• 终端_传感器—激光雷达及其驱动


    传感器

     曝光时间--图像30ms,一秒内30帧
         高速运动摄像机
    雷达运动补充 100ms  1s内帧率是10帧
       运动补充,假设除了自身运动,100ms内其他物体是静止状态
    感知
       基于离线的高精地图做运动补偿以及点云融合--需要有高精地图
       
        频率(frequency)是单位时间内完成周期性变化的次数,是描述周期运动频繁程度的量,
        常用符号f或ν表示,单位为秒分之一,符号为s  f=1/T,二者成反比(其中f为频率,T为周期)
        频率的单位是赫兹,1秒钟振动一次就叫作1赫兹(Hz) 
    坐标
      雷达自身坐标--》 自车坐标(和安装的IMU 坐标有关系)-大地坐标
        坐标 车身向前, IMU盒子向右
    

    激光雷达

       激光雷达主导的多传感器冗余融合方案-激光雷达属于主动测量
      惯导系统(车辆后轮轴正上方) IMU
     时间戳同步
    

    激光雷达

     国内有速腾聚创、禾赛科技、镭神智能等老牌初创企业,以及跨界入局的华为、大疆、百度等科技企业
       速腾聚创、大疆、图达通、华为、禾赛科技
    速腾聚创、  RoboSense  速腾激光雷达 rslidar
    禾塞科技、  HesaiLidar  
    镭神、
    法雷奥:推出第三代扫描激光雷达,由微转镜方案转为 MEMS
     奔驰 S 搭载的法雷奥 SCALA 2,理想 L9 搭载的禾赛 AT128,蔚来 ET7/ET5 搭载的 Innovusion Falcon
     法雷奥  法雷奥集团(Valeo)
     Zvision (一径科技)  一径科技MEMS激光雷达 ML-30s近场系列:超宽视场3D覆盖 MEMS激光雷达  一径激光雷达
    

    技术指标:

     测距能力 反射强度 价格成本
     点云处理及校准、
     物体检测及跟踪 
    固态/MEMS雷达 
    

    构成原理

     激光雷达可以分为光发射系统、光接收系统、扫描系统和信息处理系统
    

    分类-技术路线

      按发射激光器分	 
      发射系统的光源波长:905nm 激光为当前主流方案,长期来看1550nm
      扫描系统: 机械式、混合固态(半固态)和固态三种
          机械式: 竖直方向排列多组激光束,通过 360°旋转
    	  混合固态分为转镜、MEMS 和棱镜三种  MEMS 方案用微振镜取代马达、棱镜等机械部件
    	  固态激光雷达主要包括 OPA 和 Flash 两种类型
      测距方式主要分为 TOF、FMCW 和三角测距法三种
    

    车辆激光搭载方案

    品牌-车型-激光雷达供应商-型号-布置位置-交付时间
    智能车交付具有激光雷达的     
     奔驰 S、宝马 ix、
       蔚来 ET7、小鹏 G9、理想 L9 
    

    开发

     以太网UDP/IP 通信协议,输出点云数据包 ,按小端字节
     代码中订阅者的topic改为你的激光采集器中的topic 我这里为/hesai/pandar
    

    雷达ROS

    激光雷达驱动的作用就是
          通过UDP协议,接收激光雷达原始数据,
    	  并将其解析为点云数据,
    	  进行融合和运动补偿后将其发布至相应的话题。
     lidar ip&port,pcap_file 
     雷达和电脑的连接  tcp或udp通讯
     offline pcap file
     MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem,微电机系统)激光雷达
      lidar calibration parameters
      translation and rotation to the pointcloud
    
     pcap 原始文件-- 录制bag包-将 bag 文件转换成 pcd 文件
     
     常用的Linux命令
         lsusb
    1、安装驱动   2、配置ip地址   3、启动节点	
       sudo apt-get install libpcap-dev	
       ping 192.168.1.200
       ifconfig
       roslaunch
    

    Velodyne Lidar

    Velodyne的产品则以机械式雷达为主,多数覆盖工业领域 
     威力登
     固态激光雷达产品Velarray H800 和 Velarray M1600  软件解决方案 Vella
    

    Luminar

    1550 nm波长LiDAR可以加大功率,附加的软件模块能够过滤LiDAR探测的点云数据	  
    

    禾赛

     HesaiLidar_General_ROS 项目包括用于以下目的的ROS驱动程序:
     PandarQT / Pandar64 / Pandar40P / Pandar20A / Pandar20B / Pandar40M / PandarXT Hesai Technology生产的LiDAR传感器。
     基于开发,启动后,该项目将监视来自Lidar的UDP数据包,解析数据并将点云框架发布到ROS下,主题为/pandar 。
     它也可以用作演示如何使用HesaiLidar_General_SDK的正式演示
      参考: https://github.com/HesaiTechnology/HesaiLidar_General_ROS
      HesaiLidar_Swift_ROS     ROS driver for Pandar128
      HesaiLidar_General_ROS   ROS driver for PandarXT PandarQT Pandar64 Pandar40P Pandar40M Pandar20A Pandar20B
    

    HESAI

    Pandar128 -机械激光雷达
       Pandar128 图像级超高分辨率高性能激光雷达
        200 m* 
        水平360°   垂直视角		40° (-25°~±15°)
    	角分辨率 : 水平和垂直
    	
    AT128  车规级半固态激光雷达	
       200 m* 禾赛128线半固态激光雷达AT128
       水平 120° 垂直 25°
       
    QT128 128线超广角近距激光雷达 -补盲雷达 -机械
         20 m 
    	 
    XT32
      高精度、零盲区、自研芯片
      32线中距离机械旋转式雷达
    

    Robosense速腾激光雷达如何在线连接雷达并发送点云数据到ROS

    Robosense驱动文件只有一份参数文件 config.yaml, 储存于rslidar_sdk/config文件夹内。 
    整个参数文件可以被分为两部分,
    common部分以及lidar部分。 
        在多雷达情况下,common部分的参数设置将会被所有雷达共享,
        而lidar部分需要根据每台雷达实际情况分别进行设置。
    
       雷达的msop端口号和difop端
       配置文件
       rslidar_sdk  rslidar_sdk_node	
       lidar_type RS16 RS128 RSM1
    common:
        msg_source:1
         将点云发送到ROS以查看,因此设置 send_point_cloud_ros = true	
    	
    lidar:
       - driver:
           lidar_type
       ros: 
          ros_reve_packet_topic
    	  ros_send_packet_topic
    	  ros_send_point_cloud_topic
    说明:
        雷达ROS packet消息为速腾聚创自定义ROS消息,因此用户无法直接echo话题查看消息具体内容。
    	实际上packet主要用于录制离线ROS包,因为packet的体积小于点云
    	 录包的指令如下所示
              rosbag record /rslidar_packets /rslidar_packets_difop -O bag
    		   通过Protobuf-UDP发送和接收 packets
    	
    	点云消息类型为ROS官方定义的点云类型sensor_msgs/PointCloud2, 因此用户可以直接使用Rviz查看点云
    启动雷达驱动:
    	cd ~/lidar_workspace/lidar_ros && catkin_make
    	source devel/setup.bash
    	roslaunch rslidar_sdk start.launch	
    配置:
     RSLIDAR雷达设备ip设置为192.168.1.200,
     而PC ip则设置为192.168.1.102;同时默认MSOP端口为6699,DIFOP端口为7788. 
     所以需将PC ip设置为静态ip 192.168.1.102才能和雷达通信。
        激光雷达网线连接电脑并接入电源,进入ubuntu系统设置settings,配置有线网络参数,获取方式改为手动	
    	
    其余:
       rslidar_sdk 提供了内置的坐标变换功能,可以直接输出经过坐标变换后的点云
       rclcpp  roscpp
       sensor_msgs
       std_msgs
       rslidar_msg
      参考:[LCC系列] 激光雷达和相机联合标定 之 开源代码和软件汇总 (2004-2021  https://github.com/RoboSense-LiDAR
    

    Livox览沃激光雷达

    Livox ROS Drive https://github.com/Livox-SDK/livox_ros_driver  https://github.com/Livox-SDK
    ZVISION-LiDAR  https://github.com/ZVISION-lidar	  
    

    时间同步和标定

      高精度授时协议(PTP协议),在有线光网络中利用链路对称性可以做到10ns量级的授时精度
     gPTP是general precise time protocol的简称,是PTP协议的派生。gPTP的目的是确保所有局域网里的节点的时间完全一致(ns级别的误差
     lidar_align联合标定激光雷达和IMU外参
     LiDAR Camera Calibration (LCC)
       参考 https://zhuanlan.zhihu.com/p/404762012
    

    速腾雷达产品线

    数据类型 UDP
      MSOP  主数据流输出协议Main data Stream Output. Protocol ,将激光雷达扫描出来的距离,角度,反射率等信息封装成包输出给电脑;
      DIFOP 设备信息输出协议 DeviceInfo Output Protocol, 将激光雷达当前状态的各种配置信息输出给电脑;
      UCWP  用户配置写入协议: User Configuration Write. Protocol  用户可以根据自己需求,重新修改激光雷达的某些配置参数 
    RS-RUBY-128  128线激光雷达RS-Ruby
        测量距离 250m  波长: 905nm
     
    RS-RUBYLITE-80 激光雷达主要参数- 80线激光雷达RS-Ruby Lite
         精度(典型值)	Up to ±3cm
         测量距离 230m(160m@10% NIST)
    	 水平视场角	360°	垂直视场角	40°
    	 UDP数据包内容	三维空间坐标、反射强度、时间戳等
    RS-Bpearl 是专门为扫除盲区设计的新型近距离激光雷达产品
         测距精度: ±3cm(典型值)
         测量距离: 30m(目标反射率10%)
         水平视场角: 360º 垂直视场角: 90º 
         工作电压: 9V-32V  波长: 905nm
    RS-Helios-1615 -32线近场补盲激光雷达 RS-Helios-1615
         RS-Helios-1615 与电脑之间的通信采用以太网介质,使用 UDP 协议,输出包有两种类型:MSOP 包和 DIFOP 包
    	 测量距离	150m(80m@10%NIST)	精度(典型值)	±2cm(1~100m) ,±3cm(0.1~1m, 100~150m)
    	 水平视场角	360°	垂直视场角	31°(-16°~+15°)
     
    RS-LiDAR-M1 固态激光雷达 
         测量距离	200m(150m@10% NIST)	盲区	≤0.5m
         精度(典型值)	±3cm(1sigma)	帧率	10Hz
         水平视场角	120°(-60°~+60°)	垂直视场角	25°(-12.5°~+12.5°)	   
    

    参考

    Robosense速腾激光雷达如何在线连接雷达并发送点云数据到ROS https://blog.csdn.net/weixin_47552638/article/details/122277752	
    Robosense速腾激光雷达驱动文件参数介绍 https://blog.csdn.net/weixin_47552638/article/details/122278125?spm=1001.2014.3001.5502
    https://github.com/ros/angles
    http://wiki.ros.org/angles
     万字聊聊汽车激光雷达现状 https://new.qq.com/omn/20220706/20220706A01H4U00.html  
     https://www.robosense.ai/index
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