Mapping Research Based on Solid-State LiDAR Fusion with 2D LiDAR

Tianxiang Zhang; Liming Cai; Chuanyun Ouyang; Xiankai Cheng; Shuhao Yan

doi:10.3788/LOP231481

Laser & Optoelectronics Progress, Volume. 61, Issue 8, 0828006(2024)

Mapping Research Based on Solid-State LiDAR Fusion with 2D LiDAR

Tianxiang Zhang^1,2, Liming Cai^2、*, Chuanyun Ouyang^1,2, Xiankai Cheng², and Shuhao Yan^1,2

¹School of Biomedical Engineering (Suzhou), Division of Life Sciences and Medicine, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, Anhui, China

²Rehabilitation Engineering Department, Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215163, Jiangsu, China

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Figures & Tables(15)

Fig. 1. Sensor layout diagram

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Fig. 2. Map fusion block diagram

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Fig. 3. Conversion of point cloud to laser scan

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Fig. 4. Odomtry fusion block diagram

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Fig. 5. Mobile robot

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Fig. 6. Experimental site

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Fig. 7. Comparison of robot and obstacles

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Fig. 8. Original map

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Fig. 9. Fusion map

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Fig. 10. Test 1 of odometer

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Fig. 11. Test 2 of odometer

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Table 1. RPLIDAR A1 parameter

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Table 1. RPLIDAR A1 parameter

Parameter	Value
Measuring radius /m	0.15‒12
Scanned area /（°）	360
Sampling frequency	8K
Scanning frequency /Hz	5.5‒10
Angular resolution /（°）	≤1
Ranging accuracy	1% of actual distance（≤3 m）
	2% of actual distance（3‒5 m）
	2.5% of actual distance（5‒12 m）

Table 2. HPS-3D160 parameter
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Table 2. HPS-3D160 parameter
Parameter Value
Measuring range /m
0.25-3
（10% reflectance）
0.25-8
（90% reflectance）
Resolution ratio 160 × 60
FOV /（°×°） 76 × 32
Ranging accuracy /cm ± 2
Scanning frequency /Hz 35（max）

Table 3. Odometer measurement results and error

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Table 3. Odometer measurement results and error

Test No.	Method	A	B	C	D	RMSE
Test 1	Mark	（5.43，2.58）	（-3.86，10.00）	（-3.86，-12.32）	（0.00，0.00）
	My_Odom	（5.29，2.54）	（-3.88，9.86）	（-2.97，-12.00）	（0.50，0.21）	0.55
	WO+IMU	（5.30，2.44）	（-4.18，9.78）	（-2.83，-12.04）	（0.32，0.22）	0.61
	WO+LO+IMU	（5.29，2.53）	（-4.26，9.37）	（-2.62，-12.01）	（0.34，0.36）	0.78
Test 2	Mark	（5.49，2.37）	（-3.86，9.64）	（-3.86，-12.18）	（0.00，0.00）
	My_Odom	（5.28，2.47）	（-3.90，9.42）	（-3.60，-11.98）	（0.11，0.00）	0.24
	WO+IMU	（5.29，2.38）	（-4.02，9.32）	（-3.19，-12.04）	（0.18，-0.05）	0.41
	WO+LO+IMU	（5.30，2.47）	（-4.09，8.73）	（-2.93，-12.70）	（0.29，-0.62）	0.80
Test 3	Mark	（5.44，2.52）	（-3.86，16.00）	（-3.76，-4.50）	（0.00，0.00）
	My_Odom	（5.28，2.51）	（-4.11，15.79）	（-3.29，-4.09）	（0.25，0.08）	0.38
	WO+IMU	（5.28，2.43）	（-4.18，15.89）	（-3.38，-3.96）	（0.18，0.16）	0.40
	WO+LO+IMU	（5.28，2.52）	（-4.29，14.66）	（-3.23，-4.88）	（0.33，-0.71）	0.87

Table 4. Average error of odometer measurement results
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Table 4. Average error of odometer measurement results
Method My_Odom WO+IMU WO+LO+IMU
Average RMSE 0.39 0.47 0.82

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Tianxiang Zhang, Liming Cai, Chuanyun Ouyang, Xiankai Cheng, Shuhao Yan. Mapping Research Based on Solid-State LiDAR Fusion with 2D LiDAR[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2024, 61(8): 0828006

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