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单线激光建图

一、单线激光介绍

单线激光雷达

二、建图环境要求

机器人对使用的环境是有一定要求的,下面列举了一些常见的不适合机器人运行的环境,请避免这些情况或做相应的处理。

2.1 环境的材质

以下环境材质会对机器人的建图及定位导航造成影响:

  • 机器人的激光雷达无法正确扫描表面呈镜面反射的物体(如镜子、光滑的金属表面)。

下面两张图为激光雷达的原始数据在普通材质和镜面不锈钢面板的显示。可以看到,普通材质基本呈一个平面,而镜面不锈钢面板数据杂乱,无法看出这是一个平面。

  • 机器人的激光雷达无法正确扫描透明后半透明的物体(如玻璃、部分毛玻璃等)。

  • 机器人的激光雷达无法正确扫描黑色的物体,黑色将吸收所有光线,使激光雷达的有效距离降低甚至失效。

如果遇到以上三种情况,需要在环境中的机器人激光雷达所在平面黏贴 3M 反光条,用于遮挡镜面、玻璃或黑色物体。

2.2 环境的轮廓

以下环境会对机器人的建图及定位导航造成影响:

  1. 非常空旷的环境,有较多空旷区域的范围大于激光雷达的有效距离,即机器人在这些空旷区域里几乎扫描不到有效的环境特在。

解决方法:使用有效距离更大的激光雷达

  1. 非常杂乱的环境,机器人无法获得良好的环境轮廓。

解决方法:整理环境,移除无用的物体

  1. 有较多区域极其相似的环境,机器人无法根据环境轮廓辨别位置。

解决方法:在环境中随机增加一些有特征的标志物

  1. 没有特征的长廊环境,长廊的两边墙面没有任何可参照物或者参照物非常有规律从而无法获得有效的特征。

解决方法:在环境中随机增加一些有特征的标志物

  1. 极易变化的环境,短时间内就会发生较大改变的环境将使机器人无法构建出正常的地图,或者使已构建的地图失去可参照性。

解决方法:避免或减少环境发生较大的变化

三、建图操作

3.1 普通建图

如果待建图的场景都位于室内,就可以分类为普通建图。对于场景较小的场景来说,建图的过程比较随意,只需保证回到起点即可。当场景比较大的时候,建图的过程就需要一些策略。

  • 控制车辆走“回”字;

  • 先整体构建场景轮廓,再逐个房间完善;

3.2 RTK 地图构建

RTK 介绍参见下文。
室外 RTK 定位

RTK 建图主要用于场景涉及室内外,并且室外场景区域较大,或者纯室外大场景。通常如果激光最远探测距离无法完全覆盖室外环境就可以将场景分类为大场景。

RTK 数据状态

正确启动接收机设备后,可通过 Roboshop 软件最下方的 GNSS 状态灯查看当前状态。该指示灯有三种状态:

  • 红色:表示没有收到 RTK 数据。通常当车体位置室内环境,或者在室外环境但是没有与基站服务正常通信。
  • 绿色闪烁:表示与基站服务通信正常,正在收敛到厘米级定位。此时将车体停放在室外空旷场地,可快速收敛。通常有轻微楼体遮挡,可在 1-2 分钟内收敛。
  • 绿色常亮:表示当前已处于厘米级定位状态,只有在该状态下才可以在室外环境建出理想的地图。

建图过程

这里主要说明下先在室内建图,又开出室外建图的场景。建图前确保 GNSS 插件正常启用,并与基站服务正常连接(无任何警告消息弹出)。启动建图在室内扫图后,将车体开至室外空旷处停好,等待 GNSS 状态灯变为绿色常亮。注意下图中原点的位置在室内扫图开始的位置。在 GNSS 状态灯变为绿色常亮后,继续进行室外扫图。扫图的第一个阶段需要将室内地图与 RTK 地图进行配准,该阶段建议车体行进一段 "L" 路线,行驶过程中尽量保证车体走直线。下图中的绿色轨迹就是当前选取的用作配准的轨迹。

通常行进 5-10m 可以完成配准阶段,注意此过程需尽可能保证 GNSS 状态始终为常绿。配准完成后,地图会自动旋转平移,如下图所示,地图的原点会变更为车体第一次 GNSS 变为常绿的地点。

随后正常扫图即可,绿色轨迹将始终显示,如下图所示。建图过程中,不要求 GNSS 状态一直常绿,表现为没有绿色覆盖的轨迹。在 GNSS 状态常绿的时候,尽可能走直线,可有效提高建图精度。

最近更新 2022/11/28
文章内容

一、单线激光介绍

二、建图环境要求

2.1 环境的材质

2.2 环境的轮廓

三、建图操作

3.1 普通建图

3.2 RTK 地图构建

RTK 数据状态

建图过程