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览沃 ROS 驱动程序（ livox_ros_driver English README ）

览沃ROS驱动程序是一个全新的 ROS 包，专门用于连接览沃生产的 LiDAR 产品。该驱动程序可以在安装了 ROS 环境（ indigo,kinetic,melodic ）的 ubuntu14.04/16.04/18.04 操作系统下运行。经测试可以运行览沃 ROS 驱动程序的硬件平台包括：intel x86 主流 cpu 平台，部分 ARM64 硬件平台（如，nvida TX2/Xavier 等）。

0. 版本和发布记录

0.1 当前版本

v2.6.0

0.2 发布记录

发布记录

1. 安装依赖

运行览沃 ROS 驱动程序之前，必须安装 ROS 和 Livox-SDK。

1.1 ROS 环境安装

ROS 环境安装请参考 ROS 安装指南：

ROS 安装指南

    说明：

    （1）务必安装 ROS 完整版 (ros-distro-desktop-full)；

    （2）国内安装 ROS 时，由于网络环境问题，有可能安装失败或者安装错误，请耐心查找错误原因，并解决问题；

    （3）ROS 安装一共有 7 到 8 个步骤，请仔细阅读安装指南；

1.2 Livox-SDK 安装

  1. 从 Github 下载或者克隆 Livox-SDK 到本地；

  2. 参考对应的 README.md 文档安装和运行 Livox-SDK；

2. 获取并构建览沃 ROS 驱动源代码包

  1. 从览沃 GitHub 获取览沃 ROS 驱动程序

    git clone https://github.com/Livox-SDK/livox_ros_driver.git ws_livox/src

    说明：

    务必使用上面的命令克隆代码到本地，否则会因为文件路径的问题而编译出错

  1. 参照如下命令，构建览沃 ROS 驱动程序

    cd ws_livox
catkin_make

  2. 使用如下命令更新当前 ROS 包环境

    source ./devel/setup.sh

3. 运行览沃 ROS 驱动程序

3.1 使用 ROS launch 文件加载览沃 ROS 驱动

命令格式如下：

roslaunch livox_ros_driver [launch file] [param]

  1. 如果 [param] 参数项为空，则览沃 ROS 驱动程序会根据配置文件中的具体配置来连接对应的设备，具体连接规则如下：

    当配置文件中指定的设备连接状态配置为使能连接时 (true) ，览沃 ROS 驱动程序只会连接该配置文件中指定的设备；

    说明

    （1）该配置文件位于 "ws_livox/src/livox_ros_driver/config" 目录下；

    （2）当配置文件中指定的设备连接状态全部配置为禁止连接 (false) 时，览沃 ROS 驱动程序会自动连接扫描到的所有设备；

  1. 如果 [param] 参数为 LiDAR 的广播码，以 LiDAR（ 广播码为 0TFDG3B006H2Z11 ） 和 LiDAR ( 广播码为 1HDDG8M00100191 ) 为例，使用的具体命令如下 :
roslaunch livox_ros_driver livox_lidar_rviz.launch bd_list:="0TFDG3B006H2Z11&1HDDG8M00100191"

    广播码说明

    每台览沃 LiDAR 设备拥有一个唯一的广播码。广播码由14位字符长度的序列号和一个额外的字符组成（ 1、2或者 3），一共 15 位字符长度，上述序列号位于 LiDAR 机身外壳的二维码下面（见下图）。广播码被用来指定要连接的 LiDAR 设备，详细组成格式如下：

    Broadcast Code

    说明：

    上图中 X ，在 MID-100_Left/MID-40/Horizon/Tele 产品中对应为 1 ，在 MID-100_Middle 中对应为 2，在MID-100_Right 中对应为 3 。

4. Launch 文件与览沃 ROS 驱动程序内部参数配置说明

4.1 Launch 配置文件描述

览沃驱动程序中所有的 launch 文件都位于 "ws_livox/src/livox_ros_driver/launch" 路径下，不同的 launch 文件拥有不同的配置参数值， 应用在不同的场景中:

launch 文件名 功能
livox_lidar_rviz.launch 连接览沃雷达设备
向外发布 pointcloud2 格式的点云数据
自动加载rviz
livox_hub_rviz.launch 连接览沃中心板设备
向外发布 pointcloud2 格式的点云数据
自动加载rviz
livox_lidar.launch 连接览沃雷达设备
向外发布 pointcloud2 格式的点云数据
livox_hub.launch 连接览沃中心板设备
向外发布 pointcloud2 格式的点云数据
livox_lidar_msg.launch 连接览沃雷达设备
向外发布览沃自定义点云数据
livox_hub_msg.launch 连接览沃中心板设备
向外发布览沃自定义点云数据
lvx_to_rosbag.launch 转换 lvx 文件为 rosbag 文件
直接将 lvx 文件转换为 rosbag 文件
lvx_to_rosbag_rviz.launch 转换 lvx 文件为 rosbag 文件
从 lvx 文件中读取点云数据，并转换为 pointcloud2 格式向外发布

4.2 览沃 ROS 驱动程序内部主要参数配置说明

览沃 ROS 驱动程序中的所有内部参数都位于 launch 文件中，下面将对经常用到的三个参数进行详细说明:

参数名 详细说明 默认值
publish_freq 设置点云发布频率
浮点数据类型，推荐值 5.0，10.0，20.0，50.0 等。		 10.0
multi_topic LiDAR 设备是否拥有独立的 topic 发布点云数据
0 -- 所有 LiDAR 设备共同使用同一个 topic 发送点云数据
1 -- 每个 LiDAR 设备各自拥有独立的 topic 发布点云数据		 0
xfer_format 设置点云格式
0 -- 览沃 pointcloud2(PointXYZRTL) 点云格式
1 -- 览沃自定义点云数据格式
2 -- PCL库中标准 pointcloud2(pcl::PointXYZI) 点云格式		 0

4.3 览沃 ROS 驱动程序点云数据详细说明

  1. 览沃 pointcloud2(PointXYZRTL) 点云格式，详细说明如下:
float32 x               # X axis, unit:m
float32 y               # Y axis, unit:m
float32 z               # Z axis, unit:m
float32 intensity       # the value is reflectivity, 0.0~255.0
uint8 tag               # livox tag
uint8 line              # laser number in lidar
  1. 览沃自定义数据包格式，详细说明如下 :
Header header             # ROS standard message header
uint64 timebase           # The time of first point
uint32 point_num          # Total number of pointclouds
uint8  lidar_id           # Lidar device id number
uint8[3]  rsvd            # Reserved use
CustomPoint[] points      # Pointcloud data

    上述自定义数据包中的自定义点云（CustomＰoint）格式 :

uint32 offset_time      # offset time relative to the base time
float32 x               # X axis, unit:m
float32 y               # Y axis, unit:m
float32 z               # Z axis, unit:m
uint8 reflectivity      # reflectivity, 0~255
uint8 tag               # livox tag
uint8 line              # laser number in lidar
  1. PCL 库中标准 pointcloud2(pcl::PointXYZI) 点云格式 :

    请参考 PCL 库 point_types.hpp 文件中 the pcl::PointXYZI 数据结构。

5. 配置 LiDAR 参数

在 "ws_livox/src/livox_ros_driver/config" 路径下, 有两个 json 配置文件，分别为 livox_hub_config.json 和 livox_lidar_config.json 。

  1. 直接连接 LiDAR 时，使用 livox_lidar_config.json 来配置 LiDAR 参数，文件内容示例如下：

    {
   "lidar_config": [
      {
         "broadcast_code": "0TFDG3B006H2Z11",
         "enable_connect": true,
         "return_mode": 0,
         "coordinate": 0,
         "imu_rate": 1,
         "extrinsic_parameter_source": 0
      }
    ]
}

    上面 json 文件中各参数属性说明如下表：

LiDAR 配置参数说明

属性 类型 描述 默认值
broadcast_code 字符串 LiDAR 广播码，15位字符，由14位字符长度序列号加一个字符长度附加码组成 0TFDG3B006H2Z11
enable_connect 布尔值 是否连接此 LiDAR
true -- 连接此 LiDAR
false -- 禁止连接此 LiDAR		 false
return_mode 整型 回波模式
0 -- 第一个回波模式
1 -- 最强回波模式
2 -- 双回波模式		 0
coordinate 整型 原始点云数据的坐标轴类型
0 -- 直角坐标系
1 -- 球坐标系		 0
imu_rate 整型 IMU 传感器数据的推送频率
0 -- 关闭 IMU 传感器数据推送
1 -- 以 200Hz 频率推送 IMU 传感器数据
其他值 -- 未定义，会导致不可预测的行为发生
目前只有 Horizon/Tele 支持此选项，MID 序列不支持		 0
extrinsic_parameter_source 整型 是否使能外参自动补偿
0 -- 不补偿 LiDAR 外参
1 -- 自动补偿 LiDAR 外参
 0

    说明：

    连接多个 LiDAR 时，如果要使用外参自动补偿功能，必需先使用 livox viewer 标定好外参并保存到 LiDAR 中；

  1. 连接中心板时，使用 livox_hub_config.json 来配置中心板和 LiDAR 相关的参数，文件内容示例如下：

    {
   "hub_config": {
      "broadcast_code": "13UUG1R00400170",
      "enable_connect": true,
      "coordinate": 0
   },
   "lidar_config": [
      {
         "broadcast_code": "0TFDG3B006H2Z11",
         "return_mode": 0,
         "imu_rate": 1
      }
   ]
}

    中心板 json 配置文件内容与 LiDAR 配置文件的主要区别在于，增加了中心板配置项 hub_config ，中心板相关的具体配置内容见下表：

HUB 配置参数说明

属性 类型 描述 默认值
broadcast_code 字符串 HUB 广播码，15位字符，由14位字符长度的序列号加一个字符长度的附加码组成 13UUG1R00400170
enable_connect 布尔值 是否连接当前 Hub，
true -- 连接此 Hub，意味着所有与此中心板相连接的 LiDAR 数据都会被接收
false -- 禁止连接此 Hub，意味着所有与此中心板相连接的 LiDAR 数据都不会被接收		 false
coordinate 整型 原始点云数据的坐标轴类型
0 -- 直角坐标系
1 -- 球坐标系		 0

    说明

    （1）中心板配置项 hub_config 中配置参数 enable_connect 和 coordinate 是全局性的，控制着所有 LiDAR 的行为，因此中心板 json 配置文件中 LiDAR 相关的配置不包括这两项内容。

    （2）中心板自身支持补偿 LiDAR 外参，无需览沃 ROS 驱动程序来补偿。

6. 览沃 ROS 驱动程序的时间戳同步功能

6.1 硬件要求

准备一台 GPS 设备，确保此 GPS 能够通过串口或者 USB 虚拟串口输出 GPRMC/GNRMC 格式的 UTC 时间信息，同时支持 PPS 信号输出；将 GPS 串口连接到运行览沃驱动程序的主机，将 GPS 的 PPS 信号连接到 LiDAR 的 PPS 信号线，详细的连接说明以及更多时间戳同步方式介绍请参考如下链接：

时间戳同步

    说明

    （1）览沃 ROS 驱动程序的时间戳同步功能是基于 Livox-SDK 的 LidarSetUtcSyncTime 接口实现，且只支持 GPS 同步，是览沃设备多种同步方式的一种；

    （2）务必将 GPS 的 GPRMC/GNRMC 时间信息的输出频率设置为 1Hz，其他频率不推荐；

    （3）GPRMC/GNRMC 格式字符串示例如下：

　　$GNRMC,143909.00,A,5107.0020216,N,11402.3294835,W,0.036,348.3,210307,0.0,E,A*31
　　$GNRMC,021225.00,A,3016.60101,N,12007.84214,E,0.011,,260420,,,A*67
　　$GPRMC,010101.130,A,3606.6834,N,12021.7778,E,0.0,238.3,010807,,,A*6C
　　$GPRMC,092927.000,A,2235.9058,N,11400.0518,E,0.000,74.11,151216,,D*49
　　$GPRMC,190430,A,4812.3038,S,07330.7690,W,3.7,3.8,090210,13.7,E,D*26

6.2 使能时间戳同步功能

览沃 ROS 驱动程序只有在与 LiDAR 连接的时候才支持时间戳同步功能，时间戳相关的配置项 timesync_config 位于 livox_lidar_config.json 文件中，详细的配置内容见下表：

时间戳同步功能配置说明

属性 类型 描述 默认值
enable_timesync 布尔值 是否使能时间戳同步功能
true -- 使能时间戳同步功能
false -- 禁止时间戳同步功能		 false
device_name 字符串 要连接的串口设备名称，以 "/dev/ttyUSB0" 为例，表示向览沃驱动程序发送时间戳信息的设备是 ttyUSB0 "/dev/ttyUSB0"
comm_device_type 整型 发送时间戳信息的设备类型
0 -- 串口或者USB虚拟串口设备
其他 -- 不支持		 0
baudrate_index 整型 串口设备的波特率型
0 -- 2400 波特率
1 -- 4800 波特率
2 -- 9600 波特率
3 -- 19200 波特率
4 -- 38400 波特率
5 -- 57600 波特率
6 -- 115200 波特率
7 -- 230400 波特率
8 -- 460800 波特率
9 -- 500000 波特率
10 -- 576000 波特率
11 -- 921600 波特率		 2
parity_index 整型 串口信号的奇偶校验类型
0 -- 8bit数据无校验位
1 -- 7bit数据1bit偶校验
2 -- 7bit数据1bit奇校验
3 -- 7bit数据1bit 0，无校验		 0

7. lvx 点云数据文件（v1.0/v1.1） 转换为 rosbag 文件

览沃 ROS 驱动程序支持 lvx 点云数据文件转换为 rosbag 文件，具体命令如下：

roslaunch livox_ros_driver lvx_to_rosbag.launch lvx_file_path:="/home/livox/test.lvx"

替换如上命令中的 "/home/livox/test.lvx" 为本地 lvx 数据文件路径后，直接运行即可；如果转换成功，将会在上述路径下产生同名 rosbag 格式点云数据文件。

8. 应用文档

9. 支持

你可以通过以下方式获取 Livox 的技术支持 :

  • 发送邮件到 [email protected] ，详细描述您遇到的问题和使用场景
  • 提交此代码仓的 github issues