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除了测距之外,雷达还需要关注这些~

除了测距之外,雷达还需要关注这些~

思岚科技 丨 行业洞察

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2018-08-22

上海思岚科技有限公司

Xtecher特稿作者

关注

             

激光雷达凭借良好的指向性和高度聚焦性,已经成为移动机器人的核心传感器,同时,也是目前最稳定可靠的定位技术。

 

作为核心传感器,在衡量一款雷达产品是否实用和可靠的时候,不能仅从测距半径、测距精度、采样率等常规性指标考虑,还要从客户的需求出发,更深层次得去衡量。

 

1) 满足更远的测距需要 

 

由于测量原理的关系,激光雷达一般在10米以内都可以实现很高的测距分辨率,但其分辨率会随着探测物体距离增加而剧烈下降。

 

所以,为了应对更多、更大的环境,激光雷达应该在有效的成本内满足更远的测距需求。

 

目前,思岚的RPLIDAR A3已经能满足25m测距需要,可以在更加广阔的环境中进行地图构建和定位,并保持很好的测距精度。

 

25m测距.jpg

| RPLIDAR A3 25米测距效果

 

2)拥有更高的采样率

 

激光雷达每秒的激光测距点数直接影响了雷达扫描获取的高精度轮廓信息的效果,点数越多,轮廓图形越清晰,建图越精确,地图构建质量越有保证。


雷达 采样率.gif

| 4K/8K/16K采样对比

 

3)抗日光干扰 

 

日光干扰一直是困扰用户使用的一个大问题,因为很多雷达在室外工作的能力几乎为 O 。因此,这是一个急需解决的问题。

 

由于产生光干扰的种类较多,这对于采用三角测距法原理的激光雷达来说影响更加严重。因为需要能够区分出环境光和激光信号,需要配合优异的处理算法和光学调校。

 

日光干扰主要来源于:

(1)自然光:如,窗户投射进来的阳光;

(2)人造光:如,电灯投射的人造光;

(3)室外光:如,在室外工作的自然光;

……

三种光源.PNG

自然光(左)、人造光(中)、 室外光 (右) 

 

让激光雷达拥有环境光抗干扰能力,是思岚一直以来在做的事情。从第一代RPLIDAR A1开始就着手研究,到RPLIDAR A2,已经可以完成一定的室外工作任务。到RPLIDAR A3,更是实现了质的飞跃,在室外模式下,能够能好的抗击日光干扰,在室外完成工作。

 

思岚雷达的抗日光干扰能力如下,以RPLIDAR A3为例:

 

室内:

 

RPLIDAR 对着强光.jpg

|RPLIDAR 对着强光灯

 

RPLIDAR 抗干扰效果.PNG

| RPLIDAR 的抗干扰效果

 

室外:

 

室外.png

| RPLIDAR 面对室外光源

 

室外自然光抗干扰效果.PNG

| RPLIDAR 的抗干扰效果

 

4)深色物体的检测 

 

目前,激光雷达所标称的距离大多以90%反光率的漫反射物体(如白纸)作为测试基准。但实际上,对于深色物体的有效检出也同样是一个重要的性能指标。

 

测试纸.png

 

由于深色物体吸收了绝大部分的光能量,要让激光雷达对于深色物体的检出能力跟白色物体一样是不现实的,尤其是对以机器视觉为核心的三角测距远离雷达而言。

 

但雷达在实际应用的过程中又不可避免的会遇到很多深色物体,如:深色的柜子、家具等等…

 

应急的处理方法可以先这样:

 

(1)在材料表面直接粘贴标准的高反哑光胶带,可显著改善雷达测不到的问题;

(2)在材料表面贴磨砂膜(此解决方案仅在雷达较近的范围内有效,大约3m);

(3)利用广告喷绘胶带提升测距极限值;

……

 

但是对于RPLIDAR A3来说,不需要做太多处理,即可在10-20米范围内有效检出黑色物体,表现也更加稳定。

 

黑色物体检测 .PNG

| RPLIDAR A3深色物体检测效果展示图

 

5)适应环境能力强,寿命长

 

虽然有些工作场景环境很好,但是也要让机器人做好在“恶劣”环境中作战的准备。相应的,也就要求核心传感器——激光雷达拥有这种适应能力。

 

RPLIDAR 系列雷达可以在-10℃到40℃的环境下工作,满足绝大部分机器人厂商和相关应用的环境温度需求。同时,结合光磁融合技术,极大地保证雷达的使用寿命。

 

6)尺寸小巧,易于安装

 

激光雷达作为一个核心零部件,在服务机器人、环境空间测绘等领域应用颇多,由于使用场景和形式的不同,自然不能像自动驾驶车上“头顶花盆”式的安装方法,应该拥有更小巧精致的体积,去适配市面上大部分的产品。

 

RPLIDAR 系列雷达身形小巧,厚度仅为4cm,符合各类市场使用需求。

 

雷达案例集合.jpg

| 部分使用RPLIDAR 产品集合

 

7)功能更为丰富,满足更多的应用需求

 

激光雷达除了可以应用在机器人定位导航、空间测绘等领域,还可以利用相应的sdk接口,进行3D应用及多点触摸拓展,丰富更多的应用,满足各类需求。

 

最后,激光雷达作为建图、定位、导航的核心传感器,只能看到与自己高度同平面的障碍物,低于或高于激光雷达高度的障碍物激光雷达看不到。所以,未来,多传感器的融合是大势所趋,而思岚也早已着手这点,在不断提升雷达性能参数的基础上,融合多传感器数据,配合导航算法,更灵活的规划行走线路。

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