清远桥梁检测车出租， 三水桥梁检测车出租， 鼎湖桥梁检测车出租      桥梁检测车路面识别系统中的激光雷达，惯性测量单元和立体相机的功能？      桥梁检测车在高速上行驶时的最高时速可达120km/h，所以需要迅速且提前对路面状况进行探测，以告知驾驶员或车载计算机对车辆状态进行调节。常用的探测路面高程变化的仪器有毫米波雷达，激光测距仪，立体相机，超声波雷达，三维激光雷达等，毫米波雷达抗污能力强，穿透烟、雾、灰尘的能力强，但无法对小型障碍物进行精确建模，且探测范围较窄，探测距离受到频段损耗的制约；激光测距仪一般为单点激光，探测范围窄，不适用于对整个路面路况的识别；立体相机通过左右目相机成像的视差可计算深度，但是需要消耗大量的计算资源，且探测范围窄；综合考虑各个传感器的特点，选用三维激光雷达作为路面信息采集的传感器。考虑到桥梁检测车在乡道等路面状况较差的路面上行驶时，由振动和姿态变化产生的误差难以消除，且为了对路面状况进行重构，需要将路面信息转换至世界坐标系下，需要引入里程计，惯性测量单元可以较准确的测量车辆姿态角的变化，但是在计算车辆行驶位移时，由于惯性测量单元只能测量线加速度，所以需要进行两次积分求位移，这会增大累积误差；相机可通过图像匹配计算视觉里程计，通过融合视觉里程计来降低惯性测量单元里程计的误差。下面对所选硬件进行介绍。

           1 ，激光雷达简介：激光雷达Li DAR（Light Dection And Ranging）被认为是一种精度高，范围广，扫描速率快的主动探测环境的仪器，且使用安全，简便。激光雷达发射激光来实现检测和测距，常用的是飞行时间法（Time of fligth）技术，即通过激光发射和接收的相位差来计算光源到物体的距离。三维激光雷达的数据被称为点云（Point Cloud），点云数据一般包括三维坐标，时间戳，是否存在无效值的布尔值等（bool）。激光雷达按照探测维度的不同可分为二维激光雷达与三维激光雷达：二维激光雷达是由单线激光和高速旋转装置组成的，扫描范围为一个平面，主要生产商为SICK；三维激光雷达可分为两种，一种是由多线激光和高速旋转装置组成的机械式三维激光雷达，常见的有4 线，16 线，32 线和64 线，可大角度扫描三维环境，另一种为固态激光雷达，固态激光雷达目前的实现方式有微机电系统、面阵闪光技术和光学相控阵（optical phased array, OPA）技术。作为世界上使用范围最广的三维激光雷达生产商，velodyne 的产品涉及机械式16 线，32 线，64 线和固态激光雷达。

           本文选用的是速腾聚创公司生产的16 线激光雷达Rslidar-16，该产品采用Time of Flight 法测距，量程可达150m。线束16 线水平角分辨率0.1°——0.4°。波长905 nm 。转速300——1200 rpm。激光等级Class1 。输入电压9——32 VDC。精度±2 cm 。产品功率9 w。测距20 cm——150 m。 防护安全级别IP67。 参数数值出点数——300,000 pts/s 。操作温度-30°——+60°C。垂直视场角﹢15——﹣15°。规格H82.7 mm*109mm。垂直角分辨率2.0°。重量0.84 kg。水平视场角360°。采集数据三维空间坐标，反射率2.1。   

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          2， 惯性测量单元简介： 惯性测量单元是利用加速度计，陀螺仪来测量被测物体的加速度和角速度，将角速度进行积分则可得出欧拉角。本系统需要将三维激光雷达由于车体姿态变化而产生的误差用惯性测量单元进行消除。本系统选用MOOG 公司的NAC440 系列惯性导航系统，惯性导航系统除了包含惯性测量单元外，还可接入GPS 信号，降低由惯性测量单元产生的累积误差，NAV440 系列惯性导航系统。 NAV440 欧拉角精度<0.2°欧拉角分辨率<0.02°线加速度精度< 0.5 mg线加速度分辨率< 0.5 mg角速度精度< 10 °/hr角速度分辨率< 0.02 °/sec使用温度-40——+71 ℃安全防护等级IP66规格7.62 x 9.53 x 7.62 cm。 

           3，立体相机简介：相机作为传感器按照工作原理可分为单目相机（Monocular）、立体相机（Stereo）和深度相机（RGB-D）。单目相机的本质为针孔相机，一般成本较低，结构较简单，但由于不能计算环境距离相机的尺度，故使用较少。立体相机由两个单目相机构成，两个单目相机水平放置，已知其间距，称之为基线（Baseline），根据同一物体在左右目相机成像的差别，可求出视差（Disparty），然后根据视差可求出物体到相机的距离，即为该物体的深度，由于计算量大，通常需要图形处理单元GPU 进行计算。深度相机通常由相机，激光发射器和接收器组成，通过红外结构光（Structured Light）或飞行时间法测量每个像素的距离，可得到物体距离和颜色，但是由于使用的红外光容易受到日光的影响，所以深度相机不宜在室外使用。本系统需要在室外求得相机的位姿变化进而求出三维激光雷达的位姿变化，需要被测物的深度信息，故选用Stereo Labs 生产的ZED 立体相机。

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