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有的同学跟我们说,RPLIDAR的参数看不懂,感觉理解起来困难。其实也不难懂的,本篇将带你了解这些重要的指标,给你讲清说透。
由于RPLIDAR还在发展升级,性能指标往往会变化,本教程是以A2M8-R4这个版本的参数为例的。
测距范围
从官方文档中摘录的测距范围是:
项目 | 单位 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 备注 |
---|
测距范围 | 米(m) | 0.15 | A2M8-R4 | 12 | 基于白色 70%反射率物体 |
故名思议,指雷达能够测量的距离范围。
太近的距离对雷达是盲区,无法测量,所以有最小值0.15m
最大值就是最远能测到的距离了,这里是12m。如果实际障碍距离超出最大值,那么雷达数据会标记为无效点(不是距离为0)。
实际情况下,雷达测距的最大值有可能因为工作环境而产生变化。雷达要想测距,需要接收到反射的激光。所以官方在测距范围这一项上添加了备注:“基于白色70%反射率物体”。
如果是吸收激光比较厉害的物体,例如黑色的表面又几乎不反光的物体,会导致反射光强度很弱,那么距离稍微远点,可能就测距失败了,这时候,该物体即使在标出的12米范围内同样无法测出。针对类似这样的物体,相当于实际测距的最大值变小了。
不过因为不同的物体和环境差异太大了,所以厂商也不太可能将全部情况测试一遍,更多的时候需要靠自己来实验,看是否能够适用实际的工作环境。
基于同样的原因,透明的玻璃的,它的反光不够,激光雷达往往测不出来有玻璃的存在,有时候就需要增加额外的超声波或者碰撞传感器来检测了。
扫描角度
从官方文档中摘录的扫描角度是:
项目 | 单位 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 备注 |
---|
扫描角度 | 度(Deg) | - | 0-360 | - | - |
RPLIDAR是360°扫描的。
有些雷达则不是,例如SICK的一些雷达,扫描角度只有270°
其实,实际使用,通常也不需要完全的360°,特别是雷达放在结构的中间层,因为有结构固定装置的存在,必然会有遮挡。
那遮挡了不是有部分扫描不到了吗?不是的,雷达装在可移动的平台上,只要动起来就可以都扫描到了,当然算法上面需要做一下。
测距分辨率
从官方文档中摘录的测距分辨率是:
项目 | 单位 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 备注 |
---|
测距分辨率 | 毫米(mm) | - | <0.5 | - | 测量物体在1.5米以内 |
测距分辨率 | 毫米(mm) | - | <实际距离的1% * | - | 全部量程范围内* |
星号注解内容是:
注:三角测距系统距离分辨率将随着实际距离值变化
实际上,分辨率和精度是两个不同的概念,按照上述参数的意思,更准确来说应该指的是测距精度。
RPLIDAR的精度并不是恒定的一个百分比,简单的解释是,距离越远,反射光受到的干扰越大,自然精度下降了。实际上,不同批次的雷达精度之间也有一定的差异。正因为这些不确定性,官方文档给的是较保守的值。
1.5m范围内小于0.5mm的精度还是可以的,1.5米处约为万分之三点三。
当在最大距离12米的时候,如果精度下降到最差的1%,则误差为0.12m,也能接受。
扫描频率
我们先说扫描频率再说角度分辨率和测量频率。
从官方文档中摘录的扫描频率是:
项目 | 单位 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 备注 |
---|
扫描频率 | 赫兹(Hz) | 5 | 10 | 15 | 扫描一周的频率。典型值为一个扫描恰好400个采样点的情况 |
扫描频率其实很好理解,就是雷达一秒钟能转多少圈,直接改叫雷达转速也是可以的。
转速实际上跟雷达数据更新周期是挂钩的,比如说典型的10Hz,那就是说转一圈的时间大概是100ms,那么雷达数据差不多也是100ms来一次。
角度分辨率
从官方文档中摘录的角度分辨率是:
项目 | 单位 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 备注 |
---|
角度分辨率 | 度(Deg) | 0.45 | 0.9 | 1.35 | 10Hz扫描时 |
正常来说,雷达转一圈,这一圈得到的测量点是均匀分布的,每个点之间间隔的角度就是所谓的角度分辨率了。
显然,角度分辨率越小说明雷达转一圈得到的点数越多。例如,角度分辨率是0.45,则一圈是800个点,角度分辨率是0.9,则一圈是400个点。
不过,RPLIDAR的角度分辨率其实不一定是固定的,即两个点之间的间距不一定是相同的,不过都在给出的分辨率范围内。在ROS中,雷达数据的标准格式认为角度分辨率是固定的,为了符合ROS标准,rplidar的ROS驱动实际上做了角度补偿,将输出点修正为均匀分布的。
测量频率
从官方文档中摘录的测量频率是:
项目 | 单位 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 备注 |
---|
测量频率 | 赫兹(Hz) | 2000 | 8000 | 8010 | - |
测量频率就是指每秒钟能做多少次测量。可是这个又该如何理解呢?
其实得到一个激光点就是做了一次测量,所以其实测量频率就是说,每秒钟能够得到多少个激光点数据。
每秒钟得到的点数就是,雷达每秒的转速乘以每圈的点数。结合刚才认识的扫描频率和角度分辨率,可以得出:
测量频率 = 扫描频率 * (360/角度分辨率)
当然,RPLIDAR可以设定不同的工作模式,可以是8K频率,也可以是4K等等。
单次测距时间
从官方文档中摘录的单次测距时间是:
项目 | 单位 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 备注 |
---|
单次测距时间 | 毫秒(ms) | - | 0.125 | - | - |
指的是得到一个激光点数据要多长时间,文档给出的典型时间0.125ms,说明该款雷达能达到的最大测量频率典型值是 1s/0.125ms = 8000。
本教程到此结束啦。臭皮匠机器人将出品更多针对RPLIDAR的教程给您,关注我们哦!
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