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单、双激光雷达启动与双激光雷达的外参标定(VLP-16)

news 2025/6/6 9:39:01

本文旨在帮助读者迅速完成双Velodyne16激光雷达的启动与外参标定！所用到的标定方法是NDT扫描匹配算法。废话不多说，直接开始！

一、单激光雷达的启动

#安装velodyne的ros依赖
sudo apt-get install ros-melodic-velodyne#进入工作空间克隆velodyne包
git clone https://github.com/ros-drivers/velodyne.git#完成编译
cd ..
catkin_make
source devel/setup.bash

velodyne16通电，用网线将激光雷达与主机相连(断掉无线网)，点击右上角网络标志→ 编辑网络连接→ 点击左下角"+"号添加以太网→ 点击IPv4 Setting→ 将Adress、Netmask与Gateway分别设置为"192.168.1.100"(100是我自己设的，可以设置为1~254内除了201外的所有值，201是激光雷达的IP)、"255.255.255.0"与"192.168.1.1"。保存即可。浏览器进入192.168.1.201可以打开激光雷达配置界面，将转速"rpm"改为600，将Host(Destination)里的IP Adress改为网络设置中的Adress，用于向主机发送数据。在配置界面中看到"Data Port"的端口数字，默认是2368，如果不是，则记录该端口数字。并：

#打开velodyne启动launch文件
roscd velodyne_pointcloud/launch
gedit VLP16_points.launch

在其中修改"port"参数值为刚记录的"Data port"数字，至此单激光雷达配置完成，启动激光雷达：

roslaunch velodyne_pointclouds VLP16_points.launch
rosrun rviz rviz -f velodyne

可以在rviz中看到当前激光雷达的扫描信息。

二、双激光雷达的启动

双激光雷达启动与单激光雷达基本相同，但需要对激光雷达IP先做修改：先连接一只激光雷达，进入192.168.1.201激光雷达配置界面，将"Network(Sensor)"中的IP Adress修改为"192.168.1.200"。配置完成，接下来就是接线方式了：需要交换机或路由器，用三根网线分别将主机、两激光雷达连接至交换机或路由器。断开无线网，将主机网络连接至有线以太网。启动包下载：双激光雷达启动，提取码：0fit

multi_VLP16_points.launch需要修改：

<!-- Run two Velodyne VLP-16 LiDARs --><launch><!-- Name lidar devices --><arg name="lidar1_name" default="lidar_parent" /><arg name="lidar2_name" default="lidar_child" /><!-- FOR first VLP16 --><group ns="$(arg lidar1_name)"><!-- hardware parameters --><arg name="calibration" default="$(find velodyne_pointcloud)/params/VLP16db.yaml"/><arg name="device_ip" default="192.168.1.201" /><arg name="port" default="xxxx" />#这是ip为"192.168.1.201" 的激光雷达的"Data Port"值<arg name="frame_id" default="velodyne" />#可修改<arg name="manager" default="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="max_range" default="130.0" /><arg name="min_range" default="0.4" /><arg name="pcap" default="" /><arg name="read_fast" default="false" /><arg name="read_once" default="false" /><arg name="repeat_delay" default="0.0" /><arg name="rpm" default="600.0" /><arg name="cut_angle" default="-0.01" /><arg name="laserscan_ring" default="-1" /><arg name="laserscan_resolution" default="0.007" /><!-- start nodelet manager and driver nodelets --><include file="$(find velodyne_driver)/launch/nodelet_manager.launch"><arg name="device_ip" value="192.168.1.201"/><arg name="frame_id" value="velodyne"/>#同上frame_id<arg name="manager" value="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="model" value="VLP16"/><arg name="pcap" value="$(arg pcap)"/><arg name="port" value="$(arg port)"/><arg name="read_fast" value="$(arg read_fast)"/><arg name="read_once" value="$(arg read_once)"/><arg name="repeat_delay" value="$(arg repeat_delay)"/><arg name="rpm" value="$(arg rpm)"/><arg name="cut_angle" value="$(arg cut_angle)"/></include><!-- start cloud nodelet --><include file="$(find velodyne_pointcloud)/launch/cloud_nodelet.launch"><arg name="calibration" value="$(arg calibration)"/><arg name="manager" value="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="max_range" value="$(arg max_range)"/><arg name="min_range" value="$(arg min_range)"/></include></group><!--For VELODYNE 02 --><group ns="$(arg lidar2_name)"><!-- declare arguments with default values --><arg name="calibration" default="$(find velodyne_pointcloud)/params/VLP16db.yaml"/><arg name="device_ip" default="192.168.1.200" />#我们将该激光雷达的ip修改了<arg name="port" default="xxxx" />#ip为"192.168.1.200"的激光雷达的"Data Port"<arg name="frame_id" default="velodyne" /><arg name="manager" default="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="max_range" default="130.0" /><arg name="min_range" default="0.4" /><arg name="pcap" default="" /><arg name="read_fast" default="false" /><arg name="read_once" default="false" /><arg name="repeat_delay" default="0.0" /><arg name="rpm" default="600.0" /><arg name="cut_angle" default="-0.01" /><arg name="laserscan_ring" default="-1" /><arg name="laserscan_resolution" default="0.007" /><!-- start nodelet manager and driver nodelets --><include file="$(find velodyne_driver)/launch/nodelet_manager.launch"><arg name="device_ip" value="192.168.1.111"/><arg name="frame_id" value="velodyne"/><arg name="manager" value="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="model" value="VLP16"/><arg name="pcap" value="$(arg pcap)"/><arg name="port" value="$(arg port)"/><arg name="read_fast" value="$(arg read_fast)"/><arg name="read_once" value="$(arg read_once)"/><arg name="repeat_delay" value="$(arg repeat_delay)"/><arg name="rpm" value="$(arg rpm)"/><arg name="cut_angle" value="$(arg cut_angle)"/></include><!-- start cloud nodelet --><include file="$(find velodyne_pointcloud)/launch/cloud_nodelet.launch"><arg name="calibration" value="$(arg calibration)"/><arg name="manager" value="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="max_range" value="$(arg max_range)"/><arg name="min_range" value="$(arg min_range)"/></include></group></launch>

下面是包里针对velodyne修改后的：

<!-- -*- mode: XML -*- -->
<!-- run velodyne_pointcloud/CloudNodelet in a nodelet manager for a VLP-16 -->
<!-- Run two Velodyne VLP-16 LiDARs --><launch><!-- Name lidar devices --><arg name="lidar1_name" default="lidar_parent" /><arg name="lidar2_name" default="lidar_child" /><!-- FOR first VLP16 --><group ns="$(arg lidar1_name)"><!-- hardware parameters --><arg name="calibration" default="$(find velodyne_pointcloud)/params/VLP16db.yaml"/><arg name="device_ip" default="192.168.1.201" /><arg name="port" default="2369" /><arg name="frame_id" default="velodyne1" /><arg name="manager" default="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="max_range" default="130.0" /><arg name="min_range" default="0.4" /><arg name="pcap" default="" /><arg name="read_fast" default="false" /><arg name="read_once" default="false" /><arg name="repeat_delay" default="0.0" /><arg name="rpm" default="600.0" /><arg name="cut_angle" default="-0.01" /><arg name="laserscan_ring" default="-1" /><arg name="laserscan_resolution" default="0.007" /><!-- start nodelet manager and driver nodelets --><include file="$(find velodyne_driver)/launch/nodelet_manager.launch"><arg name="device_ip" value="192.168.1.201"/><arg name="frame_id" value="velodyne1"/><arg name="manager" value="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="model" value="VLP16"/><arg name="pcap" value="$(arg pcap)"/><arg name="port" value="$(arg port)"/><arg name="read_fast" value="$(arg read_fast)"/><arg name="read_once" value="$(arg read_once)"/><arg name="repeat_delay" value="$(arg repeat_delay)"/><arg name="rpm" value="$(arg rpm)"/><arg name="cut_angle" value="$(arg cut_angle)"/></include><!-- start cloud nodelet --><include file="$(find velodyne_pointcloud)/launch/cloud_nodelet.launch"><arg name="calibration" value="$(arg calibration)"/><arg name="manager" value="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="max_range" value="$(arg max_range)"/><arg name="min_range" value="$(arg min_range)"/></include></group><!--For VELODYNE 02 --><group ns="$(arg lidar2_name)"><!-- declare arguments with default values --><arg name="calibration" default="$(find velodyne_pointcloud)/params/VLP16db.yaml"/><arg name="device_ip" default="192.168.1.200" /><arg name="port" default="2368" /><arg name="frame_id" default="velodyne2" /><arg name="manager" default="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="max_range" default="130.0" /><arg name="min_range" default="0.4" /><arg name="pcap" default="" /><arg name="read_fast" default="false" /><arg name="read_once" default="false" /><arg name="repeat_delay" default="0.0" /><arg name="rpm" default="600.0" /><arg name="cut_angle" default="-0.01" /><arg name="laserscan_ring" default="-1" /><arg name="laserscan_resolution" default="0.007" /><!-- start nodelet manager and driver nodelets --><include file="$(find velodyne_driver)/launch/nodelet_manager1.launch"><arg name="device_ip" value="192.168.1.200"/><arg name="frame_id" value="velodyne2"/><arg name="manager" value="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="model" value="VLP16"/><arg name="pcap" value="$(arg pcap)"/><arg name="port" value="$(arg port)"/><arg name="read_fast" value="$(arg read_fast)"/><arg name="read_once" value="$(arg read_once)"/><arg name="repeat_delay" value="$(arg repeat_delay)"/><arg name="rpm" value="$(arg rpm)"/><arg name="cut_angle" value="$(arg cut_angle)"/></include><!-- start cloud nodelet --><include file="$(find velodyne_pointcloud)/launch/cloud_nodelet1.launch"><arg name="calibration" value="$(arg calibration)"/><arg name="manager" value="$(arg frame_id)_nodelet_manager" /><arg name="max_range" value="$(arg max_range)"/><arg name="min_range" value="$(arg min_range)"/></include></group></launch>

至此，双激光雷达可以正常启动，但用NDT方法进行标定时，rviz报错"Ignoring transform from authority 'unknown_publisher' with frame_id and child_frame_id 'velodyne', because they are the same"，是因为两个激光雷达默认的Fixed_Frame都是"velodyne"造成重复，应该修改激光雷达驱动发布的点云数据的坐标系名称.具体解决方式见下：

=======================================================

双激光雷达标定需要修改几个文件（提供的包里已改）

1.激光雷达启动文件：将两个激光雷达的frame_id分别改为velodyne1与velodyne2；将第二个激光雷达的"nodelet_manager.launch"与"cloud_nodelet.launch"改为"nodelet_manager1.launch"与"cloud_nodelet1.launch"

2.在velodyne_pointcloud的launch文件夹中新建一个"cloud_nodelet1.launch"文件，将cloud_nodelet.launch文件内容复制进去，然后将cloud_nodelet.launch中的"frame_id"与"target_id"名称"velodyne1"，将cloud_nodelet.launch中的"frame_id"与"target_id"名称改为"velodyne2"。

3.在velodyne_driver的launch文件夹中新建一个"nodelet_manager1.launch"文件，将nodelet_manager.launch文件内容复制进去，然后将nodelet_manager.launch中的"frame_id"改成"velodyne1"，将"port"改为velodyne1对应的端口数字；将nodelet_manager1.launch中的"frame_id"改成"velodyne2"，将"port"改为velodyne2对应的端口数字；

=========================================================

启动该launch文件就可以启动两个激光雷达啦！

roslaunch velodyne_points multi_VLP16_points.launch

三、双激光雷达标定

本方法采用的双激光雷达标定方法是NDT扫描匹配算法，算法详解见https://adamshan.blog.csdn.net/article/details/105930565

首先在github上克隆标定包，并编译：

#创建工作空间
mkdir -p ~/calibration_ws/src
cd ~/calibration_ws/src
catkin_init_workspace#克隆标定代码包并编译
git clone https://gitee.com/guomin9192/multi_lidar_calibration.git
cd ..
catkin_make

 编译成功后给双激光雷达外参一个初始值，该初始值可以通过大致的测量获得。

cd ~/calibration_ws/src/multi_lidar_calibration/cfg
gedit child_topic_list

该文件是运行文末rosbag对6个激光雷达进行标定时的初始值设定，我们现在对双激光雷达进行标定。第一行表示child frame的个数，即子激光雷达个数；第二行是子激光雷达的点云数据topic；第三行为子激光雷达到父激光雷达的坐标变换初始估计值，顺序为(x,y,z,yaw,pitch,roll) 。

根据前文对双激光雷达的启动设置，将文件改为：

1
/lidar_child/velodyne_points
#下面是我的双激光雷达位姿初始估计值，注意是子激光雷达到父激光雷达的变换
0.2 0.0 0.25 0.0 0.0 0.0

修改完成后，启动roscore

roscore

另起终端启动rviz

#进入标定包并启动rviz
roscd multi_lidar_calibration
rviz -d rviz/multi_lidar_calibration.rviz

另起新终端启动标定包

source ~/calibration_ws/devel/setup.bash
roslaunch multi_lidar_calibration multi_lidar_calibration.launch

至此，标定完成！此时可以看到程序会不断输出两个激光雷达标定的结果，rviz中会显示两只激光雷达标定完成的点云数据！

如果没有实物激光雷达的，也可以用AdamShan提供的rosbag，下载链接：rosbag，提取码: pemc

采用rosbag标定结果rviz显示为：

http://www.xdnf.cn/news/816175.html

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