激光雷達(dá)在機(jī)器人中的應(yīng)用

《激光雷達(dá)在機(jī)器人中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、激光雷達(dá)在ALV中的應(yīng)用關(guān)鍵詞：激光雷達(dá)智能車輛移動機(jī)器人定位障礙檢測laserrangefinderExtendedKalmanFilter(EKF).結(jié)構(gòu)：1：概述2：激光雷達(dá)的分類3：激光雷達(dá)測量時間的技術(shù)4：激光雷達(dá)在ALV中的用途5：舉例LMS291-s05型號的激光雷達(dá)的特點(diǎn)和參數(shù)6：激光雷達(dá)用于智能車定位6.1定位原理6.2定位常用方法7：激光雷達(dá)用于ALV的障礙檢測7.1ALV的安全性要求7.2激光雷達(dá)檢測故障時要到的“漏報”和“虛警”現(xiàn)象7.3雷達(dá)安裝位置的考慮8：總結(jié)資料來源：Google百度知網(wǎng)、南理工圖書館學(xué)位論文、期刊、會議《未知環(huán)境中移動機(jī)器人導(dǎo)航控制理論與方法

2、》蔡自興1：概述無論是室外環(huán)境下行駛的陸地自主車還是室內(nèi)環(huán)境下運(yùn)動的各種移動機(jī)器人（AutonomousLandVehicle)，都離不開距離探測。而在有源測距儀中，激光測距雷達(dá)的精度相對較高，方向性較好，而且基本不受環(huán)境可見光變化的影響，因此無論在室內(nèi)還是室外環(huán)境下的移動機(jī)器人的導(dǎo)航研究中都得到了廣泛應(yīng)用。激光測距雷達(dá)可以直接獲取距離數(shù)據(jù)，為機(jī)器人的導(dǎo)航提供了便捷有效的環(huán)境描述。2：激光雷達(dá)的分類根據(jù)掃描機(jī)構(gòu)的不同，激光測距雷達(dá)有2D和3D兩種。它們大部分都是靠一個旋轉(zhuǎn)的反射鏡將激光發(fā)射出去并通過測量發(fā)射光和從物體表面反射光之間的時間差來測距。3D激光測距雷達(dá)的反射鏡還附加一定范圍內(nèi)俯仰

3、以達(dá)到面掃描的效果。它們都是直接測距方法。同3D激光測距雷達(dá)相比，2D激光測距雷達(dá)只在一個平面上掃描，結(jié)構(gòu)簡單，測距速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。目前2D激光測距雷達(dá)主要在室內(nèi)的移動機(jī)器人上應(yīng)用較多，因?yàn)樵谑覂?nèi)的結(jié)構(gòu)化環(huán)境下，地面平坦，所有障礙物又都垂直于地面，因此機(jī)器人只要能在平行于地面的平面上獲取環(huán)境信息便己經(jīng)足夠?qū)Ш降男枰：芏嗍覂?nèi)移動機(jī)器人的應(yīng)用，如環(huán)境的地圖生成，機(jī)器人的自定位，避障等等的研究都是基于2D激光測距雷達(dá)的。但是，將2D激光測距雷達(dá)用于越野環(huán)境下的障礙物檢測有相當(dāng)?shù)碾y度。由于越野地形復(fù)雜，高低不平，由此會引起車體行駛時的劇烈顛簸。而2D激光測距雷達(dá)只能是單線掃描，因此不可避免

4、的會引起比較嚴(yán)重的障礙物的漏檢和虛報現(xiàn)象。3：激光雷達(dá)測量時間的技術(shù)激光測距雷達(dá)測量時間差有三種不同的技術(shù):(l)脈沖檢測法:直接測量反射脈沖與發(fā)射脈沖之間的時間差;(2)相干檢測法:通過測量調(diào)頻連續(xù)波的發(fā)射光束和反射光束之間的差頻而測量時間差;(3)相移檢測法:通過測量調(diào)幅連續(xù)波，的發(fā)射光束和反射光束之間的相位差而測量時間差。由于相位差的2兀周期性，因此這一方法測得的只是相對距離，而非絕對距離，4：激光雷達(dá)在ALV中的用途在陸地移動機(jī)器人的導(dǎo)航中，3D激光測距雷達(dá)應(yīng)用得比較多。在移動機(jī)器人中中主要應(yīng)用在以下三個方面:(1)路標(biāo)檢測及地圖匹配(2)越野行駛時建立地形圖(3)障礙物檢測5：舉

5、例LMS291-s05型號的激光雷達(dá)的特點(diǎn)和參數(shù)以LMS291-S05型號激光雷達(dá)為例進(jìn)行分析，該型號是一種二維的激光雷達(dá)，只掃描一個平面的數(shù)據(jù)，其特點(diǎn)是：(1)感知距離遠(yuǎn)，最大可達(dá)80米；覆蓋角度范圍大，最大可達(dá)180度；(2)距離和角度測量精度高，分別可達(dá)5厘米和0.1度；(3)掃描時間短，約為26.6毫秒，可以獲得高車速情況下的實(shí)時測量；(4)具有霧校正功能，對環(huán)境光線變化不敏感，適用于室外環(huán)境。LMS291-S05型號激光雷達(dá)詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)請見表1。其中比較重要的參數(shù)包括角度測量范圍和角度分辨率、掃描周期、系統(tǒng)誤差。角度測量范圍和角度分辨率決定了激光雷達(dá)得到的數(shù)據(jù)量；掃描周期是對定

6、位算法實(shí)時性的評價標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)誤差對整個定位過程的精度有很大影響。表1LMS291-S05型號激光雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)技術(shù)項(xiàng)目參數(shù)值測量距離80m/8m角度測量范圍180°/100°角度分辨率1°/0.5°/0.25°掃描周期13.3ms/26.6ms數(shù)據(jù)傳輸速率500KBd距離測量分辨率10mm系統(tǒng)誤差（距離測量精度）±5cm6：激光雷達(dá)用于智能車定位智能車，也稱為無人自動駕駛車輛，是室外輪式移動機(jī)器人在交通領(lǐng)域的重要應(yīng)用。智能車的關(guān)鍵技術(shù)大致包括定位技術(shù)、車輛控制技術(shù)和安全三個方面。而定位技術(shù)是智能車最基本的環(huán)節(jié)。在眾多車載傳感器中，激光雷達(dá)測量精度高，已經(jīng)成為大部分智能車車載的一種傳感器。N

7、avLab-11智能車上就安裝了激光雷達(dá)。Stanford的Stanley智能車和來自CMU的BOSS智能車都使用了來自德國SICK公司的LMS激光雷達(dá)6.1定位原理基于激光雷達(dá)的智能車定位，其主要原理是采用將智能車的位置傳感器(如里程計、慣性導(dǎo)航單元或者GPS等)提供的信息和外部環(huán)境傳感器(二維激光雷達(dá)等)提供的信息進(jìn)行融合，從而得到智能車的精確定位。之所以這樣做，是因?yàn)閮H僅依靠位置傳感器無法實(shí)現(xiàn)精確定位，里程計的輸出