애플(Apple)이 개발중인 자율주행차는 깊이 감지 라이다(LiDAR)를 대신해 적외선 카메라를 사용할 수 있다.

애플은 지난 수 년간 프로젝트 타이탄(project titan)으로 자율주행 전기차량과 충전소 등 특허로 애플 카(Apple Car) 기술 개발을 추진해왔다.

자율주행 차량을 만드는 데 따른 많은 과제 중 가장 큰 것은 자율주행 시스템이 실제 도로에서 데이터를 가져오는 것이다. 정확도, 비용 및 물리적 요구 사항에 상당한 차이가 있지만 사용할 수 있는 많은 센서와 시스템이 있다. 예를 들어, 라이다(LiDAR)는 깊이 감지에 유용한 기술이지만 관련 부품으로 인해 여전히 상대적으로 비싼 기술이다.

애플의 적외선 카메라 버전은 광 펄스로 도로 장애물을 감지하는 데 사용할 수 있다고 특허에서 제안했다. 더 저렴한 구성 요소를 활용해 애플은 LiDAR의 정확성에 근접할 수 있었다.

지난 14일(현지시각) 미국 특허청이 “물체 범위 감지를 위한 원격 감지(Remote sensing for detection and ranging of objects)”라는 제목으로 애플에 부여한 특허는 제어 가능한 광원, 타이밍 회로 및 범위를 결정하는 회로 또는 프로세서로 효과적으로 구성된 시스템을 제안했다.

애플의 제안에 따르면, 광원은 VCSEL(Vertical-Cavity Surface-Emission Laser) 일 수 있지만 가장 흥미로운 버전은 근적외선을 사용하는 것이다. 모니터 영역의 비디오 피드를 생성하기 위해 카메라가 사용되는데, 후자는 적외선 카메라일 수 있다. 두 버전 모두 타이밍 회로를 활용, 주변으로 빛의 펄스를 방출한 다음 주변 물체에 반사돼 카메라로 돌아온 신호를 측정한다.

요컨대, 광 펄스가 카메라로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 측정함으로써, 거리 결정 회로는 검출된 물체가 얼마나 멀리 떨어져 있는지 알아낼 수 있다. 결과는 다른 자율주행을 위한 컴퓨팅 시스템에 제공될 수 있다.

범위 결정은 광 펄스에 대응하는 다수의 노출 창을 생성하는 윈도우 타이밍 회로를 사용해 계산될 것이다. 윈도우 내에 광 펄스가 존재하면, 거리 결정 회로에 펄스가 물체까지의 전체 거리로 이동하는 데 걸린 시간 및 후방으로의 거리를 알 수 있다. 예를 들어, 한 창에서 감지된 펄스는 짧은 거리를 제안할 수 있는 반면, 다음 창은 그 거리를 더 크게하고 후속 창과는 더 긴 거리를 둔다.

카메라 사용으로 LiDAR가 일반적으로 다루는 것처럼 넓은 시야를 커버할 수 있어 시스템은 넓은 영역을 모니터링할 수 있다. 또한, 제안된 시스템은 감지된 적외선 펄스의 존재만으로 거리를 결정하기만 하면 되기 때문에 이미지 처리의 일부로 물체 배치를 결정하기 위해 상황, 대비 및 색상을 사용하는 표준 비디오 카메라의 사용을 개선한다.

시스템을 기존 LiDAR 설정과 함께 사용해 서로 다른 수준의 정확도로 물체를 감지하는 하이브리드 시스템을 만들 수 있다. 특허에 자세히 설명된 정확도가 낮은 광 펄스 카메라 설정은 차량의 자율 시스템에 대한 관심 영역을 생성하는 데 사용될 수 있으며, LiDAR 요소가 스캐닝에 집중해야 하는 위치를 알 수 있다.

사실상, 이는 전체 장면 범위를 허용하지만 필요한 경우 일부 영역에서 물체 감지 및 범위 찾기시 탐지 정확도가 더 높다.

제안 된 시스템의 정확성을 높이기 위해 탐지 창을 사용할 수도 있다. 펄스 및 노출 윈도우의 제 1파 이후에, 시스템 프로세서는 제 2파가 모니터링된 거리의 더 높은 해상도가 필요한지 결정할 수 있다. 이를 위해, 시간 창이 단축될 수 있고, 거리가 계산될 수 있는 범위를 증가시킨다.

이 특허 발명에는 Richards E. Bills, Micah P. Kalscheur, Evan Cull 및 Ryan A. Gibbs등이 참여했다.

애플 인사이더에 따르면 애플은 매주 수많은 특허 출원을 제출한다. 특허 출원은 회사의 연구 개발 노력에 관심있는 분야를 나타내지만, 기술 개념이 향후 제품이나 서비스에 구현된다는 보장은 없다.

애플 카 특허

애플 카는 어떤 형태의 자율 주행 기술을 가지고있는 것으로 널리 알려져 있다. 이 회사는 몇 년 동안 캘리포니아의 특수 테스트 베드에서 운전 시스템을 공개 테스트 해 왔다. 차량의 외부에 부착된 LiDAR 장치를 주로 사용한다. 2017년에 애플은 LiDAR 기반 3D 객체 인식이 자율 주행 차량에서 어떻게 작동하는지 설명하는 연구 논문을 발표했다.

2016년에는 자율 주행 시스템 새로운 형태의 LiDAR 매핑과 함께 사용할 수 있는 ‘임의 폴리온 장애물의 충돌 방지 방법(Collision Avoidance of Arbitrary Polyonal Obstacles)’을 개발했다. 탑재된 센서에 의해 생성된 거대한 데이터 처리에 시간을 낭비하지 않고 특정 데이터 소스에 대한 리소스 할당을 위해 제안된 신뢰도 시스템 있었다.

2020년 6월에는 “센서 처리 파이프 라인에서 센서 데이터 공유(Shared sensor data across sensor processing pipelines)”특허를 통해 서로 다른 데이터 소스에 대한 처리 시스템을 하나의 파이프 라인에 통합할 수 있는 방법을 제안했다.

2019년 10월에 부여된 또 다른 특허는 컴팩트하고 저렴한 레이더 시스템을 만드는 연구와 같은 센서를 자동차 차체 내에 배치하는 아이디어를 제공했다.

가장 최근에는 흐린 환경에서 시야 확보를 위한 자율주행차 스마트 윈도우 시스템에 대한 특허도 나왔다.

*애플 프로젝트 타이탄 특허 신청 리스트