劉元盛激光雷達(dá)應(yīng)用案例分析激光雷達(dá)的應(yīng)用

激光雷達(dá)的應(yīng)用

激光雷達(dá)的架設(shè)

激光雷達(dá)不同距離感知結(jié)果

16線激光雷達(dá)應(yīng)用實(shí)例

16線激光雷達(dá)是現(xiàn)階段激光雷達(dá)中性價(jià)比較高的一種類型，也是國(guó)內(nèi)外公司出品最多，競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的一種型號(hào)。其大多數(shù)采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)的方式，集合16線激光頭，可在自動(dòng)駕駛汽車和機(jī)器人環(huán)境感知中應(yīng)用，作為高精度地圖繪制、路標(biāo)檢測(cè)、障礙物識(shí)別、實(shí)時(shí)定位的工具。以16線激光雷達(dá)的應(yīng)用方法和數(shù)據(jù)格式為例介紹，其使用方法。類別參數(shù)傳感器TOF法測(cè)距16通道；測(cè)距：40cm至150米（目標(biāo)反射率20%）精度：±2cm（典型值，具體分布參考圖2精度說明）；視角（垂直）：±15°（共30°）角分辨率（垂直）：2°；視角（水平）：360°角分辨率（水平/方位角）：0.1°（5Hz）至0.4°（20Hz）；轉(zhuǎn)速：300/600/1200rpm（5/10/20Hz）激光Class1；波長(zhǎng)：905nm；激光發(fā)射角（全角）：水平7.4mrad，垂直1.4mrad輸出~300k點(diǎn)/秒；百兆以太網(wǎng)UDP包中包含：距離信息、旋轉(zhuǎn)角度信息、經(jīng)校準(zhǔn)的反射率信息、同步的時(shí)間標(biāo)簽（分辨率1us）機(jī)械/電子操作功耗：12w(典型值)；工作電壓：9-32VDC；重量：0.87kg；尺寸：直徑109mm*高80.7mm；防護(hù)安全級(jí)別：IP67；工作環(huán)境溫度范圍：-30℃~60℃；存儲(chǔ)環(huán)境溫度范圍：-40℃~85℃16線激光雷達(dá)應(yīng)用實(shí)例

該設(shè)備的使用過程包括以下步驟：

連接RS-LiDAR-16設(shè)備；

解析數(shù)據(jù)包獲得旋轉(zhuǎn)角，測(cè)距信息，以及校準(zhǔn)反射率；

依據(jù)雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)角，測(cè)距以及垂直角度計(jì)算XYZ坐標(biāo)值；

根據(jù)需求存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；

可讀取設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)配置信息；

可根據(jù)需求重新配置以太網(wǎng)、時(shí)間、轉(zhuǎn)速信息。16線激光雷達(dá)應(yīng)用實(shí)例

RS-LiDAR-16出廠默認(rèn)接駁InterfaceBOXRS-LiDAR-16附件InterfaceBOX具有電源指示燈及各類的接口，可接駁電源輸入、網(wǎng)線及GPS輸入線。其端口包含：設(shè)備電源輸入（DC5.5-2.1母座），RS-LiDAR-16數(shù)據(jù)輸出（RJ45網(wǎng)口座）以及GPS設(shè)備輸入（SH1.0-6P母座）。16線激光雷達(dá)參數(shù)

16線激光雷達(dá)，顧名思義從激光雷達(dá)出發(fā)射出16到激光束，不同的激光雷達(dá)供應(yīng)商的激光束的俯仰角的定義不一樣。速騰聚創(chuàng)的16線激光雷達(dá)和Velodyne的16線激光雷達(dá)的俯仰角定義一樣，在垂直方向的角度范圍是-15°~+15°，角度間隔為2°均勻分布。將16個(gè)激光器定義為16路通道，與真實(shí)的垂直角度對(duì)應(yīng)關(guān)系如右圖所示:標(biāo)定后的反射率范圍區(qū)間為0~255，漫反射物體的強(qiáng)度在0~100分布，黑色物體反射率低，白色物體反射率高。鏡面反射的物體的強(qiáng)度值定義為101~255，最理想的全反射物體的反射率接近255。

16線激光雷達(dá)數(shù)據(jù)解析RS-LiDAR-16與電腦之間的通信采用以太網(wǎng)介質(zhì)，使用UDP協(xié)議，輸出包有兩種類型：MSOP包和DIFOP包。文中所有涉及UDP的協(xié)議包均為1290byte定長(zhǎng)，其中1248byte為有效載荷，其余42byte為UDP封包開支。RS-LiDAR-16和電腦之間的通信協(xié)議主要分三類，一覽表見下表格。

主數(shù)據(jù)流輸出協(xié)議MSOP，將激光雷達(dá)掃描出來的距離，角度，反射率等信息封裝成包輸出給電腦；

設(shè)備信息輸出協(xié)議DIFOP，將激光雷達(dá)當(dāng)前狀態(tài)的各種配置信息輸出給電腦；

用戶權(quán)限寫入?yún)f(xié)議UCWP，用戶可以根據(jù)自己需求，重新修改激光雷達(dá)的某些配置參數(shù)。

16線激光雷達(dá)數(shù)據(jù)解析●主數(shù)據(jù)流輸出協(xié)議（MOSP）主數(shù)據(jù)流輸出協(xié)議：MaindataStreamOutputProtocol。I/O類型：設(shè)備輸出，電腦解析。

MSOP包完成三維測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)輸出，包括激光測(cè)距值、回波的反射率值、水平旋轉(zhuǎn)角度值和時(shí)間戳。MSOP包的有效載荷長(zhǎng)度為1248字節(jié)，其中42byte的同步幀頭Header，1200byte的數(shù)據(jù)塊區(qū)間（共12個(gè)100byte的datablock），以及6byte幀尾Tail。MSOP包括單回波數(shù)據(jù)包和雙回波數(shù)據(jù)包兩種格式。

16線激光雷達(dá)數(shù)據(jù)解析幀頭Header共42byte，用于識(shí)別出數(shù)據(jù)的開始位置。42byte數(shù)據(jù)中有8byte用于數(shù)據(jù)包頭的檢測(cè)，剩下34byte中，1~30byte存儲(chǔ)時(shí)間戳，第31byte用于表示激光雷達(dá)的型號(hào)，其余作預(yù)留處理Header的8byte定義為0x55,0xAA,0x05,0x0A,0x5A,0xA5,0x50,0xA0數(shù)據(jù)塊區(qū)間是MSOP包中傳感器的測(cè)量值部分，共1200byte。它由12個(gè)datablock組成，每個(gè)block長(zhǎng)度為100byte，代表一組完整的測(cè)距數(shù)據(jù)。Datablock中100byte的空間包括：2byte的標(biāo)志位，使用0xffee表示；2byte的Azimuth，表示水平旋轉(zhuǎn)角度信息，每個(gè)角度信息對(duì)應(yīng)著32個(gè)的channeldata，包含2組完整的16通道信息。幀尾（Tail）長(zhǎng)度6byte，4byte位預(yù)留信息，2byte的0x00，0xFF。

16線激光雷達(dá)數(shù)據(jù)解析channeldata是3byte，高兩字節(jié)用于表示距離信息，低一字節(jié)用于表示反射率信息。Distance是2byte，單位為cm，分辨率因?yàn)槔走_(dá)固件版本的不同，有1cm和0.5cm的區(qū)別。

數(shù)據(jù)包示范數(shù)據(jù)獲取數(shù)據(jù)包里的距離值的十六進(jìn)制數(shù)：0x06,0x42。將數(shù)據(jù)組成16bit，為16bit無符號(hào)整型數(shù)據(jù)