Manual do usuário do sensor LiDAR sólido de matriz linear YDLIDAR GS2 DEVELOPMENT

Modo inativo: Quando o GS2 está ligado, o modo padrão é o modo inativo. No modo inativo, a unidade de alcance do GS2 não funciona e o laser não acende.

Modo de digitalização: Quando o GS2 está no modo de varredura, a unidade de alcance liga o laser. Quando o GS2 começa a funcionar, ele s continuamenteamparquiva o ambiente externo e o gera em tempo real após o processamento em segundo plano.
Modo de parada: Quando o GS2 é executado com um erro, como ligar o scanner, o laser está desligado, o motor não gira, etc. O GS2 desliga automaticamente a unidade de medição de distância e informa o código de erro.

Princípio de medição
O GS2 é um lidar de estado sólido de curto alcance com um alcance de 25-300 mm. É composto principalmente por um laser de linha e uma câmera. Depois que o laser de uma linha emite a luz do laser, ela é capturada pela câmera. De acordo com a estrutura fixa do laser e da câmera, combinada com o princípio da medição de distância de triangulação, podemos calcular a distância do objeto ao GS2. De acordo com os parâmetros calibrados da câmera, o valor do ângulo do objeto medido no sistema de coordenadas lidar pode ser conhecido. Como resultado, obtivemos os dados de medição completos do objeto medido.

O ponto O é a origem das coordenadas, a área roxa é o ângulo de view da câmera direita, e a área laranja é o ângulo de view da câmera esquerda.

Com a pontuação mod como a origem da coordenada, a frente é a direção do sistema de coordenadas 0 grau e o ângulo aumenta no sentido horário. Quando a nuvem de pontos é emitida, a ordem dos dados (S1~S160) é L1~L80, R1~R80. O ângulo e a distância calculados pelo SDK são todos representados no sistema de coordenadas no sentido horário.

COMUNICAÇÃO DO SISTEMA

Mecanismo de Comunicação
O GS2 comunica comandos e dados com dispositivos externos através da porta serial. Quando um dispositivo externo envia um comando do sistema para o GS2, o GS2 resolve o comando do sistema e retorna uma mensagem de resposta correspondente. De acordo com o conteúdo do comando, o GS2 alterna o status de trabalho correspondente. Com base no conteúdo da mensagem, o sistema externo pode analisar a mensagem e obter os dados de resposta.

Comando do sistema
O sistema externo pode definir o status de trabalho correspondente do GS2 e enviar dados correspondentes enviando comandos de sistema relacionados. Os comandos do sistema emitidos pelo GS2 são os seguintes:

TABELA 1 COMANDO DO SISTEMA YDLIDAR GS2

Comando do sistema	Descrição	Mudança de modo	Modo de resposta
0×60	Obtendo o endereço do dispositivo	Modo de parada	Resposta única
0×61	Obtendo parâmetros do dispositivo	Modo de parada	Resposta única
0×62	Obtendo informações da versão	Modo de parada	Resposta única
0×63	Comece a digitalizar e gerar dados de nuvem de pontos	Modo de digitalização	Resposta contínua
0x64	Pare o dispositivo, pare a digitalização	Modo de parada	Resposta única
0x67	Reinício suave	/	Resposta única
0×68	Defina a taxa de transmissão da porta serial	Modo de parada	Resposta única
0×69	Defina o modo de borda (modo anti-ruído)	Modo de parada	Resposta única

Mensagens do sistema
A mensagem do sistema é uma mensagem de resposta que o sistema realimenta com base no comando do sistema recebido. De acordo com diferentes comandos do sistema, o modo de resposta e o conteúdo da resposta da mensagem do sistema também são diferentes. Existem três tipos de modos de resposta: sem resposta, resposta única, resposta contínua.
Nenhuma resposta significa que o sistema não retorna nenhuma mensagem. Uma única resposta indica que o comprimento da mensagem do sistema é limitado e a resposta termina uma vez. Quando o sistema está em cascata com vários dispositivos GS2, alguns comandos receberão respostas de vários dispositivos GS2 consecutivamente. Resposta contínua significa que o comprimento da mensagem do sistema é infinito e precisa enviar dados continuamente, como ao entrar no modo de varredura.

As mensagens de resposta única, resposta múltipla e resposta contínua usam o mesmo protocolo de dados. Os conteúdos do protocolo são: cabeçalho do pacote, endereço do dispositivo, tipo de pacote, comprimento dos dados, segmento de dados e código de verificação, e são enviados através do sistema hexadecimal da porta serial.

QUADRO 2 YDLIDAR GS2 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO PROTOCOLO DE DADOS DE MENSAGEM DO SISTEMA

cabeçalho do pacote	Endereço do dispositivo	tipo de pacote	Duração da resposta	Segmento de dados	Verifique o código
4 Byte	1 Byte	1 Byte	2 Byte	N bytes	1 Byte

Deslocamento de bytes

Cabeçalho do pacote: O cabeçalho do pacote de mensagem para GS2 é marcado como 0xA5A5A5A5.

Endereço do dispositivo: O endereço do dispositivo GS2, de acordo com o número de cascatas, é dividido em: 0x01, 0x02, 0x04;
Tipo de pacote: Veja a tabela 1 para os tipos de comandos do sistema.

Comprimento da resposta: Representa o comprimento da resposta
Segmento de dados: Diferentes comandos do sistema respondem a diferentes conteúdos de dados e seus protocolos de dados são diferentes.

Verifique o código: verifique o código.

Observação: A comunicação de dados GS2 adota o modo small-endian, ordem baixa primeiro.

PROTOCOLO DE DADOS

Obtenha o comando de endereço do dispositivo
Quando um dispositivo externo envia este comando para o GS2, o GS2 retorna um pacote de endereço do dispositivo, a mensagem é:

Em cascata, se N dispositivos (até 3 suportados) forem encadeados, o comando retornará N respostas em 0x01, 0x02, 0x04, correspondendo a 1-3 módulos, respectivamente.

Definição: O endereço do módulo 1 é 0x01, módulo 2 é 0x02 e módulo 3 é 0x04.

Obter comando de informações de versão
Quando um dispositivo externo envia um comando de varredura para o GS2, o GS2 retorna suas informações de versão. A mensagem de resposta é:

No caso de cascata, se N (máximo 3) dispositivos forem conectados em série, este comando retornará N respostas, onde o endereço é o endereço do último dispositivo.
O número da versão tem 3 bytes de comprimento e o número SN tem 16 bytes de comprimento.

Obter Comando de Parâmetro do Dispositivo
Quando um dispositivo externo enviar este comando para o GS2, o GS2 retornará os parâmetros do dispositivo e a mensagem será:

Em cascata, se N dispositivos (até 3 suportados) forem encadeados, o comando retornará N respostas, correspondentes aos parâmetros de cada dispositivo.
Os K e B recebidos pelo protocolo são do tipo uint16, que precisam ser convertidos para float e depois divididos por 10000 antes de serem substituídos na função 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;

Bias é do tipo int8, que precisa ser convertido para float e dividido por 10 antes de ser substituído na função de cálculo.

bias = (float)Bias /10;

Comando

comando de digitalização

Quando um dispositivo externo envia um comando de varredura para o GS2, o GS2 entra no modo de varredura e realimenta continuamente os dados da nuvem de pontos. A mensagem é: Comando enviado: (Enviar endereço 0x00, cascata ou não, iniciará todos os dispositivos)

Comando recebido: (Nos casos em cascata, este comando retorna apenas uma resposta, e o endereço é o maior endereço, por example: O dispositivo nº 3 está em cascata e o endereço é 0x04.)

O segmento de dados são os dados da nuvem de pontos digitalizados pelo sistema, que são enviados para a porta serial em hexadecimal para o dispositivo externo de acordo com a seguinte estrutura de dados. O comprimento de dados de todo o pacote é de 322 bytes, incluindo 2 bytes de dados ambientais e 160 pontos de alcance (S1-S160), cada um com 2 bytes, os 7 bits superiores são dados de intensidade e os 9 bits inferiores são dados de distância . A unidade é mm.

Comando de parada

Quando o sistema está no estado de varredura, o GS2 envia dados de nuvem de pontos para o mundo externo. Para desabilitar a varredura neste momento, envie este comando para parar a varredura. Depois de enviar o comando de parada, o módulo responderá ao comando de resposta e o sistema entrará no estado de espera imediatamente. Neste momento, a unidade de alcance do dispositivo está no modo de baixo consumo de energia e o laser está desligado.

Envio de comando: (enviar endereço 0x00, seja em cascata ou não, todos os dispositivos serão fechados).

No caso de cascata, se N (máximo 3) dispositivos estiverem conectados em série, este comando retornará apenas uma resposta, onde o endereço é o endereço do último dispositivo, por exemploample: se 3 dispositivos estiverem em cascata, o endereço é 0x04.

Defina o comando Baud Rate

Quando o dispositivo externo envia este comando para GS2, a taxa de transmissão de saída do GS2 pode ser definida.

Comando enviado: (endereço de envio 0x00, suporta apenas a configuração da mesma taxa de transmissão de todos os dispositivos em cascata), a mensagem é:

Entre eles, o segmento de dados é o parâmetro de taxa de transmissão, incluindo quatro taxas de transmissão (bps), respectivamente: 230400, 512000, 921600, 1500000 correspondente ao código 0-3 (nota: a conexão serial de três módulos deve ser ≥921600, a o padrão é 921600).

No caso de cascata, se N dispositivos (suporte máximo 3) forem conectados em série, o comando retornará N respostas, correspondentes aos parâmetros de cada dispositivo, e os endereços são: 0x01, 0x02, 0x04.

Depois de definir a taxa de transmissão, é necessário reinicializar o dispositivo.

Defina o modo Edge (modo anti-jamming forte)
Quando o dispositivo externo envia este comando para o GS2, o modo anti-interferência do GS2 pode ser definido.

Envio de comando: (endereço de envio, endereço em cascata), a mensagem é:

recepção de comando

Endereço é o endereço do módulo que precisa ser configurado no link em cascata. Mode=0 corresponde ao modo padrão, Mode=1 corresponde ao modo edge (receptáculo voltado para cima), Mode=2 corresponde ao modo edge (receptáculo voltado para baixo). No modo de borda, a saída fixa do lidar é 10HZ e o efeito de filtragem da luz ambiente será aprimorado. Mode=0XFF significa leitura, o lidar retornará ao modo atual. O Lidar funciona no modo padrão por padrão.

Definir módulo 1: Endereço =0x01
Definir módulo 2: Endereço =0x02
Definir módulo 3: Endereço =0x04

Comando de reinicialização do sistema
Quando um dispositivo externo envia este comando para o GS2, o GS2 entrará em uma reinicialização suave e o sistema será redefinido e reiniciado.
Envio de comando: (endereço de envio, só pode ser o endereço concatenado exato: 0x01/0x02/0x04)

Endereço é o endereço do módulo que precisa ser configurado no link em cascata.

Redefinir módulo 1: Endereço =0x01
Redefinir módulo 2: Endereço =0x02
Redefinir módulo 3: Endereço =0x04

ANÁLISE DE DADOS

QUADRO 3 DESCRIÇÃO DA ESTRUTURA DE DADOS

Contente	Nome	Descrição
K0(2B)	Parâmetros do dispositivo	(uint16) O coeficiente k0 do parâmetro do ângulo esquerdo da câmera (consulte a seção 3.3)
B0(2B)	Parâmetros do dispositivo	(uint16) O coeficiente k0 do parâmetro do ângulo esquerdo da câmera (consulte a seção 3.3)
K1(2B)	Parâmetros do dispositivo	(uint16) O coeficiente k1 do parâmetro do ângulo direito da câmera (consulte a seção 3.3)
B1(2B)	Parâmetros do dispositivo	(uint16) O coeficiente b1 do parâmetro do ângulo direito da câmera (consulte a seção 3.3)
BIAS	Parâmetros do dispositivo	(int8) O coeficiente de polarização do parâmetro do ângulo da câmera atual (consulte a seção 3.3)
ENV(2B)	dados do ambiente	Intensidade da luz ambiente
Si(2B)	Dados de medição de distância	Os 9 bits inferiores são a distância, os 7 bits superiores são o valor da intensidade

Análise de distância
Fórmula de cálculo da distância: Distância = (_ ≪ 8|_) &0x01ff, a unidade é mm.
Cálculo de força: Qualidade = _ ≫ 1
análise de ângulo
A direção da emissão do laser é tomada como a frente do sensor, a projeção do centro do círculo do laser no plano do PCB é tomada como a origem das coordenadas e o sistema de coordenadas polares é estabelecido com a linha normal do plano do PCB como a direção de 0 graus. Seguindo o sentido horário, o ângulo aumenta gradualmente.

Para converter os dados originais transmitidos pelo Lidar para o sistema de coordenadas da figura acima, é necessária uma série de cálculos. A função de conversão é a seguinte (para detalhes, consulte o SDK):

Verifique a análise do código
O código de verificação usa acumulação de byte único para verificar o pacote de dados atual. O cabeçalho do pacote de quatro bytes e o próprio código de verificação não participam da operação de verificação. A fórmula da solução do código de verificação é:

SomaVerificação = ADD1()
= 1,2,…,

ADD1 é a fórmula cumulativa, significa acumular os números do subscrito 1 até o final no elemento.

ATUALIZAÇÃO OTA

Fluxo de trabalho de atualização

Enviar protocolo

GRÁFICO 4 FORMATO DE PROTOCOLO DE DADOS OTA (SMALL ENDIAN)

Parâmetro	Comprimento (BYTE)	Descrição
Packet_Header	4	Cabeçalho do pacote de dados, fixo como A5A5A5A5
Endereço_do_dispositivo	1	Especifica o endereço do dispositivo
ID_do_pacote	1	ID do pacote de dados (tipo de dados)

Len_dados	2	Comprimento de dados do segmento de dados, 0-82
Dados	n	Dados, n = Data_Len
Verificação_Soma	1	Checksum, a soma de verificação dos bytes restantes após a remoção do cabeçalho

QUADRO 5 INSTRUÇÕES DE ATUALIZAÇÃO OTA

Tipo de instrução	ID_do_pacote	Descrição
Iniciar_IAP	0x0A	Envie este comando para iniciar o IAP após ligar
Executando_IAP	0x0B	Executar IAP, transmitir pacotes
Completo_IAP	0x0C	Fim do IAP
ACK_IAP	0x20	resposta IAP
RESET_SYSTEM	0x67	Redefina e reinicie o módulo no endereço especificado

Instrução Start_IAP

Envio de comando

Segmento de dados Formato de dados:
Dados[0~1]: O padrão é 0x00;

DADOS [2~17]: É um código de verificação de caracteres fixo:
0x73 0x74 0x61 0x72 0x74 0x20 0x64 0x6F 0x77 0x6E 0x6C 0x6F 0x61 0x64 0x00 0x00
Consulte o envio de mensagem

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

Recepção de comando: Devido às operações do setor FLASH, o atraso de retorno é longo e oscila entre 80ms e 700ms)

Receber formato de dados

Endereço: o endereço do módulo;
ACK: O padrão é 0x20, indicando que o pacote de dados é um pacote de confirmação; Data[0~1]: O padrão é 0x00;

Dados[2]: 0x0A indica que o comando de resposta é 0x0A;
Dados[3]: 0x01 indica recepção normal, 0 indica recepção anormal;
Referência a receber:
A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0A 01 30

Instrução Running_IAP

Envio de comando

O firmware será dividido durante a atualização, e os dois primeiros bytes do segmento de dados (Data) indicam o deslocamento desse segmento de dados em relação ao primeiro byte do firmware.

Dados[0~1]:Package_Shift = Dados[0]+ Dados[1]*256;
Dados[2]~Dados[17]: é um código de verificação de string fixa:

0x64 0x6F 0x77 0x6E 0x6C 0x6F 0x61 0x64 0x69 0x6E 0x67 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 Data[18]~Data[81]: dados de firmware;
Consulte o envio de mensagem
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 +
(Dados[18]~Dados[81]) + Check_Sum

recepção de comando

Endereço: eus o endereço do módulo;
ACK: O padrão é 0x20, indicando que o pacote de dados é um pacote de confirmação;

Dados[0~1]: Package_Shift = Data[0]+ Data[1]*256 indica o deslocamento de dados do firmware da resposta. Recomenda-se julgar o deslocamento como um mecanismo de proteção ao detectar a resposta durante o processo de atualização.

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

Referência a receber
A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0B 01 31

Complete_IAP Instrução

Envio de comando

Dados[0~1]: O padrão é 0x00;
Dados[2]~Dados[17]: É um código de verificação de string fixa:
0x63 0x6F 0x6D 0x70 0x6C 0x65 0x74 0x65 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00

Dados[18]~Dados[21]: sinalizador de criptografia, tipo uint32_t, firmware criptografado é 1, firmware não criptografado é 0;

Consulte o envio da mensagem:
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 + (sinalizador de criptografia uint32_t) + Check_Sum

recepção de comando

Receber formato de dados:

Endereço: é o endereço do módulo;
ACK: O padrão é 0x20, indicando que o pacote de dados é um pacote de confirmação;
Dados[0~1]: O padrão é 0x00;

Dados[2]: 0x0C indica que o comando de resposta é 0x0C;
Dados[3]: 0x01 indica recepção normal, 0 indica recepção anormal;
Consulte a mensagem recebida:
A5 A5 A5 A5 01 20 04 00 00 00 0C 01 32

Instrução RESET_SYSTEM
Consulte o Capítulo 3.8 Comando de reinicialização do sistema para obter detalhes.

Perguntas e respostas

P: Como avaliar se a reinicialização foi bem-sucedida após enviar o comando de reinicialização? Se o atraso é necessário?
- A: A execução bem-sucedida pode ser julgada de acordo com o pacote de resposta do comando reset; recomenda-se adicionar um atraso de 500 ms após receber a resposta antes de executar as operações subsequentes.

P: O módulo 4 recebe alguns dados da porta serial que não estão em conformidade com o protocolo após a reinicialização, como lidar com isso?
- A: O log de inicialização do módulo é uma sequência de dados ASCII com 4 cabeçalhos 0x3E, que não afeta a análise normal de dados com 4 cabeçalhos 0xA5 e pode ser ignorado. Devido ao link físico, os logs dos módulos nº 1 e nº 2 não podem ser recebidos.
P: Como lidar se o processo de atualização for interrompido por uma falha de energia e reiniciar?
- A: Reenvie o comando Start_IAP para atualizar novamente.
P: Qual é a possível razão para a função de atualização anormal no estado cascata?
- A: Confirme se o link físico está correto, como se os dados da nuvem de pontos dos três módulos podem ser recebidos;
- Confirme se os endereços dos três módulos não estão em conflito e você pode tentar reatribuir os endereços;
- Redefina o módulo a ser atualizado e reinicie o try;
Q: Por que a versão de leitura é 0 após a atualização em cascata?
- A: Isso significa que a atualização do módulo não foi bem-sucedida, os usuários precisam redefinir o módulo e atualizar novamente.

ATENÇÃO

Durante a interação do comando com o GS2, exceto para o comando de parada de varredura, outros comandos não podem interagir no modo de varredura, o que pode facilmente levar a erros de análise de mensagem.
O GS2 não iniciará o alcance automaticamente quando for ligado. Ele precisa enviar um comando de início de varredura para entrar no modo de varredura. Quando precisar interromper o alcance, envie um comando de parada de varredura para interromper a varredura e entrar no modo de espera.

Inicie o GS2 normalmente, nosso processo recomendado é:
Primeiro passo:
envie o comando Get Device Address para obter o endereço do dispositivo atual e o número de cascatas e configure o endereço;
Segundo passo:
envie o comando get version para obter o número da versão;
Terceiro passo:
enviar um comando para obter os parâmetros do dispositivo para obter os parâmetros de ângulo do dispositivo para análise de dados;
Quarto passo:
envie um comando de início de varredura para obter dados de nuvem de pontos.
Sugestões para o design de materiais transmissores de luz para janelas em perspectiva GS2:
Se a janela de perspectiva da tampa frontal for projetada para GS2, recomenda-se usar PC permeável a infravermelho como material transmissor de luz, e a área de transmissão de luz deve ser plana (planicidade ≤0.05 mm) e todas as áreas no plano deve ser transparente na faixa de 780nm a 1000nm. A taxa de luz é superior a 90%.
O procedimento de operação recomendado para ligar e desligar repetidamente o GS2 da placa de navegação:
Para reduzir o consumo de energia da placa de navegação, se o GS2 precisar ser ligado e desligado repetidamente, é recomendável enviar um comando de parada de varredura (consulte a seção 3.5) antes de desligar e, em seguida, configure o TX e RX do placa de navegação para alta impedância. Em seguida, puxe o VCC para baixo para desligá-lo. Na próxima vez que a energia for ligada, primeiro abra o VCC, depois configure TX e RX como saída normal e estados de entrada e, depois de um atraso de 300ms, execute a interação de comando com o laser de linha.

Sobre o tempo máximo de espera após o envio de cada comando GS2:
- Obter endereço: atraso de 800ms, obter versão: atraso de 100ms;
- Obter parâmetros: atraso de 100 ms, iniciar a varredura: atraso de 400 ms;
- Parar varredura: atraso de 100 ms, definir taxa de transmissão: atraso de 800 ms;
- Definir modo de borda: atraso de 800ms, iniciar OTA: atraso de 800ms;

REVER

Data	Versão	Contente
2019-04-24	1.0	Compor um primeiro rascunho
2021-11-08	1.1	Modificar (Modificar a estrutura do protocolo para mesclar os dados da câmera esquerda e direita; Sugestões para adicionar materiais da janela de perspectiva; Adicionar a taxa de transmissão comando de configuração)
2022-01-05	1.2	Modifique a descrição de recebimento do comando para obter o endereço do dispositivo e a descrição das câmeras esquerda e direita
2022-01-12	1.3	Adicionar modo de borda, suplemento K, B, descrição do cálculo BIAS
2022-04-29	1.4	Modifique a descrição do capítulo 3.2: Comando Obter Informações da Versão
2022-05-01	1.5	Modifique o método de configuração de endereço do comando de reinicialização suave
2022-05-31	1.6	1) Atualização da seção 3.7 2) Seção 3.8 O comando RESET adiciona uma única resposta 3) Adicionado capítulo 5 atualização OTA
2022-06-02	1.6.1	1) Modifique o fluxo de trabalho de atualização OTA 2) Modifique as perguntas e respostas da OTA

www.ydlidar.com

Documentos / Recursos

YDLIDAR GS2 DESENVOLVIMENTO Sensor LiDAR sólido de matriz linear [pdf] Manual do Usuário
GS2 DEVELOPMENT Sensor LiDAR sólido de matriz linear, DESENVOLVIMENTO GS2, Sensor LiDAR sólido de matriz linear, Sensor LiDAR sólido de matriz, Sensor LiDAR sólido, Sensor LiDAR, Sensor

Referências

Manual do usuário

YDLIDAR GS2 DESENVOLVIMENTO Sensor LiDAR sólido de matriz linear

MECANISMO DE TRABALHO

COMUNICAÇÃO DO SISTEMA

PROTOCOLO DE DADOS

Comando

ANÁLISE DE DADOS

ATUALIZAÇÃO OTA

Enviar protocolo

Instrução Start_IAP

Instrução Running_IAP

Complete_IAP Instrução

Perguntas e respostas

ATENÇÃO

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Referências

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