• 전기학회논문지
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• 제65권3호
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• pp.452-456
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• 2016

In this paper, a dual-channel readout amplifier array is realized in a standard $0.18{\mu}m$ CMOS technology for the applications of panoramic scan LADAR systems. Each channel consists of a PIN photodiode with 0.9 A/W responsivity and a 1.0 Gb/s readout amplifier(ROA). The proposed ROA shares the basic configuration of the previously reported feedforward TIA, except that it exploits a replica input to exclude a low pass filter(LPF), thus reducing chip area and improving integration level, and to efficiently reject common-mode noises. Measured results demonstrate that each channel achieves $70dB{\Omega}$ transimpedance gain, 829 MHz bandwidth, -22 dBm sensitivity for $10^{-9}BER$, -34 dB crosstalk between adjacent channels, and 45 mW power dissipation from a single 1.8 V supply.

• 전기학회논문지
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• 제64권12호
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• pp.1737-1741
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• 2015

A multi-channel CMOS transimpedance amplifier(TIA) array is realized in a $0.18-{\mu}m$ CMOS technology for the applications of panoramic scan LADAR systems. Each channel consists of a PIN photodiode and a feed-forward TIA that exploits an inverter input stage followed by a feed-forward common-source amplifier so as to achieve lower noise and higher gain than a conventional voltage-mode inverter TIA. Measured results demonstrate that each channel achieves $76-dB{\Omega}$ transimpedance gain, 720-MHz bandwidth, and -20.5-dBm sensitivity for $10^{-9}$ BER. Also, a single channel dissipates the power dissipation of 30 mW from a single 1.8-V supply, and shows less than -33-dB crosstalk between adjacent channels.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권6호
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• pp.598-603
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• 2017

Traditional three-dimensional (3-D) laser imaging systems are based on real aperture imaging technology, whose resolution decreases as the range increases. In this paper, we develop a novel 3-D imaging technique based on the synthetic aperture technology in which the imaging resolution is significantly improved and does not degrade with the increase of the range. We consider an imaging laser radar (ladar) system using the floodlight transmitting mode and multi-beam receiving mode. High 3-D imaging resolutions are achieved by matched filtering the linear frequency modulated (LFM) signals respectively in range, synthetic aperture along-track, and the real aperture across-track. In this paper, a novel 3-D imaging signal model is given first. Because of the motion during the transmission of a sweep, the Doppler shift induced by the continuous motion is taken into account. And then, a proper algorithm for the 3-D imaging geometry is given. Finally, simulation results validate the effectiveness of the proposed technique.

• 국제학술발표논문집
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• The 1th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.539-543
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• 2005

The research presented in this paper enables real-time 3D modeling to help make construction processes ultimately faster, more predictable and safer. Initial research efforts used an emerging sensor technology and proved its usefulness in the acquisition of range information for the detection and efficient representation of static and moving objects. Based on the time-of-flight principle, the sensor acquires range and intensity information of each image pixel within the entire sensor's field-of-view in real-time with frequencies of up to 30 Hz. However, real-time working range data processing algorithms need to be developed to rapidly process range information into meaningful 3D computer models. This research ultimately focuses on the application of safer heavy equipment operation. The paper compares (a) a previous research effort in convex hull modeling using sparse range point clouds from a single laser beam range finder, to (b) high-frame rate update Flash LADAR (Laser Detection and Ranging) scanning for complete scene modeling. The presented research will demonstrate if the FlashLADAR technology can play an important role in real-time modeling of infrastructure assets in the near future.

• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제15권12호
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• pp.1246-1253
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• 2009

To be high efficient for a navigation of unmanned ground vehicle, it must be able to distinguish between safe and hazardous regions in its immediate environment. We present an advanced method using laser range finder for building global 2D digital maps that include environment information. Laser range finder is used for mapping of obstacles and driving environment in the 2D laser plane. Rotary encoders are used for localization of UGV. The main contributions of this research are the development of an algorithm for global 2D map building and it will turn a UGV navigation based on map matching into a possibility. In this paper, a map building algorithm will be introduced and an assessment of algorithm reliability is judged at an each environment.

• 한국광학회지
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• 제24권1호
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• pp.1-8
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• 2013

본 논문에서는 3차원 영상을 위한 LADAR(LAser Detection And Ranging)용 광검출기 모듈을 설계-제작하고 그 특성을 측정한 결과를 보고한다. 광검출기 모듈은 광파이버 어레이와 접속될 수 있도록 200 um 직경을 갖는 InGaAs APD(Avalanche Photodiode)로 설계-제작하였으며, 선형모드 동작 특성을 만족하도록 TIA(Trans-impedance Amplifier)를 설계-제작하였다. 광검출기 모듈을 구성하는 핵심부품들은 12개의 lead pin을 갖는 TO8 상에 집적되었으며, 집적에 필요한 APD 서브마운트 및 TIA 회로 등을 자체적으로 설계-제작하여 사용하였다. 제작한 광검출기 모듈은 450 ps의 rising time과 780 MHz의 대역폭 특성을 보였으며, 0.8 mV 이하의 잡음 특성과, 150 nW의 MDS(Minimum Detectable Signal) 신호 크기에 대해 15 이상의 신호대 잡음비(SNR)를 보임으로써 설계한 모든 특성을 만족하였는데, 이는 저자들이 아는 한 200 um 직경의 대면적 InGaAs APD를 이용한 광수신기에서 가장 우수한 특성을 나타낸 것이다.

• 대한공간정보학회지
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• 제17권3호
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• pp.97-107
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• 2009

레이저레이더 탐색기를 장착한 유도무기를 개발하고 실험하기 위하여 실제로 레이저레이더 탐색기가 장착된 유도무기를 사용하기는 현실적으로 어렵다. 따라서 레이저레이더 탐색기를 사용하여 표적을 촬영한 것처럼 시뮬레이션 할 수 있는 컴퓨팅 환경을 구축해야 하며, 이를 위해서는 지표의 지형, 지물에 대한 3차원 모델이 필요하다. 또한 레이저레이더 시뮬레이션은 대용량 데이터를 다뤄야 하고 벽면의 재질이나 반사도와 같은 속성을 저장, 검색, 분석하여야 한다. 그러나 현재 사용되고 있는 대부분의 3차원 모델은 파일 기반의 데이터 구조를 가지고 있으며 토폴로지 구조를 가지고 있지 않고, 가시화에 중점을 두고 있다. 따라서 본 연구에서 테스트하고자 하는 레이저레이더 시뮬레이션에는 연산 속도나 가시화 성능 문제로 인하여 기존의 3차원 모델을 적용하기에는 한계가 있다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 공간 데이터베이스의 사용과 이를 위한 3차원 데이터 모델링 기법을 제시하였으며 이를 레이저레이더 시뮬레이션에 적용하였다. 기존에 연구되었던 3차원 모델은 서로 다른 목적에 맞도록 모델링 되었기 때문에 어떠한 모델이 레이저레이더 시뮬레이션에 가장 적합한 모델인지 알 수 없다. 따라서 본 연구에서는 레이저레이더 시뮬레이션을 위한 네 가지 종류의 3차원 데이터 모델을 정의하고 각각의 모델들에 대하여 성능 테스트를 수행하여 테스트 결과를 획득하였다. 네 가지 모델 중 레이저레이더 시뮬레이션에 가장 적합하다고 판단되는 Body-Face 모델을 선정하였다.

• 전기학회논문지
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• 제64권12호
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• pp.1730-1736
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• 2015

This paper presents a 16-channel transimpedance amplifier (TIA) array implemented in a standard $0.18-{\mu}m$ CMOS technology for the applications of panoramic scan LADAR (PSL) systems. Since this array is the front-end circuits of the PSL systems to recover three dimensional image for unmanned vehicles, low-noise and high-gain characteristics are necessary. Thus, we propose a voltage-mode inverter TIA (I-TIA) array in this paper, of which measured results demonstrate that each channel of the array achieves $82-dB{\Omega}$ transimpedance gain, 565-MHz bandwidth for 0.5-pF photodiode capacitance, 6.7-pA/sqrt(Hz) noise current spectral density, and 33.8-mW power dissipation from a single 1.8-V supply. The measured eye-diagrams of the array confirm wide and clear eye-openings up to 1.3-Gb/s operations. Also, the optical pulse measurements estimate that the proposed 16-channel TIA array chip can detect signals within 20 meters away from the laser source. The whole chip occupies the area of $5.0{\times}1.1mm^2$ including I/O pads. For comparison, a current-mode 16-channel TIA array is also realized in the same $0.18-{\mu}m$ CMOS technology, which exploits regulated-cascode (RGC) input configuration. Measurements reveal that the I-TIA array achieves superior performance in optical pulse measurements.

• 전자공학회논문지
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• 제50권12호
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• pp.40-48
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• 2013

본 논문에서는 0.18um CMOS(1P6M) 공정을 이용하여 무인차량용 단거리 라이다 시스템을 위한 멀티채널 트랜스임피던스 증폭기(TIA) 어레이 회로를 구현하였다. 트랜스임피던스 증폭기 어레이 구조는 전압모드 $4{\times}4$ 채널 Inverter TIA 어레이와 전류모드 $4{\times}4$ 채널 Common-Gate(CG) TIA 어레이 두 가지를 설계했으며, 전체적으로 $4{\times}8$의 32-채널을 갖도록 설계하였다. 먼저, Inverter TIA는 피드백 저항을 가진 Inverter 입력구조와 CML 출력버퍼단으로 구성되어 있으며, 저잡음 및 저전력 특성뿐 아니라, virtual ground를 갖도록 설계함으로써 DC 전류조절이 가능하여 이득과 출력 임피던스 컨트롤이 가능하도록 하였다. 또한, CG-TIA는 on-chip bandgap reference로부터 bias 전압을 이용하고, 소스팔로워 출력버퍼를 사용하여 고주파수 이득을 높였으며, 기본적인 구조 상 CG-TIA는 채널당 칩 면적이 Inverter TIA에 비해 1.26배 작게 설계되었다. 포스트 레이아웃 시뮬레이션 결과, 제안한 Inverter TIA 어레이는 각 채널당 57.5-dB${\Omega}$ 트랜스임피던스 이득, 340-MHz 대역폭, 3.7-pA/sqrt(Hz) 평균 잡음전류 스펙트럼 밀도, 및 2.84-mW (16채널 45.4-mW) 전력소모를 가졌다. CG-TIA 어레이는 채널당 54.5-dB${\Omega}$ 트랜스임피던스 이득, 360-MHz 대역폭, 9.17-pA/sqrt(Hz) 평균 잡음전류 스펙트럼 밀도, 4.24-mW (16채널 67.8-mW) 전력소모를 가졌다. 단, 펄스 시뮬레이션 결과, CG-TIA 어레이가 200-500-Mb/s 동작속도에서 훨씬 깨끗하게 구분 가능한 출력펄스를 보였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권1호
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• pp.90-95
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• 2014

The system design and the system performance analysis of 3D imaging laser radar system for the mapping purpose is addressed in this article. For the mapping, a push-bloom scanning method is utilized. The pulsed fiber laser with high pulse energy and high pulse repetition rate is used for the light source of laser radar system. The high sensitive linear mode InGaAs avalanche photo-diode is used for the laser receiver module. The time-of-flight of laser pulse from the laser to the receiver is calculated by using high speed FPGA based signal processing board. To reduce the walk error of laser pulse regardless of the intensity differences between pulses, the time of flight is measured from peak to peak of laser pulses. To get 3D image with a single pixel detector, Risley scanner which stirs the laser beam in an ellipsoidal pattern is used. The system laser energy budget characteristics is modeled using LADAR equation, from which the system performances such as the pulse detection probability, false alarm and etc. are analyzed and predicted. The test results of the system performances are acquired and compared with the predicted system performance. According to test results, all the system requirements are satisfied. The 3D image which was acquired by using the laser radar system is also presented in this article.