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
posted @ 2022-07-11 18:00  辰令  阅读(1509)  评论(0编辑  收藏  举报