하는 것이 불가능하다.

사물 간 거리, 속도, 방향 등만 예측이 가능하여서 주변 물체를 인식할 수 있는 광학 카메라와 같이 사용된다.

 

가격 관점

<Lidar의 연도별 예상가격>

출처: https://www.idtechex.com/de/research-article/lidar-making-sense-of-the-complicated-technology-landscape/18795

 

센서의 성능이 우수하면 당연히 기능이 좋겠지만 기업 측면에서 가격을 생각하지 않을 수 없다.

 

기능과 성능에 따라 가격이 천차만별이지만 보통 레이더보다 라이다가 훨씬 비싸다.

(정밀도가 매우 중요한 군사 제품(ex. 전투기, 전투함) 등에 쓰이는 라이다는 억대..)

 

기업들의 노력들에 의해서 라이다의 가격이 점차 낮아지고 있지만 아직까지는 차이가 많이 난다.

**최근 벨로다인 기업에서 발표한 라이더는 약 11만원이라고 한다. 단, 시야각이 좁아지는 등의 성능 저하가 있다.

 

외부환경으로 인한 변동성 관점

날씨와 같은 여러 환경 요소에 의해서 값이 들쭉날쭉한다면 신뢰성 면에서 문제가 있을 것이다.

 

레이더는 전파를 사용하는데, 이 전파는 광파(레이저)에 비해서 물체(ex. 비, 눈)에 부딪쳤을 때 흡수되는 정도가 낮다.

따라서 앞으로 나아가는 힘을 더 잘 보존할 수 있게 된다.

 

반면 라이다는 흡수되는 정도가 높아 날씨가 나쁠 경우, 성능이 떨어진다는 단점이 있다.

 

디자인 관점

<웨이모(LiDAR)와 테슬라(RADAR)>

출처(1번째): https://www.forbes.com/sites/alanohnsman/2019/04/23/teslas-elon-musk-trashes-lidar-for-self-driving-cars-but-waymo-is-rolling-out-a-new-one/?sh=3f6b4cfb5a9d

출처(2번째): https://techreplies.com/tesla-will-improve-its-radar-to-avoid-accidents-in-the-standalone-mode.html

 

자동차를 구매할 때, 가장 먼저 보이는 것은 무엇일까? 그것은 외관이다.

디자인은 기업입장에서 고려해야할 중요 요소 중 하나이다.

 

레이더의 경우, 소형화 기술이 발달되어 있어 겉으로 보았을 때 있는지 없는지 알기가 어렵다.

 

반면 라이다는 커다란 크기로 인해 디자인적으로 보이지 않게 하는 것이 불가능하다.

 

감지거리 관점

감지거리는 레이더와 라이다 차이가 거의 없다.(레이더가 조금 더 길게 볼 수 있다고 한다.)

 

라이다는 30m~200m까지 감지할 수 있지만, 30m내에서는 물체 식별 성능이 떨어진다.

 

레이더는 주파수에 따라 감지거리가 다르다. 

중장거리의 경우, 150m~200m이상 감지 가능하고, 단거리의 경우 100m이내로 감지할 수 있다.

단, 감지거리가 늘어날 수록 시야각이 줄어든다는 단점이 있다.

 

**30m이내 같은 초단거리의 경우, 라이다와 레이더가 아닌 음파 기반 초음파 센서가 사용된다고 한다.

 

 

마무리

이상으로 레이더와 라이다에 대해서 알아보았다.

 

레이더와 라이다 중에서 어떤 센서가 더 좋다 라는 것은 없다. 

상황에 따라 레이더가 쓰일 수도 있고, 라이다가 쓰일 수도 있다. 

 

최근에는 레이더와 라이다가 융합되어 사용되는 경우도 많다. 

서로의 장단점을 살리고, 보완해주면서 더 높은 성능을 내는 것이다.

(나중에는 라이다와 레이더의 장점을 모두 가진 하이브리드가 나오지 않을까 하는 생각도 들었다.)

 

 

요약

​	정밀도​	가격​	환경에 의한 변동성​	디자인​	감지거리​
레이더​ ​	낮다​	비교적 ​싸다​	적다​	소형​	약간 더 ​길다​
라이다​	높다​	비싸다​	크다​	대형​	길다​

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