YDLIDAR GS2 UDVIKLING Lineær Array Solid LiDAR-sensor
ARBEJDSMEKANISME
Mode
YDLIDAR GS2 (herefter benævnt GS2) systemet har 3 arbejdstilstande: inaktiv tilstand, scanningstilstand, stoptilstand.
- Inaktiv tilstand: Når GS2 er tændt, er standardtilstanden inaktiv tilstand. I inaktiv tilstand virker GS2's afstandsenhed ikke, og laseren er ikke lys.
- Scanningstilstand: Når GS2 er i scanningstilstand, tænder afstandsenheden laseren. Når GS2 begynder at arbejde, samplæser det eksterne miljø og udsender det i realtid efter baggrundsbehandling.
- Stoptilstand: Når GS2 kører med en fejl, såsom at tænde for scanneren, laseren er slukket, motoren roterer ikke osv. GS2 vil automatisk slukke for afstandsmåleren og give fejlkoden tilbage.
Måleprincip
GS2 er en kortrækkende solid-state lidar med en rækkevidde på 25-300 mm. Det er hovedsageligt sammensat af en linjelaser og et kamera. Efter en-linje laseren udsender laserlyset, opfanges det af kameraet. I henhold til laserens og kameraets faste struktur, kombineret med princippet om trianguleringsafstandsmåling, kan vi beregne afstanden fra objektet til GS2. I henhold til kameraets kalibrerede parametre kan vinkelværdien af det målte objekt i lidar-koordinatsystemet kendes. Som et resultat har vi fået de komplette måledata for det målte objekt.
Punkt O er oprindelsen af koordinater, det lilla område er vinklen af view af det højre kamera, og det orange område er vinklen på view af venstre kamera.
Med mod-tegnsætningen som koordinatorigin er fronten retningen af koordinatsystemet 0 grader, og vinklen øges med uret. Når punktskyen udlæses, er rækkefølgen af dataene (S1~S160) L1~L80, R1~R80. Vinklen og afstanden beregnet af SDK er alle repræsenteret i koordinatsystemet med uret.
SYSTEMKOMMUNIKATION
Kommunikationsmekanisme
GS2 kommunikerer kommandoer og data med eksterne enheder gennem den serielle port. Når en ekstern enhed sender en systemkommando til GS2, løser GS2 systemkommandoen og returnerer en tilsvarende svarmeddelelse. I henhold til kommandoindholdet skifter GS2 den tilsvarende arbejdsstatus. Baseret på indholdet af meddelelsen kan det eksterne system parse meddelelsen og indhente svardata.
Systemkommando
Det eksterne system kan indstille den tilsvarende arbejdsstatus for GS2 og sende tilsvarende data ved at sende relaterede systemkommandoer. Systemkommandoer udstedt af GS2 er som følger:
SKEMA 1 YDLIDAR GS2 SYSTEMKOMMANDO
| Systemkommando | Beskrivelse | Skift af tilstand | Svartilstand |
| 0×60 | Indhentning af enhedens adresse | Stoptilstand | Enkelt svar |
| 0×61 | Indhentning af enhedsparametre | Stoptilstand | Enkelt svar |
| 0×62 | Indhentning af versionsoplysninger | Stoptilstand | Enkelt svar |
| 0×63 | Begynd at scanne og udlæse punktskydata | Scanningstilstand | Kontinuerlig respons |
| 0x64 | Stop enhed, stop scanning | Stoptilstand | Enkelt svar |
| 0x67 | Blød genstart | / | Enkelt svar |
| 0×68 | Indstil seriel port baudrate | Stoptilstand | Enkelt svar |
| 0×69 | Indstil kanttilstand (anti-støjtilstand) | Stoptilstand | Enkelt svar |
Systemmeddelelser
Systemmeddelelsen er en svarmeddelelse, som systemet sender tilbage baseret på den modtagne systemkommando. Ifølge forskellige systemkommandoer er svartilstanden og svarindholdet i systemmeddelelsen også forskellige. Der er tre slags svartilstande: intet svar, enkelt svar, kontinuerligt svar.
Intet svar betyder, at systemet ikke returnerer nogen beskeder. Et enkelt svar angiver, at systemets beskedlængde er begrænset, og svaret slutter én gang. Når systemet er kaskadekoblet med flere GS2-enheder, vil nogle kommandoer modtage svar fra flere GS2-enheder efter hinanden. Kontinuerlig respons betyder, at systemets beskedlængde er uendelig og skal sende data kontinuerligt, f.eks. når man går ind i scanningstilstand.
Beskederne med enkeltsvar, flere svar og kontinuerlige svar bruger den samme dataprotokol. Indholdet af protokollen er: pakkehoved, enhedsadresse, pakketype, datalængde, datasegment og kontrolkode og udsendes gennem det hexadecimale system med serielle porte.
SKEMA 2 YDLIDAR GS2 SKEMATISK DIAGRAM AF SYSTEMBESKEDDATAPROTOKOL
| Pakkehoved | Enhedens adresse | Pakketype | Svarlængde | Datasegment | Tjek kode |
| 4 bytes | 1 byte | 1 byte | 2 bytes | N bytes | 1 byte |
Byte offset
- Pakkeoverskrift: Meddelelsespakkehovedet til GS2 er mærket 0xA5A5A5A5.
- Enhedsadresse: GS2 enhedsadresse, i henhold til antallet af kaskader, er opdelt i: 0x01, 0x02, 0x04;
- Pakketype: Se diagram 1 for typer af systemkommandoer.
- Svarlængde: Repræsenterer længden af svaret
- Datasegment: Forskellige systemkommandoer reagerer på forskelligt dataindhold, og deres dataprotokoller er forskellige.
- Tjek kode: tjek kode.
Note: GS2-datakommunikationen anvender small-endian-tilstanden, lav orden først.
DATAPROTOKOL
Hent kommandoen Device Address
Når en ekstern enhed sender denne kommando til GS2, returnerer GS2 en enhedsadressepakke, meddelelsen er:
I kaskade, hvis N enheder (op til 3 understøttede) er trådet, returnerer kommandoen N svar ved 0x01, 0x02, 0x04, svarende til henholdsvis 1-3 moduler.
Definition: Adressen på modul 1 er 0x01, modul 2 er 0x02, og modul 3 er 0x04.
Hent versionsinformationskommando
Når en ekstern enhed sender en scanningskommando til GS2, returnerer GS2 sin versionsinformation. Svarbeskeden er:
I tilfælde af kaskade, hvis N (maks. 3) enheder er forbundet i serie, vil denne kommando returnere N svar, hvor adressen er adressen på den sidste enhed.
Versionsnummeret er 3 bytes længde, og SN nummeret er 16 bytes længde.
Hent enhedsparameterkommando
Når en ekstern enhed sender denne kommando til GS2, returnerer GS2 dens enhedsparametre, og meddelelsen er:
I kaskade, hvis N enheder (op til 3 understøttede) er trådet, returnerer kommandoen N svar, svarende til parametrene for hver enhed.
K og B modtaget af protokollen er af typen uint16, som skal konverteres til flydende type og derefter divideres med 10000, før de erstattes i beregningsfunktionen.
- d_compensateK0 = (float)K0/10000.0f；
- d_compensateB0 = (float)B0/10000.0f；
- d_compensateK1 = (float)K1/10000.0f；
- d_compensateB1 = (float)B1/10000.0f；
Bias er af typen int8, som skal konverteres til flydende type og divideres med 10, før den erstattes i beregningsfunktionen.
- bias = (float)Bias /10；
Kommando
Scan kommando
Når en ekstern enhed sender en scanningskommando til GS2, går GS2 i scanningstilstand og tilbagefører løbende punktskydata. Meddelelsen er: Kommando sendt: (Send adresse 0x00, kaskade eller ej, vil starte alle enheder)
Kommando modtaget: (I overlappende tilfælde returnerer denne kommando kun ét svar, og adressen er den største adresse, f.eksample: No.3-enhed er kaskadekoblet, og adressen er 0x04.)
Datasegmentet er de punktsky-data, der scannes af systemet, og som sendes til den serielle port i hexadecimal til den eksterne enhed i henhold til følgende datastruktur. Datalængden af hele pakken er 322 bytes, inklusive 2 bytes miljødata og 160 afstandspunkter (S1-S160), som hver er 2 bytes, de øverste 7 bits er intensitetsdata, og de nederste 9 bits er afstandsdata . Enheden er mm.
Stop kommando
Når systemet er i scanningstilstand, har GS2 sendt punktskydata til omverdenen. For at deaktivere scanningen på dette tidspunkt skal du sende denne kommando for at stoppe scanningen. Efter at have sendt stopkommandoen, vil modulet svare på svarkommandoen, og systemet går straks i standby-dvaletilstand. På dette tidspunkt er enhedens afstandsenhed i lavt strømforbrugstilstand, og laseren er slukket.
- Kommando afsendelse: (send adresse 0x00, uanset om det er cascading eller ej, vil alle enheder blive lukket).
I tilfælde af cascading, hvis N (maks. 3) enheder er forbundet i serie, vil denne kommando kun returnere et svar, hvor adressen er adressen på den sidste enhed, f.eks.ample: hvis 3 enheder er kaskadekoblet, er adressen 0x04.
Indstil kommandoen Baud Rate
Når den eksterne enhed sender denne kommando til GS2, kan output-baudraten for GS2 indstilles.
- Kommando sendt: (afsendelsesadresse 0x00, understøtter kun indstilling af baudhastigheden for alle kaskadede enheder til at være den samme), meddelelsen er:
Blandt dem er datasegmentet baudrate-parameteren, inklusive fire baudrater (bps), henholdsvis: 230400, 512000, 921600, 1500000 svarende til kode 0-3 (bemærk: tre-moduls seriel forbindelse skal være ≥921600, standard er 921600).
I tilfælde af cascading, hvis N enheder (maksimalt understøttet 3) enheder er forbundet i serie, vil kommandoen returnere N svar, svarende til parametrene for hver enhed, og adresserne er: 0x01, 0x02, 0x04.
- Efter indstilling af baudhastigheden, skal du blød genstarte enheden.
Indstil Edge-tilstanden (stærk anti-jamming-tilstand)
Når den eksterne enhed sender denne kommando til GS2, kan anti-jamming-tilstanden for GS2 indstilles.
- Kommandoafsendelse: (afsendeadresse, kaskadeadresse), beskeden er:
kommando modtagelse
Adresse er adressen på det modul, der skal konfigureres i kaskadelinket. Mode=0 svarer til standardtilstanden, Mode=1 svarer til kanttilstanden (beholderen vender opad), Mode=2 svarer til kanttilstanden (beholderen vender nedad). I kanttilstanden er den faste output af lidar 10HZ, og filtreringseffekten af omgivende lys vil blive forbedret. Mode=0XFF betyder læsning, lidaren vender tilbage til den aktuelle tilstand. Lidar fungerer som standard i standardtilstand.
- Indstil modul 1: Adresse =0x01
- Indstil modul 2: Adresse =0x02
- Indstil modul 3: Adresse =0x04
System Reset Kommando
Når en ekstern enhed sender denne kommando til GS2, vil GS2 starte en blød genstart, og systemet vil nulstille og genstarte.
Kommandoafsendelse: (afsenderadresse, kan kun være den nøjagtige sammenkædede adresse: 0x01/0x02/0x04)
Adresse er adressen på det modul, der skal konfigureres i kaskadelinket.
- Nulstil modul 1: Adresse =0x01
- Nulstil modul 2: Adresse =0x02
- Nulstil modul 3: Adresse =0x04
DATAANALYSE
SKEMA 3 DATASTRUKTUR BESKRIVELSE
| Tilfreds | Navn | Beskrivelse |
| K0(2B) | Enhedsparametre | (uint16) Den venstre kameravinkelparameter k0 koefficient (se afsnit 3.3) |
| B0(2B) | Enhedsparametre | (uint16) Den venstre kameravinkelparameter k0 koefficient (se afsnit 3.3) |
| K1(2B) | Enhedsparametre | (uint16) Den højre kameravinkelparameter k1-koefficient (se afsnit 3.3) |
| B1(2B) | Enhedsparametre | (uint16) Den højre kameravinkelparameter b1 koefficient (se afsnit 3.3) |
| BIAS | Enhedsparametre | (int8) Den aktuelle kameravinkelparameter bias-koefficient (se afsnit 3.3) |
| ENV(2B) | Miljødata | Omgivende lysintensitet |
| Si(2B) | Afstandsmålingsdata | De nederste 9 bits er afstanden, de øverste 7 bits er intensitetsværdien |
- Afstandsanalyse
Formel for afstandsberegning: Afstand = (_ ≪ 8|_) &0x01ff, enhed er mm.
Styrkeberegning: Kvalitet = _ ≫ 1 - Vinkelanalyse
Retningen af laseremissionen tages som fronten af sensoren, projektionen af lasercirkelcentret på PCB-planet tages som udgangspunkt for koordinaterne, og det polære koordinatsystem etableres med PCB-planets normallinje som 0-graders retningen. Ved at følge retningen med uret øges vinklen gradvist.
For at konvertere de originale data transmitteret af Lidar til koordinatsystemet i ovenstående figur kræves en række beregninger. Konverteringsfunktionen er som følger (for detaljer, se venligst SDK):
Tjek kodeanalyse
Kontrolkoden bruger enkeltbyte-akkumulering til at kontrollere den aktuelle datapakke. Selve fire-byte-pakkehovedet og kontrolkoden deltager ikke i kontroloperationen. Tjekkodeløsningsformlen er: 
- CheckSum = ADD1()
- = 1,2, … ,
ADD1 er den kumulative formel, det betyder at akkumulere tallene fra sænket 1 til ende i elementet.
OTA OPGRADERING
Opgrader arbejdsgang
Send protokol
SKEMA 4 OTA DATAPROTOKOLFORMAT (LILLE ENDIAN)
| Parameter | Længde (BYTE) | Beskrivelse |
| Pakke_Header | 4 | Datapakkeheader, fast som A5A5A5A5 |
| Device_Address | 1 | Angiver enhedens adresse |
| Pakke_ID | 1 | Datapakke-id (datatype) |
| Data_Len | 2 | Datalængde af datasegment, 0-82 |
| Data | n | Data, n = Data_Len |
| Check_Sum | 1 | Checksum, checksummen af de resterende bytes efter at headeren er fjernet |
SKEMA 5 OTA-OPGRADERINGSINSTRUKTIONER
| Instruktionstype | Pakke_ID | Beskrivelse |
| Start_IAP | 0x0A | Send denne kommando for at starte IAP efter tænding |
| Running_IAP | 0x0B | Kør IAP, send pakker |
| Complete_IAP | 0x0C | Slut på IAP |
| ACK_IAP | 0x20 | IAP-svar |
| RESET_SYSTEM | 0x67 | Nulstil og genstart modulet på den angivne adresse |
Start_IAP-instruktion
Kommando afsendelse
- Datasegment Dataformat:
- Data[0~1]: Standard er 0x00;
- DATA[2~17]: Det er en fast karakterbekræftelseskode:
- 0x73 0x74 0x61 0x72 0x74 0x20 0x64 0x6F 0x77 0x6E 0x6C 0x6F 0x61 0x64 0x00 0x00
- Se afsendelse af besked
- A5 A5 A5 A5 01 0A 12 00 00 00 73 74 61 72 74 20 64 6F 77 6E 6C 6F 61 64 00 00 C3
Kommandomodtagelse: På grund af FLASH-sektorens operationer er returforsinkelsen lang og svinger mellem 80 ms og 700 ms)
Modtag dataformat
- Adresse: moduladressen;
- ACK: Standarden er 0x20, hvilket indikerer, at datapakken er en bekræftelsespakke; Data[0~1]: Standard er 0x00;
- Data[2]: 0x0A angiver, at svarkommandoen er 0x0A;
- Data[3]: 0x01 angiver normal modtagelse, 0 angiver unormal modtagelse;
- Reference at modtage:
A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0A 01 30
Running_IAP Instruktion
Kommando afsendelse
Firmwaren opdeles under opgraderingen, og de første to bytes af datasegmentet (Data) angiver forskydningen af dette datasegment i forhold til den første byte af firmwaren.
- Data[0~1]:Package_Shift = Data[0]+ Data[1]*256；
- Data[2]~Data[17]: er en fast streng bekræftelseskode:
- 0x64 0x6F 0x77 0x6E 0x6C 0x6F 0x61 0x64 0x69 0x6E 0x67 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 Data[18]~Data[81]: firmware data；
- Se afsendelse af besked
- A5 A5 A5 A5 01 0B 52 00 00 00 64 6F 77 6E 6C 6F 61 64 69 6E 67 00 00 00 00 00 +
(Data[18]~Data[81]) + Check_Sum
Kommandomodtagelse
- Adresse: is moduladressen;
- ACK: Standarden er 0x20, hvilket indikerer, at datapakken er en bekræftelsespakke;
Data[0~1] : Package_Shift = Data[0]+ Data[1]*256 angiver firmwaredataforskydningen af svaret. Det anbefales at vurdere forskydningen som en beskyttelsesmekanisme, når responsen detekteres under opgraderingsprocessen.
- Data[2]=0x0B indikerer, at svarkommandoen er 0x0B;
- Data[3]=0x01 angiver normal modtagelse, 0 angiver unormal modtagelse;
Reference at modtage
A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0B 01 31
Complete_IAP-instruktion
Kommando afsendelse
- Data[0~1]: Standard er 0x00;
- Data[2]~Data[17]: Det er en fast streng bekræftelseskode:
0x63 0x6F 0x6D 0x70 0x6C 0x65 0x74 0x65 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
Data[18]~Data[21]: krypteringsflag, uint32_t type, krypteret firmware er 1, ikke-krypteret firmware er 0;
Se afsendelse af besked:
A5 A5 A5 A5 01 0C 16 00 00 00 63 6F 6D 70 6C 65 74 65 00 00 00 00 00 00 00 00 + (uint32_t krypteringsflag) + Check_Sum
Kommandomodtagelse
- Modtag dataformat:
- Adresse: er moduladressen;
- ACK: Standarden er 0x20, hvilket indikerer, at datapakken er en bekræftelsespakke;
- Data[0~1]: Standard er 0x00;
- Data[2]: 0x0C angiver, at svarkommandoen er 0x0C;
- Data[3]: 0x01 angiver normal modtagelse, 0 angiver unormal modtagelse;
- Se den modtagne besked:
A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0C 01 32
RESET_SYSTEM Instruktion
Se venligst kapitel 3.8 System Reset Command for detaljer.
Spørgsmål og svar
- Q: Hvordan vurderer man, at nulstillingen er vellykket efter at have sendt nulstillingskommandoen? Om forsinkelse er nødvendig?
- A: Den vellykkede udførelse kan bedømmes i henhold til svarpakken for nulstillingskommandoen; det anbefales at tilføje en forsinkelse på 500 ms efter modtagelse af svaret, før du udfører efterfølgende handlinger.
- Spørgsmål: Modul 4 modtager nogle serielportdata, der ikke er i overensstemmelse med protokollen efter nulstilling, hvordan håndteres det?
- A: Modulets startlog er en streng af ASCII-data med 4 0x3E-headere, som ikke påvirker den normale dataparsing med 4 0xA5-headere og kan ignoreres. På grund af det fysiske link kan loggene for nr. 1 og nr. 2 moduler ikke modtages.
- Q: Hvordan skal man håndtere, hvis opgraderingsprocessen afbrydes af et strømsvigt og genstart?
- A: Send kommandoen Start_IAP igen for at genopgradere.
- Q: Hvad er den mulige årsag til den unormale opgraderingsfunktion i kaskadetilstanden?
- A: Bekræft, om det fysiske link er korrekt, såsom om punktskydata fra de tre moduler kan modtages;
- Bekræft, at adresserne på de tre moduler ikke er i konflikt, og du kan prøve at gentildele adresserne;
- Nulstil modulet, der skal opgraderes, og genstart derefter forsøget;
- Q: Hvorfor er den læste version nummer 0 efter kaskadeopgraderingen?
- A: Det betyder, at modulopgraderingen mislykkedes, brugerne skal nulstille modulet og derefter opgradere igen.
OPMÆRKSOMHED
- Under kommandointeraktion med GS2, bortset fra stop scan-kommandoen, kan andre kommandoer ikke interageres i scanningstilstand, hvilket let kan føre til meddelelsesparsingsfejl.
- GS2 vil ikke automatisk begynde at måle, når strømmen tændes. Den skal sende en start scanningskommando for at gå ind i scanningstilstanden. Når det er nødvendigt at stoppe rækkevidden, send en stop scanningskommando for at stoppe scanningen og gå i dvaletilstand.
- Start GS2 normalt, vores anbefalede proces er:
Første skridt:
send kommandoen Hent enhedsadresse for at få adressen på den aktuelle enhed og antallet af kaskader, og konfigurer adressen;
Andet trin:
send get version-kommandoen for at få versionsnummeret;
Tredje trin:
sende en kommando for at opnå enhedsparametre for at opnå vinkelparametrene for enheden til dataanalyse;
Fjerde trin:
send en start scanningskommando for at hente punktskydata. - Forslag til design af lystransmitterende materialer til GS2 perspektivvinduer:
Hvis frontdækslets perspektivvindue er designet til GS2, anbefales det at bruge infrarød-permeabel pc som dets lystransmitterende materiale, og det lystransmitterende område skal være fladt (fladhed ≤0.05 mm), og alle områder i Planet skal være gennemsigtigt i 780nm til 1000nm båndet. Lyshastigheden er større end 90%. - Den anbefalede betjeningsprocedure for gentagne gange at tænde og slukke GS2 for navigationskortet:
For at reducere strømforbruget på navigationskortet, hvis GS2 skal tændes og slukkes gentagne gange, anbefales det at sende en stop scanningskommando (se afsnit 3.5) før strømmen slukkes, og derefter konfigurere TX og RX for navigationskort til høj impedans. Træk derefter VCC lavt for at slukke den. Næste gang strømmen tændes, skal du først trække VCC op, derefter konfigurere TX og RX som normale output- og inputtilstande, og derefter efter en forsinkelse på 300ms udføre kommandointeraktion med linjelaseren. - Om den maksimale ventetid efter hver GS2-kommando er sendt:
- Hent adresse: forsinkelse 800ms, hent version: forsinkelse 100ms;
- Hent parametre: forsinkelse 100ms, start scanning: forsinkelse 400ms;
- Stop scanning: forsinkelse 100ms, indstil baudrate: forsinkelse 800ms;
- Indstil kanttilstand: forsinkelse 800ms, start OTA: forsinkelse 800ms;
REVIDERE
| Dato | Version | Tilfreds |
| 2019-04-24 | 1.0 | Skriv et første udkast |
|
2021-11-08 |
1.1 |
Rediger (Rediger protokolrammen for at flette venstre og højre kameradata; Forslag til tilføjelse af perspektivvinduematerialer; Tilføjelse af baudhastigheden
indstillingskommando) |
| 2022-01-05 | 1.2 | Rediger den modtagende beskrivelse af kommandoen for at få enhedens adresse og beskrivelsen af venstre og højre kamera |
| 2022-01-12 | 1.3 | Tilføj kanttilstand, tillæg K, B, BIAS beregningsbeskrivelse |
| 2022-04-29 | 1.4 | Ændre beskrivelse af kapitel 3.2: Hent versionsinformation Kommando |
| 2022-05-01 | 1.5 | Rediger adressekonfigurationsmetoden for den bløde genstartskommando |
|
2022-05-31 |
1.6 |
1) Opdater afsnit 3.7
2) Afsnit 3.8 RESET kommando tilføjer et enkelt svar 3) Tilføjet kapitel 5 OTA-opgradering |
| 2022-06-02 | 1.6.1 | 1) Rediger OTA-opgraderingsarbejdsgangen
2) Rediger OTA's Q&A |
Dokumenter/ressourcer
 |
YDLIDAR GS2 UDVIKLING Lineær Array Solid LiDAR-sensor [pdfBrugermanual GS2 DEVELOPMENT Linear Array Solid LiDAR-sensor, GS2 DEVELOPMENT, Linear Array Solid LiDAR-sensor, Array Solid LiDAR-sensor, Solid LiDAR-sensor, LiDAR-sensor, sensor |
