自动驾驶仿真传感器（一）：激光雷达

激光雷达原理

，s指的是发射器与探测物体的距离，v是光速，t是发送到接收的时间差，原理图如下：

激光雷达分为单线，四线，8线，16线，32线和64线

（1）单线激光雷达

单线激光雷达绕z轴旋转，光线将点撒出去，碰到障碍物在同一平面内是一条直线，激光雷达的参数有精度和角度，精度指的是激光雷达每次旋转最小角度，雷达是匀速旋转的，每次旋转一个小的角度，发射一次激光，完成一次循环，形成一帧的数据。如上图所示，单线激光雷达的数据是同一高度的一排点阵。
距离信息：单帧点云坐标可以得到距离信息
速度信息：在多帧情况下，对距离信息进行微分处理，得到速度信息

数据格式：

# 测量的激光扫描角度，逆时针为正
# 设备坐标帧的0度面向前（沿着X轴方向）
#
 
Header header
float32 angle_min        # scan的开始角度 [弧度]
float32 angle_max        # scan的结束角度 [弧度]
float32 angle_increment  # 测量的角度间的距离 [弧度]
float32 time_increment   # 测量间的时间 [秒]
float32 scan_time        # 扫描间的时间 [秒]
float32 range_min        # 最小的测量距离 [米]
float32 range_max        # 最大的测量距离 [米]
float32[] ranges         # 测量的距离数据 [米] (注意: 值 < range_min 或 > range_max 应当被丢弃)
float32[] intensities    # 强度数据 [device-specific units]

四线激光雷达：

四个颜色代表四个激光发射器所发射的激光，每一个周期，得到一帧的激光点云数据，4条点云数据可以组成一个平面的信息，在一定程度上可以获得高度信息（并不是很准确，很容易理解，如果一个人站的离一面很高的墙面前，不抬头的情况下，他是不能得知墙的高度的），部分公司的四线激光雷达直接输出障碍物的位置信息和速度信息。

多线激光雷达（16/32/64线）：

多线激光雷达不能直接数据障碍物的结果（个人认为是算力的限制）

数据结构：

std_msgs/Header header
uint32 height
uint32 width
sensor_msgs/PointField[] fields
bool is_bigendian
uint32 point_step
uint32 row_step
uint8[] data
bool is_dense

激光雷达缺点：

（1）探测距离：当前velodyne的64线激光雷达有效探测距离是120m，360°，即使车载计算机反应速度足够快，预留刹车反应时延仍然太小；

（2）探测精度：激光雷达工作方式是离散的，在120m距离上垂直和水平分辨率是0.3-0.5m；

（3）扫描频率：velodyne的64线扫描频率是15hz，相当于视频频率15fps，360°扫描，需要加上数据缓存和回传的时间，时速120公里，一帧1帧扫描时间，车辆行驶距离2.222m；

（4）寿命：激光雷达是机械式旋转，寿命较短。

参考链接：

陈光知乎专栏：https://www.zhihu.com/search?type=content&q=%E6%BF%80%E5%85%89%E9%9B%B7%E8%BE%BE

CSDN激光雷达数据格式：https://blog.csdn.net/zong596568821xp/article/details/79111061

激光雷达缺点：https://www.zhihu.com/question/264726552/answer/288586697