通过gazebo对 livox mid360 激光雷达进行仿真

livox 介绍

览沃科技有限公司（Livox）成立于2016年。为了革新激光雷达行业，Livox致力于提供高性能、低成本的激光雷达传感器。通过降低使用门槛和生产成本，Livox将激光雷达技术集成到更多产品和应用之中，从而为自动驾驶、智慧城市、测绘、移动机器人等行业带来创新性改变。Livox产品已销往包括美国、加拿大、中国、日本和欧盟在内的 26 个国家和地区。

面向智能移动机器人市场，Livox 推出最新一代 3D 激光雷达 Mid-360，开启混合固态激光雷达 360° 立体感知新篇章。凭借小巧体积，Mid-360 的安装布置更加灵活。同时，Mid-360 充分考虑了移动机器人对导航、避障等升维感知的需求，兼容室内外场景，赋能移动机器人进入空间智能感知新时代。 但是这款产品官网一直购买不到， 本篇博客 在 gazebo 中 可实现对该激光雷达的仿真 。

传统激光雷达普遍采用机械扫描方式，扫描路径随时间重复。而Livox 激光雷达采用了独特的扫描⽅式，扫描路径不会重复。在非重复扫描方式中，视场中被激光照射到的区域面积会随时间增大，这意味着视场覆盖率随时间推移而显著提高，可减小视场内物体被漏检的概率，有助于探测视场中的更多细节。

下图中给出了一个直观的例子。（a）图由于采用了非重复扫描方式，随着时间的积累，视场覆盖率逐渐升高。而（b）图，由于扫描每次都是重复的，视场覆盖率几乎没有提升。

在gazebo的默认的lidar插件，属于传统激光雷达机械扫描方式，如法实现livox的非重复式扫描。 本篇博客在gazebo 中，对livox的几款雷达进行了仿真测试。

安装

github地址：https://github.com/Livox-SDK/livox_laser_simulation

下载代码

git clone https://github.com/Livox-SDK/livox_laser_simulation

正克隆到 ‘livox_laser_simulation’…
remote: Enumerating objects: 74, done.
remote: Counting objects: 100% (37/37), done.
remote: Compressing objects: 100% (23/23), done.
remote: Total 74 (delta 21), reused 14 (delta 14), pack-reused 37
展开对象中: 100% (74/74), 69.90 MiB | 1.14 MiB/s, 完成.


下载完毕后，拷入ros的工作空间

在ubutun20.04 的系统下gazebo是11版本，github上的是针对ubuntu18.04 gazebo9的，需要将CMakeLists.txt文件中的
第5行

add_compile_options(-std=c++11)
改为
add_compile_options(-std=c++17)

进行编译
出现报错

In file included from /home/jk-jone/jone_ws/src/livox_laser_simulation/src/livox_ode_multiray_shape.cpp:14:
/home/jk-jone/jone_ws/src/livox_laser_simulation/include/livox_laser_simulation/livox_ode_multiray_shape.h:10:10: fatal error: ignition/math4/ignition/math.hh: 没有那个文件或目录
10 | #include
| ^~~~~~~~~
compilation terminated.


报错的原因是 找不到 ignition/math4/ignition 路径下的 math.hh文件

这个要看是没装 ignition这个库 还是版本不对的原因

在计算机中搜索 ignition

搜到该文件夹说明是有装的，那可能版本不对，进入该文件夹

这里有的math6 而不是代码中的 math4 ,所以找不对，再进入math6文件夹下，看ignition文件夹下是否有math.hh文件是否有，一般都是有的


那解决那个问题，只需要把代码中的路径改对就行

到报错的代码文件 _include/livox_laser_simulation/livox_ode_multiray_shape.h_
第10行

#include <ignition/math4/ignition/math.hh>
改为：
#include <ignition/math6/ignition/math.hh>

到报错的代码文件 _src/livox_ode_multiray_shape.cpp_
第15行

#include <ignition/math4/ignition/math.hh>
改为：
#include <ignition/math6/ignition/math.hh>

再次编译
则正常完成

验证

该功能包默认有一个启动文件 _launch/livox_simulation.launch_
直接启动即可

roslaunch livox_laser_simulation livox_simulation.launch

gazebo中加载了一个工厂的环境

地上有个小的机器人，上面有个livox mid40的模型

rivz中有livox的点云

rostopic 中有个 scan的话题，就是点云的话题名称

更换环境

将_launch/livox_simulation.launch_ 文件中的第三行，的world文件换成自己的即可

<arg name="world" default="$(find rotors_gazebo)/worlds/basic.world" />

环境和对应的点云也会随之改变

更换livox激光雷达型号

默认的launch文件加载的是 livox avia 的型号

是这一款

价格 9999。 经过上述操作就可以在仿真软件中模拟万元的半固态激光雷达了
这款雷达的参数如下：

所以看 _urdf/livox_avia.xacro_ 文件中的参数，基本与之是匹配的

  <xacro:property name="laser_min_range" value="0.1"/>
  <xacro:property name="laser_max_range" value="200.0"/>
  <xacro:property name="horizontal_fov" value="70.4"/>
  <xacro:property name="vertical_fov" value="77.2"/>
  <xacro:property name="ros_topic" value="scan"/>
  <xacro:property name="samples" value="24000"/>
  <xacro:property name="downsample" value="1"/>

livox 还有一款雷达最近很火 ，mid 360 。
就是这一款

价格3999，但是官网一直没有货

这款雷达的参数如下：

是一个360°的，垂直视场角接近60°，并且质量很轻，体积很小

文件 _urdf/livox_mid360.xacro_ 中 的参数如下：

  <xacro:property name="laser_min_range" value="0.1"/>
  <xacro:property name="laser_max_range" value="200.0"/>
  <xacro:property name="ros_topic" value="scan"/>
  <xacro:property name="samples" value="24000"/>
  <xacro:property name="downsample" value="1"/>

                <horizontal>
                <samples>100</samples>
                <resolution>1</resolution>
                <min_angle>${0}</min_angle>
                <max_angle>${2*M_PI}</max_angle>
                </horizontal>
                <vertical>
                <samples>360</samples>
                <resolution>1</resolution>
                <min_angle>${-7.22/180*M_PI}</min_angle>
                <max_angle>${55.22/180*M_PI}</max_angle>
                </vertical>

水平一圈是100个点，垂直方向，视场是 -7.22 到55.22 ，360个点
和实际还是有点不一样的，可以自行安装实际修改

如果想更换仿真中的livox雷达型号，将_launch/livox_simulation.launch_文件中的 第7行

<arg name="livox_sensor" default="$(find livox_laser_simulation)/urdf/livox_avia.xacro" />
改为
<arg name="livox_sensor" default="$(find livox_laser_simulation)/urdf/livox_mid360.xacro" />

点云成了 mid360对应的形式。

但是机器人上的雷达外形没有改变，因为加载都是 livox_mid40.dae ，该仿真包里没有配备mid360对应的dae文件，所以外形不能改，不过这个问题对于仿真跑算法不影响。

除了以上测试的 avia 和 mid360外，还有其它型号如：

  • HAP
  • horizon
  • mid40
  • mid70
  • tele