LiDAR服务

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概述

基于LiDAR（激光雷达）设备, 通过高精度环境感知和实时数据处理，确保机器人在运动过程中及时检测到障碍物实现停障功能。

LiDAR服务所使用的激光雷达为Livox Mid-360， 是一款高性价比、安全可靠的激光探测测距仪传感器，可探测最近距离 0.1 米、最远距离 100 米的物体，采用巧妙而可靠的光学和结构设计实现了非重复扫描，能探测更丰富的细节，适应不同的应用场景，能够支持建图、定位、识别、避障等功能的工业实现。

LiDAR服务的系统架构如下图所示。

• Livox-SDK 通过串口从 Livox Mid-360 硬件中获取原始测量数据包，并将其解析成点云数据。
• Unilidar Node 模块通过 Unilidar SDK 获取解析后的点云数据。
• 定位模块接收点云数据、定位地图及IMU / Odom数据，通过传感器融合获取机器人坐标转换关系。
• 规划及控制模块基于定位信息及机器人状态信息，求解控制指令，最终控制机器人运动。

Lidar 配置

尺寸与布局

Livox Mid-360 的尺寸大小及安装孔位尺寸如下图所示。

在 IS 机器人中，共装配有两颗 Livox Mid-360 前后雷达，其布局位置如下图所示。

有效视场角（FOV）范围

Mid-360 的 FOV范围如下图所示，其水平为 360°，竖直最大为 59°，其有效量程在不同的 FOV 区域内有所区别：在竖直方向的 FOV 范围内，越靠近上方有效量程越短，越靠近下方有效量程越长。

点云坐标系

Livox Mid-360 的直角坐标 O-XYZ 的定义如下：点 O 为原点，O-XYZ 为其点云坐标系，各坐标轴方向如图所示。

点云数据

默认情况下，Mid-360 上电后即开始输出点云数据，点云数据中包括时间戳、目标反射率、坐

标信息及标记信息。其中，Mid-360 的坐标信息可表示为直角坐标系（x, y, z）或球坐标系（r, θ, φ），其直角坐标和球坐标的对应关系如下图所示，坐标转换关系可描述为：

$X=r\times sin(\theta)\times cos(\theta)$

$Y=r\times sin(\theta)\times sin(\theta)$

$Z=r\times cos(\theta)$

如果前方无被探测物体或者被探测物体超出量程范围（如>100 m），在直角坐标系下，点云输出为$(0, 0, 0)$；在球坐标系下，点云输出为$(0, \theta, \Phi)$。

IS 机器狗开机会自动启动激光雷达的相关程序，并将激光雷达采集的点云发布到 DDS 话题。下图为不同场景在近、远两种视角下观察的 IS 前后两雷达采集的原始点云。