Garmin, 화성에 가다
NASA의 인제뉴어티(Ingenuity) 헬리콥터가 화성에 최초의 제어 비행을 실시할 때, Garmin LIDAR-Lite v3 광학 거리 측정 센서가 드론의 비행 높이를 측정하도록 도울 것입니다.
NASA는 인제뉴어티 헬리콥터를 사용하여 다른 행성에서 최초의 제어 비행을 시도할 예정입니다. 그리고 이 역사적인 임무는 Garmin 디바이스를 탑재한 상태에서 수행될 것입니다. 인제뉴어티는 Mars 2020 퍼서비어런스 로버의 배 부분에 탑재된 상태에서 지난 2021 년 2월 18일에 화성의 예제로(Jezero) 크레이터에 안전하게 착륙했습니다. 이 헬리콥터의 To do list의 다음 과제는 로버 배 부분의 현재 위치로부터 안전하게 펼쳐지고 화성 표면에 배치되고, 태양광을 사용하여 충전을 하고, 지구의 비행 관제사와 통신을 확인하고, 로터 블레이드 회전을 준비한 다음, 마지막으로 자율 주행을 통해 처음으로 화성에서 이륙하여 비행하는 것입니다.
그렇다면 Garmin은 무슨 일을 할까요? 우리의 첨단기술인 LIDAR-Lite v3는 헬리콥터로부터 지면까지의 거리를 측정할 것입니다. 인제뉴어티의 비행 고도 목표는 90 초에 달하는 비행 시간 동안 화성 표면으로부터 15 피트 (또는 5 미터) 상공에 도달하여 비행하는 것입니다. 이러한 수치가 나온 이유를 이해하려면, 화성의 대기가 지구의 대기밀도의 1% 미만이며, 지구에서 라이트 형제의 최초의 비행 시간은 겨우 12 초에 불과하다는 점을 기억해야 합니다.
인제뉴어티는 지구에서 4 파운드의 무게이며, 이 무게는 화성에서 1.5 파운드에 해당됩니다. 그리고 인제뉴어티의 로터는 한 쪽 팁부터 다른 쪽 팁까지 약 4 피트입니다. 그러므로 LIDAR-Lite v3는 인제뉴어티에 탑재하기에 최적인 고성능 소형 광학 거리 측정 센서 솔루션입니다. 이 기술의 개발을 도운 Garmin 디자인 엔지니어인 밥 루이스는 이처럼 중요한 임무에 LIDAR-Lite를 선택한 것의 장점을 아래와 같이 설명하였습니다.
LIDAR-Lite 디바이스는 무엇이며, 어떤 식으로 작동하나요?
LIDAR-Lite 모듈은 고도계라고 부를 수 있습니다. 이 장치는 기본적으로 헬리콥터와 지면 사이의 거리를 측정하며, 지면을 향해 투사되는 적외선광 펄스를 사용합니다. 그러면 적외선광이 반사되어 되돌아오며, 장치는 적외선이 헬리콥터로부터 투사되어 지면에 도달하였다가 다시 돌아올 때까지 걸리는 시간을 측정합니다. 이 센서가 선택된 이유는 그것의 무게가 매우 가벼우며, 밀도가 매우 낮은 화성의 대기에서 비행해야 하는 헬리콥터의 특성상 많은 무게를 적재할 수 없기 때문인 것으로 보입니다.
지구에서 LIDAR-Lite는 일반적으로 어떻게 사용되나요?
이 센서는 다양한 분야에서 거리 측정에 사용되며, 일반적으로 약 40 미터 이하의 거리에 사용됩니다. 그리고 이 센서는 매우 정확합니다. 이 센서는 1 인치 약간 미만의 정확도를 가지고 있으므로, 다양한 분야에 유용합니다. 이 제품은 지면으로부터 공중의 드론의 높이를 측정하기 위하여 드론의 고도계로서 많이 사용됩니다. 또한 방의 스캐닝을 위하여 몇몇 로보틱스 분야에서도 사용됩니다. 이 광학 시스템의 특징 중 하나는 센서가 매우 집중적인 빔을 투사하므로 빔이 많이 퍼지지 않으며, 수평으로 360 도를 스캔할 수 있어서 방의 매핑에 사용할 수 있다는 것입니다. 그 밖에도 정확한 거리를 측정해야 하며 빠른 업데이트 속도(update rate)가 요구되는 여러 가지 용도의 내비게이션을 위하여 거리 정보를 필요로 하는 다양한 시스템에서 이 센서를 사용할 수 있습니다. 만약 센서의 업데이트 속도가 너무 느리다면 드론은 빠르게 이동할 수 없습니다. 이 센서는 초당 수백 사이클의 업데이트 속도를 제공합니다.
Garmin은 LIDAR-Lite 기술을 사용하는 다른 제품을 공급하고 있나요?
이 장치는 실제로 Garmin의 여러 다른 제품에서 사용되고 있습니다. NASA의 경우, 이 장치는 주로 지면으로부터의 거리 측정에 사용되지만, 카메라 시스템에 지면까지의 거리 측정 기능을 조합한다면, 내비게이션에도 이 센서를 활용할 수 있습니다. 우리는 이 기술을 탑재한 휴대한 골프 거리측정기인 Approach® Z82를 출시했습니다. 또한 타겟까지의 거리를 측정하기 위한 스포츠용 제품인 Xero® A1i Bow Sight와 Xero X1i® Crossbow Scope에도 사용되며, 이 제품들은 타겟까지의 거리를 기준으로 화살이 얼마나 많이 낙하할 것인지를 계산합니다. 예를 들어 50 야드 떨어진 거리에 외치한다면, 이 화살은 상당히 많이 낙하할 것입니다. 그리고 LIDAR-Lite는 기본적으로 이러한 높이 차이를 보상하는 새로운 겨냥 지점을 궁수에게 알려줍니다. 이처럼 이 센서는 다양한 응용 방식으로 사용할 수 있습니다.
이 역사적 모험을 따라가는 것에 관심이 있나요? NASA의 인제뉴어티의 족적은 여기에서 추적할 수 있습니다.
