激光slam学习笔记１－－RTK组合惯导、激光雷达传感器一些经验知识分享

个人理解由两部分组成，一部分提供gps信息的rtk，另一种实时姿态信息imu。

１）输出gps信号可以获得极高的定位精度(当然没有遮挡)

２）rtk车上安装双天线时，必须进行杆臂值标定，否则不能使用！！！至于验证校准方法和校准结果，可以通过供应商的技术支持进行确认，一般有相应的用户手册

3)必须找出驱动输出的数据内容格式坐标系！！！若xyz此时正北x为0，北朝东转（x->y）为正，角度范围为0-360度；xyz东北天，此时正东x为0，东朝北正(x->y)为正，角度范围为(0，180)，东朝南为负，角度范围为(-180，0)。

如果不彻底理解数据集结构的含义，算法输入将被浪费！

４）rtk必须包含数据差分数据！！！做个千寻账号，接个DTU设备(有类似手机卡的东西，目的是接收差分数据信号)rtk中，保证rtk数据必须包含差分数据。

接入差分信息的原因：不接收差分信号，rtk精度为米级或分米级，接入差分信号，精度可达厘米级。自动驾驶的重要性可想而知！

若判断数据中是否包含差分信号？ 一般根据厂家提供的用户手册介绍相应的字段，注意不同厂家一般不同，然后检查相应的字段topic的status确认值。根据使用经验，星网宇达rtk，包含差分数据的数据topic的status为72；北云的rtk，包含差分数据的topic的status数值为56。

５）对于rtk通过以下方法验证输出的坐标系：

在导航地图上跑一段轨迹，在导航地图上，我们可以知道汽车的方向信息；根据收集到的rtk数据，比较xyz值内容，然后确认其坐标系的具体风格。

1)组合惯导，数据输出一般标定imu模块位置

２）imu可分为六轴两类，xyz三轴对应的角速+线加速；九轴对六轴有三个轴的转角信息(简化理解、姿态信息，输出用四元表示)

３）imu偏置和白噪声不固定，受环境影响

４）imu四元数信息一般来自rtk双天线数据(可通过打印对比确认)

５）imu的xyz必须弄清楚标定输出，或者必须使用标定工具，将数据输出标记在我们想要的位置！

这里我主要参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/102621881大哥的和https://www.cxymm.net/article/weixin_41194129/112571437这人理解的内容将添加到这个大人物中。

激光雷达的水平视角水平旋转，旋转一周360°

关键点是，一个是视角的偏置，另一个是激光雷达光束的分布分辨率）

例如，激光雷达的垂直视角为40°。 视角偏置为5°，也就是说，激光雷达在水平方向上的扫描角度为15°，向下扫描的角度为25°。 光束的分布。激光雷达64线，40线°角度分辨率为40°/64=0.625°。但事实上，激光雷达的光束不是垂直均匀分布的，而是中间密集，两侧稀疏，或者将激光束集中在中间感兴趣的部分，以便更好地检测车辆。

激光雷达采集的点数计算如下。首先，看看激光雷达的线数。例如，如果32行，垂直方向将发出32个激光束，采集32点，64行为64点。垂直方向的点数与激光雷达的线数有关。 由于激光雷达在旋转扫描中，水平方向扫描的点数与激光雷达的扫描频率有一定的关系快，点就会少，如果点慢，点就会多。该参数也称为水平分辨率。例如，激光雷达的水平分辨率为0.2°，那么扫描的点数是360°/0.2°=1800。

如下图所示，扫描频率(转速)为10Hz(一秒10圈)水平角分辨率为0.2°，扫描频率为20Hz角分辨率为0.4°（扫描快了，分辨率变低了）。 (疑惑点，为什么频率高，得到的点少？因为激光雷达采样率(可以理解为每秒收集有效点的数量，即点频）固定的，频率越高，每秒帧数越多，每秒获得的点数越少。

激光雷达的有效测量距离与最小垂直分辨率有关，即角度分辨率越小，检测效果越好。如图所示，两个激光束的直接角度为0.4°，当探测距离为2000时m两个激光束之间的距离是200m*tan0.4°≈1.4m。也就是说在200m之后只能检测到高于1.4m障碍物。 如果需要知道障碍物的类型，那么需要采用的点数就需要更多，距离越远，激光雷达采样的点数就越少。分别是激光雷达50m和100m采样到的点数可以看到100m点比50m稀疏多了，点数越少，越难识别准确的障碍物类型。

通过激光雷达提供时间同步硬件接口GPS为激光雷达提供时钟源，可以保证激光雷达的时间和GPS时间保持同步，即激光雷达能保证周期采样时间非常准确。 通过1)-5的分析，激光雷达的水平视角为360°，垂直视角偏置，线束分布不均匀。激光雷达的有效采样点与激光雷达的线数和频率有关。最后，激光雷达的分辨率与最小垂直分辨率有关，距离越远，采样点越稀疏。激光雷达还提供时间同步硬件接口，以确保周期采样时间非常准确。

扫描频率意味着转速，10Hz一秒转10圈。 激光雷达输出的图像也叫点云图像，相邻两点之间的夹角是角分辨率。

一幅点云图像代表一帧，对应到激光雷达内部就是电机旋转一圈完成扫描。帧率即代表一秒钟内激光雷达电机旋转的圈数，也就是每秒钟完成一圈扫描的次数。 由于激光雷达的采样率是一定的，帧率越高，角分辨率越低；帧率越低，角分辨率越高。

采样率是指激光雷达每秒有效采集的次数，可以直观地理解为一秒钟内产生的点云数。采样率可通过角分辨率和帧率计算：

角分辨率0.08°每帧点云数：360°/0.08°= 4500；

每秒10帧，每秒点云数:4500×10=45000

以上，特别是组合惯导，是基于工程实践的一些经验分享，供您参考。以下几点也特别强调：

１）rtk数据必须包含差分信号！