Livox 致力于为汽车、机器人、测绘等众多行业提供低成本、高性能激光雷达传感器。3D 激光雷达 Mid-40 现已发布，可立即供货，定价 3999 人民币，为机器人导航和地图测绘提供了高性价比的解决方案。Mid-40 关键参数如下：

 

表 1. Mid-40 基本参数

激光波长	905 nm
安全级别	Class 1 (IEC60825-1)
量程 (@ 100 klx Background)	90 m @ 10% 反射率 130 m @ 20% 反射率 260 m @ 80% 反射率
距离精度 (1σ @ 25 m)	2 cm
角度精度	< 0.1°
视场（FOV）	38.4° 圆形
数据率	100k points/s
典型功率	10 W
重量	Approx. 710 g
尺寸	88×69×76 mm
工作温度	-20˚C to 65˚C (-4˚F to 149˚F)

 

 

 

图 1. 惠州湾大桥和点云测绘图

(a)

 

 

(b)

 

 

这次测试的详细过程如下：首先将一个 Livox MID-40 激光雷达、一个惯性导航系统（INS）以及一个来自 Inertial Sense （https://inertialsense.com/products/gnss-ins-rtk-sensors/）的 GNSS-INS 传感器（RTK）组合在一起，以进行高质量姿态测量。集成了 RTK 的 INS 传感器能提供厘米级定位服务。Livox Mid-40 和 INS 传感器牢固地连接在一起以避免产生任何相对运动。树莓派微型计算机用来实时处理 Mid-40 数据和 INS 测量结果。Livox 激光雷达支持外接 INS/RTK，以实现硬件级时间同步和软件级传感器数据融合。有关 Livox 激光雷达集成 INS/RTK 的具体步骤及数据处理的详细说明，请访问 https://github.com/Livox-SDK/LivoxIntegration。

 

 

图 2. 主要设备安装

 

图 3. M600 + Mid-40的完整系统

制图过程中，无人机和桥梁之间的距离约为 50 米。更长的距离可能会降低点云精度，因为 INS 传感器的姿态测量误差会随距离增加。更高级的 INS（如 APX-20 和 NovAtel 的 SPAN）可支持更长的距离，数据收集也将变得更高效。因此，这其中所选用的 INS 扮演着非常关键的角色。在全长 3 公里的惠州湾大桥上，使用单个 Mid-40 进行的数据采集仅需半天时间，后期处理不到半小时。

所有激光雷达数据和 INS 测量（包括 RTK 测量）都保存在树莓派的 microSD 卡上。数据存储好之后，后期处理工作就非常轻松了，只需将 INS 传感器测量到的旋转和平移数据应用于激光雷达数据上，所有点云数据就会投到坐标系上，构建出全局地图。

 

无人机飞行期间，需通过惯性导航系统和 GPS 补偿激光雷达的旋转和平移等运动，具体原因如下。无人机飞行控制器内配有 IMU，但机内的阻尼隔振器会将 IMU 与机身（及激光雷达）隔离，以吸收螺旋桨旋转及各种飞行模式引起的振动。IMU 隔振固然能提供一定帮助，有时对无人机控制而言必不可少。但在传感器数据融合和制图等应用中，我们需要测量所有可能存在的激光雷达运动，这其中就包括振动。

 

测试中使用的是 DJI M600 无人机。Mid-40 的尺寸和重量也适用于 M200、M210（RTK）或推出不久的 M220 等机身更小的无人机。由于只有一台 M600，所以就用这个型号做测试。机械组装方面，Livox Mid-40 提供多种安装选项（参照 Livox Mid-40 快速入门指南），将 Livox Mid-40 集成到DJI M600的过程非常简单，各个机械部件也易于安装。电气硬件组装方面，使用 DC-DC 电压调节器将无人机电池电压（22 V）降至 Mid-40 输入电压范围（10V 至 16V）。树莓派的输入电压则直接来自无人机电池电压。

 

图 4. 桥梁点云测绘图

(a)

 

 

(b)

 

 

(c)

 

如图所示，能用 Mid-40 绘制出整个桥梁的细节。每条斜拉索都轮廓分明，桥面的标记也能清楚看到。Livox 激光雷达让航空测绘效率更高、成本更低。当然，开发人员和第三方解决方案供应商也能够尝试使用更高级的 INS 或更复杂的后期处理算法（如 SLAM），将制图精度提升到更高水平。

 

备注：此类项目已开源：https://github.com/Livox-SDK/livox_high_precision_mapping