镭神智能N10激光雷达测评+ROS_Cartographer应用测试

前言

  将N10雷达连接ROS主控（本次使用Nvidia Jetson nano+melodic系统进行测试），通过Ubuntu电脑或虚拟机查看构建好的地图。

一、雷达基本性能

  N10雷达的扫描频率为6~12HZ的可调区间，对应可实现 0.48°~0.96°的角度分辨率，N10采用TOF的测距技术，每秒4500次的高速激光测距采样能力，可以在25米半径范围内进行360度全方位的激光测距扫描，并产生所在空间的平面点云地图信息。

二、工作原理

  雷达涉及的适用领域广阔，针对教育市场而言，根据雷达使用的测距原理大体可分为三角测距与TOF测距两类。N10采用TOF测距(飞行时间测距)法。

TOF原理

  激光器发射一个激光脉冲，并由激光雷达上的计时器记录下发射的时间，发射光经接收器接收，并由计时器记录反射的时间。两个时间相减即得到了光的飞行时间，根据光速和时间即可计算距离。

  三角测距雷达：外观低矮 ，近距离测量精度较高，但不抗强光，一般扫地机器人使用的三角测距雷达居多
  TOF测距雷达：成本高的同时也提升了雷达的性能，测量距离远，测量精度高，可以抗光强，环境适应性好。适用于活动空间大，移动速度高的移动平台，如服务机器人、AGV、低速物流车。构建大面积环境的地图时可以使用TOF测距雷达可以保证地图的质量。

三、连接测试

将使用Type-C线将n10通过转接板连接到windows电脑中测试点云数据：

使用Type-C线将n10通过转接板连接到jetson nano中，在Ubuntu系统中进行测试

四、在ROS中启动雷达

编译雷达SDK后，启动雷达。

打开rviz可以看到雷达的点云信息

同时可以打印雷达的/scan数据：

五、将雷达数据用起来(cartographer建图)

  二进制下载cartographer后，相关文件在/opt/ros/melodic/share/cartographer_ros路径下。
下载指令：

sudo apt-get install ros-melodic-cartographer* -y

2D建图主要用到demo_revo_lds.launch文件，这个文件默认是用来跑bag的，并未设置imu的接口。carto虽然是laser主导的算法，但如果只用雷达数据的话构建的地图会很模糊，需要融合imu的数据对机器人转向校准后进行建图。
修改文件：
/opt/ros/melodic/share/cartographer_ros/launch/demo_revo_lds.launch
接入imu数据：

<launch>
  <param name="/use_sim_time" value="false" />
  <arg name="imu_in_topic" default="/imu_data"/>
  <arg name="imu_transform" default="true"/>
find cartographer_ros  <node name="cartographer_node" pkg="cartographer_ros"
      type="cartographer_node" args="
          -configuration_directory $(find cartographer_ros)/configuration_files
          -configuration_basename revo_lds.lua"
      output="screen">
  node>
  <node name="cartographer_occupancy_grid_node" pkg="cartographer_ros"
      type="cartographer_occupancy_grid_node" args="-resolution 0.05" />
launch>

同步修改revo_lds.lua文件，接收imu数据，只需要修改以下三个参数即可：

tracking_frame="base_footprint"
published_frame="base_footprint"
TRAJECTORY_BUILDER_2D.use_imu_data=true

打开雷达节点，同时需要开启imu模块，使之输出/imu_data话题：

roslaunch lsn10 lsn10.launch

启动cartographer建图：

roslaunch cartographer_ros demo_revo_lds.launch

建图效果：

左边为雷达屏蔽一部分角度后初始构建的地图，右边是构建好的地图。

总结

  对于刚入门ROS的开发者，如果需要完成建图导航路径规划及避障，如果项目预算有限可以选择这款高性价比的雷达；n10的测距精度比较高，且扫描频率也高，尺寸很小方便安装在机器人上，在TOF测距雷达中这款雷达价格比较低，雷达性能全面均衡，适合ROS入门开发者使用。