velodyne vlp-16雷射雷達資料分析
velodyne vlp-16雷射雷達
保持了velodyne 在lidar 中的突破性重要功能：實時收發資料、360 度全覆蓋、3d 距離測量以及校準反射測量。有效範圍為100 公尺，其耗電低(~8w)、重量輕（830克）、占用空間少（直徑約為103 公釐x 72 公釐）以及雙重回傳功能使得其成為無人機以及其他移動裝置的理想選擇。velodyne 的lidar puck 雷射雷達支援16 個通道、~300,000 點/秒、360°水平視場角以及30° 垂直視場角（以及+/-15°上下的可調範圍）。velodyne lidar puck 雷射雷達沒有可視旋轉件，這使得它可以高度靈活地適應要求嚴苛的環境（ip67 防護等級）。
感測器：
校準反射之後的tof 距離測量
16 通道
測量距離遠達100 公尺
度：+/-3 厘公尺（常規）
雙重回傳
視場角（垂直）：30°（+15° 至-15°）
角解析度（垂直）：2°
視場角（垂直/方位角）：360°
角解析度（水平/方位角）：0.1°- 0.4°
旋轉速率：5 - 20 hz
整合有web 伺服器，可方便地進行監控和配置
雷射：
1 級- 人眼安全
波長：903 nm
機械/電器/運**
耗電量：8 w（常規）
工作電壓：9 - 32 v 直流電（含介面盒以及穩壓電源）
重量：830 克（不含線纜）
尺寸：103 公釐（直徑）x 72 公釐（高度）
衝擊力度：振幅：500 m/sec2，時長：11 msec
振動頻率：5 hz 至2000 hz，3g rms
防護標準：ip67
工作溫度：-10° 至+60°c
儲存溫度：-40° 至+105°c
輸出：
高達30 萬點/秒
100 mbps 乙太網連線
udp 資料報包含
- 距離
- 校準反射強度
- 旋轉角度
- 同步時間戳（μs 解析度）
來自gps receiver 的$gprmc nmea 語句（不含gps）
vlp-16型號雷達具有在垂直方向上16線的雷射束，雷射雷達在採集三維資料時，每一步的旋轉（旋轉頻率可設定頻率不同旋轉的步進角度不同）可在空間上採集16個點的三維資料。在垂直方向上的視角範圍為-15度到+15度，每個雷射束對應的角度分別為如下圖所示：
擷取一部分雷達的資料報如下所示：
左圖：資料報前一部分右圖：資料報後一部分
依據上圖資料報的最左邊為00000h表示行標識，左圖第一行畫紅線部分ffee為資料報的開頭標識，e063十六進製制兩位元組標識當前選擇角度，b6072a三位元組前兩位元組b607標識雷達雷射的探測距離資訊，2a表示雷射反射強度。右圖畫紅線部分最後面六個位元組表示資料幀的時間戳和雷達資訊引數，其中6d69940f表示時間戳而3722表示雷達的引數資訊。
1、旋轉角度值的計算
例如上圖第乙個資料報的旋轉角度為0xe0、0x63
a、反轉兩個位元組變成十六進製制63e0
b、把63e0變成無符號的十進位制為25568
c、再把25568處於100.0得到255.68，那麼得到的值255.68就是當前的旋轉角度值
2、16線雷射分別測得的距離
例如上乙個圖第乙個資料報第乙個雷射線的距離，其值為b6072a
a、b6072a其中b607為距離2a為反射強度，首先反轉兩個距離的位元組變成07b6
b、把07b6變成無符號的十進位制為1974
c、該型號雷達的解析度為2.0mm，所以雷射束測得的距離為1974 * 2mm = 3948mm
d、3948mm轉化為公尺等於3.948m
3、獲得幀的時間戳和雷達型號引數
例如上乙個圖最後六個位元組的資料6d69940f3722
a、前四個位元組的資料為時間戳為6d69940f，然後反轉順序0f94696d
b、0f94696d無符號十進位制的值為261384557，單位為us
c、把261384557除以1000000可獲得當前的時間（單位：秒）
d、後兩個位元組3722表示雷達的型號和引數，具體的意義如下圖所示：
4、把角度和距離資訊轉化為三維座標xyz值，如下圖所示：
其中r的值為雷射雷達測得的與障礙物的直線距離，該值為上述第2點測得的值，其中垂直角度ω可通過查表方法獲得，每個雷射束對應的角度ω是固定的本文第一張圖所示，而α則有第1點測得的旋轉角度值。已知旋轉角度α、垂直角度ω和r通過圖中所述的公式即可求得xyz值。
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