激光雷达反光板算法大揭秘

随着激光雷达技术的迅猛发展，其在汽车自动驾驶、手机 LiDAR Scanner 等诸多领域实现了广泛应用。国仪光子所生产的雷达定标板，依托自主研发的技术工艺，为激光雷达的目标距离校准提供了坚实支撑，可使激光雷达更为精准地判断周围障碍物及其运动轨迹。

常用于激光雷达定标的反射率一般为 10%、50%和 90%，若对定标精度有更高要求，还能够定制更多的阶梯反射率。该款雷达定标板反射率为 2%，尺寸为 3000x2000mm，并且支持定制其他尺寸。其具备近乎完美的朗伯特性与稳定性，能够让激光雷达标定获取最优测试效果。

激光雷达靶标部署要求反射材料需求

为保证良好的反射效果，表面材料建议选用具有 300%反射面的 3M 钻石级反光膜。

靶标的长度确定

靶标的长度需依据现场路面颠簸情况以及检测距离来确定，通常应大于 40cm。对于路面倾角变化大、检测距离长的现场，需适当增加靶标的长度。

靶标尺寸及有效识别距离

反光柱靶标：现有的反光柱直径有 63mm、75mm、90mm 等规格，不同直径的反光柱对应不同的有效识别距离。例如，63mm 直径的反光柱有效识别距离为 8m，75mm 直径的为 9.5m，90mm 直径的为 11m。若需要减少反光柱数量，可定制更粗的反光柱。

反光贴靶标：反光贴宽度在 60mm - 150mm 之间，其有效识别距离受入射角影响较大。推荐使用宽度为 100mm 的反光贴，在 90°入射角时有效识别距离为 10m，45°入射角时为 6m，30°入射角时为 2m。对于其他尺寸的反光贴，有效识别距离按比例扩大或缩小。选择更宽的反光贴可减少所需的数量。

靶标部署原则

两个靶标之间的距离应大于 500mm。

靶标布置不能采用对称方式，需分布在行驶路径两侧，且不得等间距分布。

行驶路径全程至少要能探测到 3 个靶标，并且激光器到两个靶标之间的夹角要大于 3°。

靶标的最优部署距离为 4 - 8m。若现场不满足部署条件，在距离雷达 15 米范围内需获得 4 个以上满足上述条件的靶标。

为了在工位处获得更高的定位精度，可在工位处部署 4 - 6m 推荐距离的反光柱，在路径点适当扩大反光靶标的间距，以减少反光靶标的使用。同时，可通过增加靶标的直径或宽度来减少靶标的使用数量。优先推荐使用反光柱靶标，使用反光贴作为靶标时，要适当减少间距以满足相关要求。在全部使用反光贴作为靶标的环境中，应尽量增加反光贴方向的多样性。

现场环境对靶标安装的要求避免货物干扰

靶标与货架方向的距离应大于货物堆叠时突出货架的距离，以防止在大角度下雷达扫描靶标受到货物干扰影响。

高反射率背景处理

在玻璃背景、大面积金属背景以及无尘车间等高反射率背景环境中安装靶标时，要避免将靶标安装在距离这类背景面较近的位置，至少保证 1 米的水平距离。若无法避免，可在靶标安装的背景面上贴上反射率较弱的贴纸，如透明磨砂贴纸等漫反射贴纸。

拐角处靶标安装

在实际使用中，靶标常安装在拐角位置。凹墙面安装靶标时，靶标与墙角的距离应大于 1 米；凸墙面安装靶标时，金属箍应与墙面成 45 度角安装。

不同反射率背景处理

对于反射率差异较大的不同面交错背景，应将靶标安装在距离较强反射率面至少 1 米远的位置。例如在玻璃和墙体结合的墙面，靶标安装在距离玻璃面水平距离 1 米处较为合适。

激光雷达反光板算法核心技术反光板及反光柱的聚类

根据高反点的连续性进行聚类操作，同时充分考量距离和雷达的角度分辨率。通过精确计算，确定不同尺寸反光板或反光柱所需的合适点数，将不合适的点剔除，从而提升聚类的准确性。

高反特征提取

从雷达原始数据中提取高反点是至关重要的第一步。依据雷达规格书所提供的不同材料强度，设定合适的阈值来提取高反点。更为优化的做法是结合距离因素，设定不同的阈值，这样能更精准地提取高反点，为后续处理奠定基础。

构建反光板地图

借助反光板的局部地图与 AGV 坐标，能够得到全局坐标。将全局坐标与全局地图进行匹配，可反算出 AGV 的真实坐标。基于 AGV 真实坐标，又能进一步计算出新添加反光板的全局坐标，实现地图的动态更新。

实际建图流程与精度测试定位精度测试

通过将激光追踪仪测得的位移与反光柱定位的位移进行对比，添加反光柱坐标的累计求评价功能，以此来测试定位精度。

实际建图问题与解决

在算法测试过程中发现，若一边控制车辆行驶，一边让程序自动建图，会出现真实柱子周围有多余点的情况，这主要是累积误差所致。为解决此问题，可借鉴 slam 算法中的回环优化方法。目前暂时采用手动加点的方式，即到达一个位置后，在界面点击添加新点，才记录扫到的反光柱。

其他具体问题的应对策略与 cartographer 的融合

以 landmark 的形式将相关数据融合到 cartographer 中。由于 cartographer 未进行特征的 id 提取，我们只需完成这部分工作即可。

定位精度统一问题

在导航过程中，轮廓导航和反光柱板的精度存在差异。因此，在观测切换点处需要使用滤波器进行平滑过渡，避免下游的规划控制模块失调。

项目定位策略

除了使用反光贴和反光板进行定位外，还需引入几何特征板。这些特征通常在现场预先埋设，不能随意调整。当场景较大时，还需要对激光雷达 的倾角进行估计，以解决实际应用中的具体问题。

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