YDLIDAR GS2 DEVELOPMENT Sensor LiDAR sólido de matriz lineal

MECANISMO DE TRABALLO

Modo
O sistema YDLIDAR GS2 (en diante GS2) ten 3 modos de traballo: modo inactivo, modo de exploración e modo de parada.

• Modo de espera: Cando o GS2 está acendido, o modo predeterminado é o modo inactivo. No modo inactivo, a unidade de alcance do GS2 non funciona e o láser non é lixeiro.
• Modo de dixitalización: Cando o GS2 está en modo de dixitalización, a unidade de alcance acende o láser. Cando o GS2 comeza a funcionar, continuamente sampdeixa o ambiente externo e envíao en tempo real despois do procesamento en segundo plano.
• Modo de parada: Cando o GS2 funciona cun erro, como acender o escáner, o láser está apagado, o motor non xira, etc. GS2 apagará automaticamente a unidade de medición de distancia e indicará o código de erro.

Principio de medición
GS2 é un lidar de estado sólido de curto alcance cun rango de 25-300 mm. Está composto principalmente por un láser de liña e unha cámara. Despois de que o láser dunha liña emite a luz láser, esta é capturada pola cámara. Segundo a estrutura fixa do láser e da cámara, combinada co principio de medición da distancia de triangulación, podemos calcular a distancia do obxecto ao GS2. Segundo os parámetros calibrados da cámara, pódese coñecer o valor do ángulo do obxecto medido no sistema de coordenadas lidar. Como resultado, obtivemos os datos de medición completos do obxecto medido.

O punto O é a orixe das coordenadas, a área roxa é o ángulo de view da cámara dereita, e a área laranxa é o ángulo de view da cámara esquerda.

Coa puntuación mod como orixe de coordenadas, a fronte é a dirección do sistema de coordenadas 0 graos e o ángulo aumenta no sentido das agullas do reloxo. Cando se saia a nube de puntos, a orde dos datos (S1~S160) é L1~L80, R1~R80. O ángulo e a distancia calculados polo SDK están representados no sistema de coordenadas no sentido horario.

SISTEMA DE COMUNICACIÓN

Mecanismo de comunicación
GS2 comunica comandos e datos con dispositivos externos a través do porto serie. Cando un dispositivo externo envía un comando do sistema a GS2, GS2 resolve o comando do sistema e devolve unha mensaxe de resposta correspondente. Segundo o contido do comando, GS2 cambia o estado de traballo correspondente. Baseándose no contido da mensaxe, o sistema externo pode analizar a mensaxe e obter os datos de resposta.

Comando do sistema
O sistema externo pode establecer o estado de traballo correspondente de GS2 e enviar os datos correspondentes enviando comandos do sistema relacionados. Os comandos do sistema emitidos por GS2 son os seguintes:

GRÁFICO 1 COMANDO DO SISTEMA YDLIDAR GS2

Comando do sistema	Descrición	Cambio de modo	Modo de resposta
0×60	Obtención do enderezo do dispositivo	Modo de parada	Resposta única
0×61	Obtención de parámetros do dispositivo	Modo de parada	Resposta única
0×62	Obtención de información da versión	Modo de parada	Resposta única
0×63	Comezar a dixitalizar e sacar datos da nube de puntos	Modo de escaneo	Resposta continua
0x64	Detén o dispositivo, deixa de escanear	Modo de parada	Resposta única
0x67	Reinicio suave	/	Resposta única
0×68	Establece a velocidade en baudios do porto serie	Modo de parada	Resposta única
0×69	Establecer o modo de borde (modo anti-ruído)	Modo de parada	Resposta única

Mensaxes do sistema
A mensaxe do sistema é unha mensaxe de resposta que o sistema retroalimenta en función do comando do sistema recibido. Segundo os diferentes comandos do sistema, o modo de resposta e o contido da resposta da mensaxe do sistema tamén son diferentes. Hai tres tipos de modos de resposta: sen resposta, resposta única e resposta continua.
Sen resposta significa que o sistema non devolve ningunha mensaxe. Unha única resposta indica que a lonxitude da mensaxe do sistema é limitada e que a resposta remata unha vez. Cando o sistema está conectado en cascada con varios dispositivos GS2, algúns comandos recibirán respostas de varios dispositivos GS2 consecutivamente. A resposta continua significa que a lonxitude da mensaxe do sistema é infinita e precisa enviar datos de forma continua, como cando se entra no modo de dixitalización.

As mensaxes de resposta única, de resposta múltiple e de resposta continua utilizan o mesmo protocolo de datos. Os contidos do protocolo son: cabeceira do paquete, enderezo do dispositivo, tipo de paquete, lonxitude de datos, segmento de datos e código de verificación, e saen a través do sistema hexadecimal do porto serie.

GRÁFICO 2 YDLIDAR GS2 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO PROTOCOLO DE DATOS DA MENSAXE DO SISTEMA

Cabeceira do paquete	Enderezo do dispositivo	Tipo de paquete	Duración da resposta	Segmento de datos	Comproba o código
4 bytes	1 byte	1 byte	2 bytes	N bytes	1 byte

Desplazamento de bytes

• Cabeceira do paquete: A cabeceira do paquete de mensaxes para GS2 está marcada como 0xA5A5A5A5.
• Enderezo do dispositivo: O enderezo do dispositivo GS2, segundo o número de cascadas, divídese en: 0x01, 0x02, 0x04;
• Tipo de paquete: Consulte o gráfico 1 para os tipos de comandos do sistema.
• Duración da resposta: Representa a lonxitude da resposta
• Segmento de datos: Os diferentes comandos do sistema responden a diferentes contidos de datos e os seus protocolos de datos son diferentes.
• Código de verificación: código de verificación.

Nota: A comunicación de datos GS2 adopta o modo small-endian, primeiro de orde baixa.

PROTOCOLO DE DATOS

Obter o comando do enderezo do dispositivo
Cando un dispositivo externo envía este comando a GS2, GS2 devolve un paquete de enderezos do dispositivo, a mensaxe é:

En cascada, se se conectan N dispositivos (ata 3 compatibles), o comando devolve N respostas en 0x01, 0x02, 0x04, correspondentes a 1-3 módulos respectivamente.

Definición: O enderezo do módulo 1 é 0x01, o módulo 2 é 0x02 e o módulo 3 é 0x04.

Obter o comando de información da versión
Cando un dispositivo externo envía un comando de exploración a GS2, o GS2 devolve a súa información de versión. A mensaxe de resposta é:

No caso da cascada, se N (máximo 3) dispositivos están conectados en serie, este comando devolverá N respostas, onde o enderezo é o enderezo do último dispositivo.
O número de versión ten unha lonxitude de 3 bytes e o número SN é de 16 bytes.

Obter o comando de parámetros do dispositivo
Cando un dispositivo externo envía este comando a GS2, GS2 devolverá os seus parámetros de dispositivo e a mensaxe é:

En cascada, se se conectan N dispositivos (ata 3 compatibles), o comando devolve N respostas, correspondentes aos parámetros de cada dispositivo.
Os K e B recibidos polo protocolo son de tipo uint16, que deben ser convertidos a tipo flotante e despois divididos por 10000 antes de substituílos na función de cálculo.

• d_compensateK0 = (float)K0/10000.0f；
• d_compensateB0 = (float)B0/10000.0f；
• d_compensateK1 = (float)K1/10000.0f；
• d_compensateB1 = (float)B1/10000.0f；

O bias é do tipo int8, que debe converterse ao tipo flotante e dividirse por 10 antes de substituílo na función de cálculo.

• sesgo = (float) sesgo /10;

Comando

Comando de escaneo

Cando un dispositivo externo envía un comando de escaneo a GS2, GS2 entra en modo de escaneo e envía continuamente os datos da nube de puntos. A mensaxe é: Comando enviado: (Enviar o enderezo 0x00, en cascada ou non, iniciará todos os dispositivos)

Comando recibido: (En casos en cascada, este comando só devolve unha resposta e o enderezo é o enderezo máis grande, por exemploample: o dispositivo No.3 está en cascada e o enderezo é 0x04.)

O segmento de datos é os datos da nube de puntos dixitalizados polo sistema, que se envían ao porto serie en hexadecimal ao dispositivo externo segundo a seguinte estrutura de datos. A lonxitude de datos de todo o paquete é de 322 bytes, incluíndo 2 bytes de datos ambientais e 160 puntos de distancia (S1-S160), cada un dos cales é de 2 bytes, os 7 bits superiores son datos de intensidade e os 9 inferiores son datos de distancia. . A unidade é mm.

Comando de parada

Cando o sistema está en estado de dixitalización, GS2 estivo enviando datos da nube de puntos ao mundo exterior. Para desactivar a exploración neste momento, envíe este comando para deter a exploración. Despois de enviar o comando de parada, o módulo responderá ao comando de resposta e o sistema entrará inmediatamente no estado de suspensión de espera. Neste momento, a unidade de alcance do dispositivo está en modo de baixo consumo de enerxía e o láser está apagado.

• Envío de comandos: (enviar o enderezo 0x00, non importa se en cascada ou non, todos os dispositivos pecharanse).

No caso de conexión en cascada, se N (máximo 3) dispositivos están conectados en serie, este comando só devolverá unha resposta, onde o enderezo é o enderezo do último dispositivo, por exemplo.ample: se 3 dispositivos están en cascada, o enderezo é 0x04.

Establece o comando de velocidade en baudios

Cando o dispositivo externo envía este comando a GS2, pódese configurar a velocidade de saída de GS2.

• Comando enviado: (enderezo de envío 0x00, só admite a configuración da velocidade en baudios de todos os dispositivos en cascada para que sexa a mesma), a mensaxe é:

Entre eles, o segmento de datos é o parámetro de velocidade de transmisión, incluíndo catro velocidades de transmisión (bps), respectivamente: 230400, 512000, 921600, 1500000 correspondente ao código 0-3 (nota: a conexión en serie de tres módulos debe ser ≥921600, o o valor predeterminado é 921600).

No caso da cascada, se se conectan N dispositivos (máximo soporte 3) dispositivos en serie, o comando devolverá N respostas, correspondentes aos parámetros de cada dispositivo, e as direccións son: 0x01, 0x02, 0x04.

• Despois de configurar a velocidade en baudios, cómpre reiniciar suavemente o dispositivo.

Establecer o modo Edge (modo antiatasco forte)
Cando o dispositivo externo envía este comando ao GS2, pódese configurar o modo antiinterferencias do GS2.

• Envío de comandos: (enderezo de envío, enderezo en cascada), a mensaxe é:

recepción de comandos

Enderezo é o enderezo do módulo que se debe configurar na ligazón en cascada. Modo=0 corresponde ao modo estándar, Modo=1 corresponde ao modo de bordo (receptáculo cara arriba), Modo=2 corresponde ao modo de bordo (receptáculo cara abaixo). No modo de bordo, a saída fixa do lidar é de 10 HZ e mellorarase o efecto de filtrado da luz ambiental. Mode=0XFF significa lectura, o lidar volverá ao modo actual. Lidar funciona en modo estándar por defecto.

• Establecer módulo 1: Enderezo = 0x01
• Establecer módulo 2: Enderezo = 0x02
• Establecer módulo 3: Enderezo = 0x04

Comando de reinicio do sistema
Cando un dispositivo externo envía este comando a GS2, GS2 introducirá un reinicio suave e o sistema reiniciarase e reiniciarase.
Envío de comandos: (enderezo de envío, só pode ser o enderezo concatenado exacto: 0x01/0x02/0x04)

Enderezo é o enderezo do módulo que se debe configurar na ligazón en cascada.

• Restablecer módulo 1: Enderezo = 0x01
• Restablecer módulo 2: Enderezo = 0x02
• Restablecer módulo 3: Enderezo = 0x04

ANÁLISE DE DATOS

GRÁFICO 3 DESCRICIÓN DA ESTRUCTURA DE DATOS

Contido	Nome	Descrición
K0(2B)	Parámetros do dispositivo	(uint16) O parámetro de ángulo da cámara esquerda coeficiente k0 (consulte a sección 3.3)
B0(2B)	Parámetros do dispositivo	(uint16) O parámetro de ángulo da cámara esquerda coeficiente k0 (consulte a sección 3.3)
K1(2B)	Parámetros do dispositivo	(uint16) O coeficiente k1 do parámetro do ángulo da cámara dereita (consulte a sección 3.3)
B1(2B)	Parámetros do dispositivo	(uint16) O coeficiente b1 do parámetro do ángulo da cámara dereita (consulte a sección 3.3)
BIAS	Parámetros do dispositivo	(int8) O coeficiente de polarización do parámetro do ángulo da cámara actual (consulte a sección 3.3)
ENV(2B)	Datos do medio ambiente	Intensidade da luz ambiental
Si (2B)	Datos de medición de distancia	Os 9 bits inferiores son a distancia, os 7 bits superiores son o valor de intensidade

• Análise da distancia
  Fórmula de cálculo de distancia: Distancia = (_ ≪ 8|_) &0x01ff, a unidade é mm.
  Cálculo de forza: Calidade = _ ≫ 1
• Análise de ángulos
  A dirección da emisión do láser tómase como a parte frontal do sensor, a proxección do centro do círculo láser no plano do PCB tómase como a orixe das coordenadas e o sistema de coordenadas polares establécese coa liña normal do plano do PCB como a dirección 0 graos. Seguindo o sentido horario, o ángulo aumenta gradualmente.

Para converter os datos orixinais transmitidos polo Lidar ao sistema de coordenadas da figura anterior, son necesarios unha serie de cálculos. A función de conversión é a seguinte (para máis detalles, consulte o SDK):

Verifique a análise do código
O código de verificación usa a acumulación dun só byte para comprobar o paquete de datos actual. A cabeceira do paquete de catro bytes e o propio código de verificación non participan na operación de verificación. A fórmula da solución do código de verificación é:

• CheckSum = ADD1()
• = 1,2,...,

ADD1 é a fórmula acumulativa, que significa acumular os números do subíndice 1 ata rematar no elemento.

ACTUALIZACIÓN OTA

Actualizar o fluxo de traballo

Protocolo de envío

GRÁFICO 4 FORMATO DO PROTOCOLO DE DATOS OTA (ENDIAN PEQUENO)

Parámetro	Lonxitude (BYTE)	Descrición
Encabezado_paquete	4	Cabeceira do paquete de datos, fixada como A5A5A5A5
Enderezo_dispositivo	1	Especifica o enderezo do dispositivo
ID_paquete	1	ID do paquete de datos (tipo de datos)

Data_Len	2	Lonxitude de datos do segmento de datos, 0-82
Datos	n	Datos, n = Data_Len
Check_Sum	1	Suma de comprobación, a suma de comprobación dos bytes restantes despois de eliminar a cabeceira

GRÁFICO 5 INSTRUCIÓNS DE ACTUALIZACIÓN DA OTA

Tipo de instrución	ID_paquete	Descrición
Inicio_IAP	0x0A	Envía este comando para iniciar IAP despois de acendelo
Running_IAP	0x0B	Executar IAP, transmitir paquetes
Complete_IAP	0x0C	Fin do IAP
ACK_IAP	0x20	Resposta IAP
RESET_SYSTEM	0x67	Restablece e reinicie o módulo no enderezo especificado

Instrución Start_IAP

Envío de comandos

• Segmento de datos Formato de datos:
• Datos[0~1]: O valor predeterminado é 0x00;
• DATOS[2~17]: É un código de verificación de carácter fixo:
• 0x73 0x74 0x61 0x72 0x74 0x20 0x64 0x6F 0x77 0x6E 0x6C 0x6F 0x61 0x64 0x00 0x00
• Consulte o envío de mensaxes
• 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

Recepción de comandos: Debido ás operacións do sector FLASH, o atraso de retorno é longo e oscila entre 80ms e 700ms)

Formato de recepción de datos

• Enderezo: o enderezo do módulo;
• ACK: O valor predeterminado é 0x20, o que indica que o paquete de datos é un paquete de recoñecemento; Datos[0~1]: o valor predeterminado é 0x00;
• Datos[2]: 0x0A indica que o comando de resposta é 0x0A;
• Datos[3]: 0x01 indica recepción normal, 0 indica recepción anormal;
• Referencia para recibir:
  A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0A 01 30

Instrución Running_IAP

Envío de comandos

O firmware dividirase durante a actualización e os dous primeiros bytes do segmento de datos (Datos) indican a compensación deste segmento de datos en relación ao primeiro byte do firmware.

• Datos[0~1]:Package_Shift = Datos[0]+Datos[1]*256；
• Datos[2]~Datos[17]: é un código de verificación de cadea fixa:
• 0x64 0x6F 0x77 0x6E 0x6C 0x6F 0x61 0x64 0x69 0x6E 0x67 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 Data[18]~Data[81]: datos de firmware;
• Consulte o envío de mensaxes
• 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 +
  (Datos[18]~Datos[81]) + Check_Sum

Recepción de mando

• Dirección: is o enderezo do módulo;
• ACK: O valor predeterminado é 0x20, o que indica que o paquete de datos é un paquete de recoñecemento;

Datos[0~1]: Package_Shift = Datos[0]+Datos[1]*256 indica a compensación de datos do firmware da resposta. Recoméndase xulgar a compensación como mecanismo de protección ao detectar a resposta durante o proceso de actualización.

• Data[2]=0x0B indica que o comando de resposta é 0x0B;
• Data[3]=0x01 indica recepción normal, 0 indica recepción anormal;

Referencia a recibir
A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0B 01 31

Complete_IAP Instrución

Envío de comandos

• Datos[0~1]: O valor predeterminado é 0x00;
• Datos[2]~Datos[17]: É un código de verificación de cadea fixa:
  0x63 0x6F 0x6D 0x70 0x6C 0x65 0x74 0x65 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00

Datos[18]~Datos[21]: bandeira de cifrado, tipo uint32_t, o firmware cifrado é 1, o firmware non cifrado é 0;

Consulte o envío da mensaxe:
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 + (bandeira de cifrado uint32_t) + Check_Sum

Recepción de mando

• Formato de recepción de datos:
• Enderezo: é o enderezo do módulo;
• ACK: O valor predeterminado é 0x20, o que indica que o paquete de datos é un paquete de recoñecemento;
• Datos[0~1]: O valor predeterminado é 0x00;
• Datos[2]: 0x0C indica que o comando de resposta é 0x0C;
• Datos[3]: 0x01 indica recepción normal, 0 indica recepción anormal;
• Consulte a mensaxe recibida:
  A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0C 01 32

Instrución RESET_SYSTEM
Consulte o Capítulo 3.8 Comando de reinicio do sistema para obter máis detalles.

Preguntas e respostas

• P: Como xulgar que o reinicio é exitoso despois de enviar o comando de reinicio? Se é necesario un atraso?
  • A: A execución exitosa pódese xulgar segundo o paquete de resposta do comando de reinicio; recoméndase engadir un atraso de 500 ms despois de recibir a resposta antes de realizar operacións posteriores.
• P: O módulo 4 recibe algúns datos do porto serie que non se axustan ao protocolo despois do reinicio, como tratalos?
  • A: O rexistro de encendido do módulo é unha cadea de datos ASCII con 4 cabeceiras 0x3E, que non afecta á análise normal de datos con 4 cabeceiras 0xA5 e pode ignorarse. Debido á ligazón física, non se poden recibir os rexistros dos módulos no 1 e no 2.
• P: Como tratar se o proceso de actualización se interrompe por unha falla de enerxía e reinicia?
  • A: Volve enviar o comando Start_IAP para volver actualizar.
• P: Cal é o posible motivo da función de actualización anormal no estado en cascada?
  • A: Confirme se a ligazón física é correcta, como se se poden recibir os datos da nube de puntos dos tres módulos;
  • Confirme que os enderezos dos tres módulos non entran en conflito e pode tentar reasignar os enderezos;
  • Restablece o módulo que se vai actualizar e despois reinicia o intento;
• Q: Por que a versión de lectura é o número 0 despois da actualización en cascada?
  • A: Significa que a actualización do módulo non ten éxito, os usuarios deben restablecer o módulo e, a continuación, actualizar de novo.

ATENCIÓN

1. Durante a interacción de comandos con GS2, excepto o comando de parar a exploración, non se poden interactuar outros comandos no modo de exploración, o que pode provocar erros de análise de mensaxes facilmente.
2. GS2 non comezará a sonar automaticamente cando se acende. Debe enviar un comando de inicio de exploración para entrar no modo de exploración. Cando necesites deixar de explorar, envía un comando de parar a exploración para deter a exploración e entrar no modo de suspensión.
3. Inicia GS2 normalmente, o noso proceso recomendado é:
   Primeiro paso:
   enviar o comando Obter o enderezo do dispositivo para obter o enderezo do dispositivo actual e o número de cascadas, e configurar o enderezo;
   Segundo paso:
   enviar o comando get version para obter o número de versión;
   Terceiro paso:
   enviar un comando para obter os parámetros do dispositivo para obter os parámetros de ángulo do dispositivo para a análise de datos;
   Cuarto paso:
   envíe un comando de inicio de exploración para obter datos da nube de puntos.
4. Suxestións para o deseño de materiais transmisores de luz para as fiestras en perspectiva GS2:
   Se a xanela en perspectiva da portada frontal está deseñada para GS2, recoméndase utilizar un PC permeable aos infravermellos como material de transmisión da luz, e a área de transmisión da luz debe ser plana (planitud ≤0.05 mm) e todas as áreas do o plano debe ser transparente na banda de 780 nm a 1000 nm. A taxa de luz é superior ao 90%.
5. O procedemento de operación recomendado para acender e apagar repetidamente o GS2 do taboleiro de navegación:
   Para reducir o consumo de enerxía do taboleiro de navegación, se o GS2 necesita acenderse e apagarse repetidamente, recoméndase enviar un comando de detención da exploración (consulte a sección 3.5) antes de apagar e despois configurar o TX e RX do placa de navegación a alta impedancia. A continuación, tire VCC baixo para desactivalo. A próxima vez que se acenda a alimentación, primeiro tire cara arriba VCC, despois configure TX e RX como estados de saída e entrada normais e, despois dun atraso de 300 ms, realice a interacción de comandos co láser de liña.
6. Sobre o tempo de espera máximo despois de enviar cada comando GS2:
   • Obter enderezo: atraso 800 ms, obter versión: atraso 100 ms;
   • Obter parámetros: atraso 100 ms, comezar a dixitalización: atraso 400 ms;
   • Deter a exploración: atraso de 100 ms, establecer a velocidade de transmisión: atraso de 800 ms;
   • Establecer modo de borde: atraso 800 ms, inicio OTA: atraso 800 ms;

REVISIONAR

Data	Versión	Contido
2019-04-24	1.0	Redactar un primeiro borrador
2021-11-08	1.1	Modificar (Modifica o marco do protocolo para combinar os datos da cámara esquerda e dereita; Suxestións para engadir materiais de xanela de perspectiva; Engadir a velocidade en baudios comando de configuración)
2022-01-05	1.2	Modifique a descrición de recepción do comando para obter o enderezo do dispositivo e a descrición das cámaras esquerda e dereita
2022-01-12	1.3	Engadir modo de bordo, complemento K, B, descrición do cálculo BIAS
2022-04-29	1.4	Modificar a descrición do capítulo 3.2: Comando Obter información de versión
2022-05-01	1.5	Modifique o método de configuración de enderezos do comando de reinicio suave
2022-05-31	1.6	1) Actualizar a sección 3.7 2) O comando RESET da sección 3.8 engade unha única resposta 3) Engadido o capítulo 5 da actualización OTA
2022-06-02	1.6.1	1) Modifique o fluxo de traballo de actualización de OTA 2) Modifique as preguntas e respostas da OTA

www.ydlidar.com

Documentos/Recursos

YDLIDAR GS2 DEVELOPMENT Sensor LiDAR sólido de matriz lineal [pdfManual do usuario GS2 DEVELOPMENT Sensor LiDAR sólido de matriz lineal, GS2 DEVELOPMENT, Sensor LiDAR sólido de matriz lineal, Sensor LiDAR sólido de matriz, Sensor LiDAR sólido, Sensor LiDAR, Sensor

Referencias

• Manual de usuario