激光雷達數據分析

激光雷達數據分析

既然要做一個基於gmapping的小車，那麼激光雷達就是最重要的傳感器之一，對應的激光雷達掃描信息就很重要了。激光雷達沒什麼神祕的，本質上就是一個測距傳感器，只不過由於加上旋轉，就可以測一個面上的距離數據（也就是360°），在掃描區域中激光雷達在每個角度分辨率對應位置解析出的距離值會被依次連接起來，這樣，通過極座標表示就能非常直觀地看到周圍物體的切面輪廓。

激光雷達通常有四個性能衡量指標：測距分辨率、掃描頻率（有時也用掃描週期）、角度分辨率及可視範圍。測距分辨率衡量在一個給定的距離下測距的精確程度，通常與距離真實值相差在5-20mm；掃描頻率衡量激光雷達完成一次完整掃描的快慢，通常在10Hz及以上；角度分辨率直接決定激光雷達一次完整掃描能返回多少個樣本點。具體數據根據不同雷達而有一些差距（錢越多，越牛逼）。

下面以我買的一款激光雷達爲例，當然我買的可以說是我能找到的最便宜的激光雷達了，但也足夠了。

買激光雷達一般都會提供驅動，我們從ros的角度來講激光雷達，而不是激光雷達的最底層數據。在ros中，激光雷達的消息一般是：sensor_msgs/LaserScan

現在我們安裝了一個激光雷達，並啓動了一個可以發佈激光雷達信息的節點,併發布了激光雷達掃描信息的topic/sacn（當然也可以直接下載數據集並rosbag play *.bag）

輸入：

rosmsg show sensor_msgs/LaserScan

我們可以看到LaserScan的消息結構：

std_msgs/Header header   # Header也是一個結構體,包含了seq,stamp,frame_id,其中seq
                         # 指的是掃描順序增加的id,stamp包含了開始掃描的時間和與開始掃
                         # 描的時間差,frame_id是掃描的參考系名稱.注意掃描是逆時針從正前方開始掃描的.   
　　uint32 seq
　　time stamp           
　　string frame_id 　　  # frame在ROS中作用至關重要，消息將和tf綁定纔可以讀取數據，
　　                     # 在這裏作爲通用可配置，暫定內容爲：laser，用戶可自定義設置。                                                           
float32 angle_min        # 開始掃描的角度(rad)
float32 angle_max        # 結束掃描的角度(rad)
float32 angle_increment  # 每一次掃描增加的角度(rad)

float32 time_increment   # 測量的時間間隔(second)
float32 scan_time        # 掃描的時間間隔(second)

float32 range_min        # 距離最小值(m)
float32 range_max        # 距離最大值(m)

float32[] ranges         # 距離數組(m) (長度360)  (Note: values < range_min or > range_max should be discarded)
float32[] intensities    # 與設備有關,強度數組(長度360)

frame_id：frame在ROS中作用至關重要，消息將和tf綁定纔可以讀取數據，在這裏作爲通用可配置，暫定內容爲：laser，用戶可自定義設置。

當然只是這些消息結構可能沒有什麼實際感覺，那麼，下面是截取的一部分消息：

header: 
  seq: 278
  stamp: 
    secs: 1547376975
    nsecs: 935883993
  frame_id: "laser"
angle_min: 0.0
angle_max: 6.26573181152
angle_increment: 0.0174532923847
time_increment: 2.04363772127e-07
scan_time: 0.000124048819998
range_min: 0.15000000596
range_max: 5.0
ranges: [0.7620000243186951, 0.7904999852180481, 0.7797499895095825, 0.7885000109672546, 0.7919999957084656, 
0.78125, 0.781000018119812, 0.7797499895095825, 0.7792500257492065, 0.7795000076293945, 0.7792500257492065,
0.7797499895095825, 0.78125, 0.781499981880188, 0.7825000286102295, 0.7847499847412109, 0.7872499823570251,
0.7877500057220459, 0.7914999723434448, 0.7944999933242798, 0.8209999799728394, 0.875249981880188, 
1.3257499933242798, 1.2962499856948853, 1.2345000505447388, inf, 1.1545000076293945, 1.1077500581741333,
1.0640000104904175, inf, 1.006250023841858, 0.968999981880188, 0.9367499947547913, 0.9202499985694885,
0.8930000066757202, 0.8657500147819519, 0.8517500162124634, 0.828499972820282, 0.8044999837875366,
0.7954999804496765, 0.7762500047683716, 0.7622500061988831, 0.768750011920929, 0.7954999804496765,
0.7979999780654907, 0.800000011920929, 0.8142499923706055, 0.8705000281333923, 0.8557500243186951,
.....................................共360個........................................
 0.9142500162124634, 0.7097499966621399, 0.7072499990463257, 0.7037500143051147, 0.7354999780654907,
0.7257500290870667, 0.7300000190734863, 0.7409999966621399, 0.7447500228881836, inf, 0.5427500009536743, 
0.5322499871253967, 0.5317500233650208, 0.5427500009536743, 0.5522500276565552, 
0.5609999895095825, 0.578249990940094, 0.5962499976158142, 0.6039999723434448, 0.6284999847412109,
0.6422500014305115, 0.6552500128746033, 0.6819999814033508, 0.715749979019165]
intensities: [160.0, 158.0, 161.0, 159.0, 159.0, 147.0, 156.0, 161.0, 161.0, 161.0, 161.0, 161.0, 161.0, 161.0, 161.0, 
160.0, 160.0, 160.0, 159.0, 159.0, 159.0, 158.0, 145.0, 143.0, 144.0, 0.0, 147.0, 154.0, 146.0, 0.0, 155.0, 157.0, 154.0,
158.0, 157.0, 156.0, 157.0, 157.0, 159.0, 158.0, 157.0, 160.0, 159.0, 161.0, 161.0, 66.0, 64.0, 160.0, 162.0, 158.0, 
160.0, 161.0, 159.0, 161.0, 160.0, 161.0, 160.0, 160.0, 159.0, 158.0, 160.0, 162.0, 161.0, 160.0, 162.0, 159.0, 159.0, 
160.0, 162.0, 161.0, 159.0, 159.0, 160.0, 159.0, 158.0, 159.0, 158.0, 159.0, 159.0, 159.0, 157.0, 155.0, 154.0, 160.0,
160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0,
159.0, 160.0, 160.0, 160.0, 160.0, 159.0, 160.0, 160.0, 103.0, 160.0, 0.0, 158.0, 157.0, 159.0, 158.0, 158.0, 153.0,
157.0, 157.0, 155.0, 153.0, 158.0, 159.0, 159.0, 161.0, 159.0, 161.0, 159.0, 160.0, 159.0, 159.0, 160.0, 160.0, 160.0, 
159.0, 161.0, 160.0, 111.0, 157.0, 160.0, 161.0, 162.0, 160.0, 156.0, 0.0, 0.0, 68.0, 158.0, 160.0, 161.0, 161.0, 160.0,
162.0, 78.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 155.0, 162.0, 162.0, 161.0, 106.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 62.0, 69.0, 73.0, 89.0,
.....................................共360個........................................
95.0, 103.0, 113.0, 123.0, 126.0, 143.0, 129.0, 118.0, 90.0, 63.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 66.0, 124.0, 147.0, 158.0, 160.0,
160.0, 158.0, 156.0, 154.0, 146.0, 131.0, 114.0, 114.0, 101.0, 89.0, 88.0, 78.0, 0.0, 74.0, 72.0, 160.0, 159.0, 159.0,
159.0, 161.0, 161.0, 160.0, 73.0, 69.0, 76.0, 76.0, 78.0, 78.0, 75.0, 82.0, 75.0, 75.0, 84.0, 80.0, 72.0, 105.0, 71.0,
159.0, 157.0, 64.0, 156.0, 157.0, 158.0, 160.0, 0.0, 157.0]