需要企业网站建设,萧山做网站,wordpress跳转到外部链接,博客 建立网站文章目录内容概要1 激光雷达原理1.1 什么是激光雷达#xff1f;1.2 激光雷达原理1.3 激光雷达分类三角法TOF法脉冲间隔测量法幅度调制的相位测量法相干法激光雷达用途2 激光雷达安装、标定与同步2.1 激光雷达安装方式考虑因素2.2 激光雷达点云用途2.3 数据融合多激光雷达数据融…
文章目录内容概要1 激光雷达原理1.1 什么是激光雷达1.2 激光雷达原理1.3 激光雷达分类三角法TOF法脉冲间隔测量法幅度调制的相位测量法相干法激光雷达用途2 激光雷达安装、标定与同步2.1 激光雷达安装方式考虑因素2.2 激光雷达点云用途2.3 数据融合多激光雷达数据融合多传感器数据融合2.4 激光雷达系统方案硬件部分全方位感知主雷达近补雷达反射强度抗干扰抗多雷达对射干扰抗强光干扰多传感器融合多传感器标定时间同步空间同步软件部分障碍物检测障碍物分类运动物体跟踪可行驶区域检测SLAM建图重定位3 激光雷达数据采集4 ROS编程基础内容概要
1 激光雷达原理 2 激光雷达安装、标定与同步 3 激光雷达数据采集 4 ROS编程基础
1 激光雷达原理
1.1 什么是激光雷达
LiDARLight Detection And Ranging LADARLAser Detection And Ranging 探测和测距系统利用发射出的不同频率的波长根据其从障碍物上返回所需的时间来绘制一个区域的地图。
LiDAR、Laser Radar以及LADAR系统都使用光频率来进行这类测量。各系统之间虽然原理近似但应用特点和适用领域大有不同。
LiDAR已广泛意义上成为基于光的非接触式测量仪器的统称但在实践中LiDAR测量设备在处理“大区域”、“大容量”扫描领域作业中更加适用系统通常会以网格或锥形的方式发出多束激光并通过不断运动快速覆盖数百万个点其精度根据需求从0.1英寸2.54毫米到超过1英尺304.8毫米不等。LiDAR测量系统在土地测绘、建筑信息建模和自动驾驶汽车的导航系统中应用较为普遍。
Laser Radar系统则更接近于采用非合作靶标进行测量的激光跟踪仪。测量时Laser Radar系统通常会发出一个单一的、聚焦的激光束来测量几米范围内的特征精度在微米级别。
LADAR系统正好集合了LiDAR与Laser Radar系统的优势。LADAR测量系统如API品牌的9D LADAR可以在不牺牲精度的前提下提供更大的测量范围。LADAR系统可在所有Laser Radar适用领域中应用并提供更佳的测量效率完美适用于以白车身检测或机身装配等为代表的高端应用环境。
LiDAR系统更多地利用网格或锥状激光束来增加覆盖范围并在较远的距离以较低的精度收集数据Laser Radar系统则牺牲了测量速度和效率以提高单点测量精度对于制造业中真正高效、流畅运作的自动化近线/在线检测解决方案来讲LiDAR系统缺乏精度而Laser Radar则缺乏测量的速度和效率。LADAR系统则兼容了前两种系统的优势能够同时保障精度与速度实现更高效的测量更加适用于工业自动化生产领域的各测量环节。
参考LADAR, LiDAR Laser Radar激光雷达的种类划分与功能对比
1.2 激光雷达原理 激光雷达优点 1、具有极高的分辨率 2、抗干扰能力强 3、获取的信息量丰富 4、可全天时工作
激光雷达缺点 易受环境中可反射激光物质的影响例如天气雨天、灰尘和昆虫等影响。
1.3 激光雷达分类 三角法 适应于近距离百微米精度随着距离的增加精度会变得更差。
TOF法 脉冲间隔测量法 幅度调制的相位测量法 脉冲型TOF法随着距离的增加所需要测算的精度要更高发射器件的功率要大对发射器提出了高要求所以长距离的高精度是没有办法实现的。
相干法
需要连续时间波长的叠加计算时间和距离测量速度慢但是精度高所以一般适用于手持扫描仪器中。
激光雷达用途
autonomous vehicles
agriculture river survey modelling of the pollution archeology and building construction
2 激光雷达安装、标定与同步
2.1 激光雷达安装方式 考虑因素
激光雷达数量 激光雷达线束 安装位置 安装角度
2.2 激光雷达点云用途 2.3 数据融合
多激光雷达数据融合
为达到多线的效果以多个少线数的激光雷达进行融合降低成本。 多传感器数据融合 2.4 激光雷达系统方案 RS-LiDAR-16 RS-LIDAR-32B GPS及惯导设备 IPC工控机 激光雷达安装支架固定支架 显示器 交换机 网线 多雷达模拟时间同步板
硬件部分 全方位感知主雷达近补雷达 反射强度
抗干扰
抗多雷达对射干扰
抗强光干扰
多传感器融合 多传感器标定
时间同步
保证多个雷达的时间处于同一个时间计时标准(不进行时间同步时每个雷达以启动时刻计时使用自身内部独立的计时系统)。
外部时间源: GPS或网络时间源。 时间输入: GPS通过UART接入雷达发送GPRMC消息PPS通过IO接入雷达发送1 PPS脉冲信号。 网络时间通过以太网UDP指令发送时间进行同步。
空间同步
保证所有的雷达数据转换到一个统一的坐标系下(不同雷达扫描到的同一个目标具有同样的坐标位置) 统一坐标系 选择位置最核心的一个雷达的坐标系作为雷达耦合的统一坐标系(理论上可以选择任意坐标系作为统一坐标系)
空间位置标定 平移量 – (x.y.z) 旋转量–(roll,pitch,yaw) 平移量可以通过测量安装距离来标定初值且有些安装方式是无法直接测距的但是旋转量无法测量。)
软件部分 障碍物检测
障碍物检测是指从点云数据中提取出潜在的障碍物体得到它们的方位、尺寸、形状、朝向等信息 般通过bounding box来添加或者多边形来描述。
障碍物分类
障碍物分类是指在障碍物检测的基础上得到物体的类别信息例如车辆、行人、骑行者等。
运动物体跟踪
运动物体跟踪是指估计运动物体的运动状态包括运动方向、速度大小、加速度、角速度、运动轨迹等 信息。
可行驶区域检测
可行驶区域检测是指在场景中分割出可以行驶的区域根据不同的场景要求相关的任务有路沿检测、车道线检测、地面检测、路面检测等任务。
SLAM建图
建图算法的挑战: 精度高满足定位算法厘米级需求 大场景稳定性高精度不随地图增大而降低 人工干预少重复精度高
重定位
定位场景展示 小型移动机器人
特点: 经常发生灵活机动 角速度较大 视角比较低
3 激光雷达数据采集 4 ROS编程基础
