激光雷达基础：坐标系

激光雷达基础：坐标系（翻译）

我们熟知激光雷达坐标系处理安装在自动驾驶车辆上的点云数据。在这篇文章中，我们将研究LIDARS所使用的坐标系。

利用激光雷达测光和测距来计算我们关心的物体的精确距离。

激光雷达利用飞行时间计算物体的距离。

当发射激光脉冲时，其发射时间和方向将被记录。激光脉冲在空气中传播，直到它碰到一个能反射一些能量的障碍物。在接收到能量的部分之后，由传感器记录采集和接收的时间。障碍物的球面坐标利用传感器的返回时间和每次扫描后接收的功率（作为反射率）来计算。

由于激光雷达传感器的是一个特殊的球面坐标系值，让我们来复习该特殊的球面坐标系。

球面坐标系

在球面坐标系中，点由距离和两个角度定义。为了表示这两个角，我们使用方位角（Th）和极角（γ）约定。因此，点是由（r，τ，γ）定义的。

                      

从上面的图解可以看出，方位角是在X轴上测量的X-Y平面，极坐标角是Z轴测量的Z-Y平面。

从上面的图，我们可以得到下列方程，将笛卡尔坐标转换为球面坐标。

                                

可以使用下面的方程从球坐标导出笛卡尔坐标。

                                     

激光雷达坐标系

激光雷达返回球坐标读数。从下面的图表可以看出，与上面讨论的惯例有一点不同。

在传感器坐标系中，点（半径R，仰角ω，方位α）定义一个点。仰角，ω是从y轴测量的Z-Y平面。方位角α为y轴测量的X-Y平面。

方位角取决于激光发射时的位置，并在发射时记录。激光发射器的仰角固定在传感器中。半径是利用光束返回的时间来计算的。

                          

笛卡尔坐标可以从以下方程导出。

笛卡尔坐标系易于操作，因此我们需要使用上述方程将球面坐标转换成笛卡尔坐标系。

因此，需要使用上述方程将球面数据从传感器转换为笛卡尔坐标。激光雷达传感器的驱动程序通常是为我们做的。例如，Velodyne LiDARs传感器提供ROS封装。维罗尼亚点云用于转换坐标系。

                     

一种装有激光雷达的汽车坐标系。

上图显示了安装在汽车上的传感器的笛卡尔坐标系。  

至此，在这篇文章中，我们学习了激光雷达如何计算距离和坐标系统。

翻译自 ：https://hackernoon.com/lidar-basics-the-coordinate-system-a26529615df9