하이파이 서브우퍼 제조사가 64개의 레이저를 자율주행차의 눈으로 만들다

Velodyne Acoustics는 창립자 David Hall과 그의 형제 Bruce가 Team DAD — Digital Audio Drive — 로 2005년 DARPA 그랜드 챌린지에 차량을 출전시켰을 당시 하이파이 서브우퍼와 홈시어터 기기를 만드는 실리콘밸리 제조사였다. 경주차를 작업하면서 그들은 모든 팀이 부딪힌 벽에 부딪혔다. 시중의 라이다 스캐너는 단일 고정 시선만 감시했고, 카메라 중심의 유도 방식은 거리를 안정적으로 측정할 수 없었다. 병목은 소프트웨어가 아니라 센서였다.

Hall의 해답은 기계적이었다. 그는 분당 수백 회 회전하는 헤드 위에 64개의 레이저를 배열한 어셈블리를 만들어 360도 수평 시야를 커버했고, 각 빔은 비행 시간(time of flight)으로 거리를 보고했다. Velodyne 센서는 초당 약 100만 개의 데이터 포인트를 생성했는데, 이는 초기 시스템의 약 5,000개와 대비된다. Velodyne은 2007년 자사 차량으로 경주하지 않았다. 대신 HDL-64를 어반 챌린지 참가자 10개 팀에 판매했고, 결승에 진출한 6개 팀 중 5개 팀이 — 우승팀을 포함해 — 이를 이용해 조향했다.

이 분사된 센서는 자율주행 시대의 기본 눈이 되었다. Google 프로젝트의 기술 리드였던 Chris Urmson은 프리우스 프로토타입이 자율주행 190,000마일을 넘어설 당시 지붕에 장착된 Velodyne 64빔 레이저를 '우리 시스템의 심장'이라고 불렀고, 스미스소니언은 프로토타입을 로봇공학 컬렉션에 넣었다. Nokia Here, Bing Maps, TomTom, Baidu의 모바일 매핑 차량군은 더 작은 HDL-32E를 운용했으며, 2016년 Ford와 Baidu는 생산 확대를 위해 1억 5천만 달러를 투자했다.

그 위치의 취약성은 나중에 드러났다. Waymo는 센서를 내부에서 직접 생산하여 라이다 비용을 약 90퍼센트 절감했고, Velodyne 자체는 2020년 SPAC을 통해 상장한 뒤 2023년 Ouster에 합병되었다. 그러나 업계의 모든 자체 라이다 스택은 여전히 Hall의 회전 헤드가 처음 보여준 방식 — 살아 있는 360도 포인트 클라우드 — 으로 세상을 묘사한다.

64개의 레이저를 회전시켜 모든 것을 항상 본다

제약은 빔 품질이 아니라 커버리지였다. 64개 빔을 회전시키는 것은 어떤 스캐닝 미러도 기다리지 않고 데이터 속도를 200배로 늘렸다.

센서를 장면 속으로 움직이면서 시간이 시야로 바뀌었다. 모든 프레임이 거리 전체를 반환했기에 소프트웨어는 완전한 지도에 대고 계획할 수 있었다.

소비자 음향 업체는 회전 어셈블리와 진동을 이해했기에, 방산 계약업체들이 아직 제안서를 쓰고 있을 때 시제품은 취미 경주 수준의 비용으로 완성되었다.

경쟁 팀을 포함해 한 번에 10개 경주 팀에 판매함으로써, 하나의 미검증 센서가 단 한 번의 대회 주기 만에 사실상의 표준이 되었다.

커버리지가 병목일 때는 움직이는 것을 바꿔라. 센서 전체를 회전시키고 기계가 일하게 하라. 돌파구를 모든 경쟁 팀에 동시에 판매함으로써 그것은 즉시 표준이 되었다.

회전하는 다중 빔 설계는 10년 동안 자율주행차 센싱을 정의했다. Google의 프리우스 프로토타입은 2011년까지 HDL-64E로 190,000마일 이상의 자율주행을 기록했고, 전 세계 매핑 차량군이 HDL-32E를 도입했다. Ford와 Baidu는 2016년 1억 5천만 달러를 투자했지만, Waymo 등이 라이다를 내부에서 직접 만들면서 비용이 급락했고 — 2017년까지 약 90퍼센트의 비용 절감 — Velodyne은 2020년 SPAC을 통해 상장한 뒤 2023년 Ouster에 합병되었다. 360도 포인트 클라우드는 모든 경쟁자가 기반으로 삼는 표준 표현으로 남아 있다.