我们知道不同品牌的激光雷达产生的数据是不同的,那么这些差异是如何影响建图效果的呢?
本文就是分析这个问题,从不同光强下的点云效果海岛奇兵雷达开图数据,不同角度下的点云效果,以及
1 激光雷达的技术指标
激光雷达有几个指标:
1.1 个视野
激光雷达的视野决定了这款雷达的应用场景。在墙壁距离为20m的房间里,不可能使用视野为4米的雷达,根本无法扫描到东西。
1.2 角分辨率
雷达的角分辨率决定了激光雷达每帧的数据点数量。如果是分辨率为0.25度、360度视角的激光雷达,那么一帧最多有1441个点。每帧数据中的点越多,越能代表环境的详细信息。当然,点数越多越好,点数越多,计算成本就越高。
1.3 频率
雷达的频率是一个非常重要的指标。雷达频率越高,2帧雷达数据的间隔越小。假设雷达的频率为20Hz,即50ms获取一次数据。我在定位的时候,只能通过估计得到机器人在50ms周期内的运动,所以雷达的频率越高,我们可以估计的距离越小,定位就越准确。
1.4 数据强度
激光雷达的光斑是有能量的,不同品牌的光斑能量也不一样。当能量太小时,可能会出现无法远距离返回数据的情况。
1.5精度数据
这是最重要的指标。如果激光雷达的数据有特别大的跳跃海岛奇兵雷达开图数据,那么雷达就没有用了。目前一般厂家的雷达精度为2%。即在100m的情况下,该点的跳动幅度为2cm。然而,真正能达到这种精度的雷达并不多。
2 实验分析
因为之前有这方面的实验,截图直接放这里。
2.1 30000lux光强下的点云效果
30000lux 由照度计测量。
当30000lux的阳光照射到墙壁上时,激光雷达会观察太阳照射到的墙壁,对比此时的点云效果。
Pepperl+Fuchs 雷达的点云效果非常好。首先作为实验对比项目发布。
可以看到士兰的雷达,但是没有返回数据。
右边数据缺失部分不是因为光强,而是因为激光光斑的强度不够。角度过大时,返回数据的强度极小,导致没有数据。
另一个实验,这次结果更好。
点云在30000lux光强照射下,镭雷达照射的墙面效果相当好。
右边的圆圈也缺少数据。推测也是激光光斑能量强度不足造成的。
此雷达的视角为 270 度。由于是安装在机器人里面的,所以只剩下180度了。下图是它的点云效果。可见30000lux的光强对他没有影响。
北洋雷达的视角为270度,30000勒克斯的光强对他没有影响。
2.2 雷达频率对数据失真的影响
在构建地图的同时旋转,并确定雷达是否被生成的地图扭曲。当雷达数据与地图不对应,或者生成的地图有失真时,就说明雷达数据有失真。
首先我们放上40Hz的北洋雷达,下面的数据是静止时的数据和以1rad/s的速度逆时针旋转时的数据,以及旋转下搭建的地图。
可以看出此时的地图还不错,雷达数据也更适合地图。
下图是它逆时针旋转的构造效果,也不错。
下图是Pepperl+Fuchs雷达在30Hz下的映射效果,也很不错。
下图为士兰雷达以20Hz频率旋转的数据效果。由于激光点的能量强度较低,当墙体与雷达的夹角过大时,雷达返回的数据不够好。
下图是SICK TIM571,频率15Hz,旋转下的效果,可以看出雷达数据失真非常明显。结果构建出来的地图也有明显的变形。
下图是10Hz镭雷达旋转的效果。可以看出畸变比较大。可能是建图算法丢掉了失真大的雷达数据,所以建图还不错。 . .
雷达本身的旋转是定向的。大多数雷达逆时针旋转。按照ROS的规定,也有少数雷达是顺时针旋转的,但是使用起来有点不方便。
由于担心雷达本身的旋转方向与机器人的旋转方向相同或相反,会导致激光雷达数据失真的效果不同,所以每组实验都进行了两种顺时针和逆时针旋转,但实际测试发现差别不大。
2.3 个结论
总结
本文简要分析了激光雷达数据在不同情况下的不同效果。
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