Ouster 激光雷达
Ouster LiDAR采用数字化架构,其核心是“全芯片化、全半导体化设计”,并在REV7代产品中集成了其自研的L3芯片 。这种设计理念旨在通过片上系统(SoC)的高度集成,提升传感器的性能、可靠性、可扩展性,并降低成本,这与传统依赖分立元件或复杂机械扫描结构的LiDAR形成对比。
性能指标 (以REV7 OS0, OSDome, OS1和OS2为例):
Ouster REV7系列在性能上相较前代有显著提升 。关键指标包括:
探测距离 (10%反射率):
o OSDome: 20米
o OS0: 35米
o OS1: 90米
o OS2: 200米
o REV7整体实现了约2倍的增程 。
· 分辨率: 提供高达128个垂直通道,水平分辨率可配置(512, 1024, 2048 或 4096),角分辨率也提升了2倍。OS2具有更窄的垂直视场角,因此垂直角分辨率更高(可达0.09°x0.17° )。
· 点频: OS0/OS1/OSDome (128线) 最高可产生每秒524万个点,OS2 (128线) 最高可产生262万个点,点频密度提升2倍。
· 视场角 (FOV): 水平360°全覆盖。垂直视场角不同型号有差异:OSDome为180° ,OS0为90°,OS1为42.4°,OS2为22.5° 。
· 最小探测距离: REV7通过固件升级(FW 3.1)实现了重大突破,最小探测距离可配置为0厘米 ,解决了近距离探测盲区问题。
· 精度与准确度: 具有高精度(OSDome ±1cm, OS0 ±0.8cm, OS1 ±0.5cm, OS2 ±2cm ),REV7及FW 3.1进一步提升了准确度,尤其是在近距离和高反/低反目标上表现更佳 。输出数据包含经过标定的反射率值 。
集成IMU与多模态数据:
Ouster LiDAR内部集成了惯性测量单元(IMU),可输出高频(如100Hz )的加速度和角速度数据。这为实现紧耦合的LiDAR惯性里程计(LIO)和SLAM提供了硬件基础,有助于在运动中进行点云去畸变和提高定位鲁棒性。除了标准的距离和反射强度信息,Ouster LiDAR还能输出环境光近红外(Ambient NIR)数据,该数据类似灰度图像,可用于纹理分析或视觉辅助任务 。其视觉能力包括高动态范围(65535级)的昼视被动纹理和夜视主动照射纹理,以及与距离解耦、时空对齐的绝对材质反射率纹理(255级)。
REV7特定增强功能:
REV7代产品引入了一系列重要改进 :
· 性能全面提升: 距离、角分辨率、点频翻倍,盲区降至0cm,精度提高。
· 探测能力优化: 针对高反射率(减少膨胀和边缘丢失)和低反射率(提高探测概率和精度)目标进行了特别优化,动态范围更宽,反射率还原更佳。
· 高级功能: 支持多种PTP同步协议(L2E2E/L4E2E/GPTP);多回波模式更灵活(时序/强序/低带宽);新增“情景模式”,可在传感器内部定义多达128个三维自定义区域(侵限区),并同时实时监测多达16个区域的状态,直接输出侵限报警。
· 硬件与可靠性: 新一代芯片、优化的内部结构和光学设计提高了长期稳定性;接口更换为不锈钢材质,提升了在应力、振动环境下的防护等级;可选车载以太网接口。
环境适应性与可靠性:
Ouster LiDAR专为严苛环境设计:
· 防护等级: OS0/OS1/OS2/OSDome均达到IP68(1米水深浸泡1小时)和IP69K(耐高温高压水冲洗)等级 。
· 工作温度: 宽温范围,如Rev 7 OS1为-40°C 至 +60°C。Rev D OS2为-20°C 至 +64°C(Rev 7 OS2温度范围预计类似)。
· 抗冲击与振动: 可承受高强度冲击(如100g, 11ms半正弦波 )和宽频振动(如5G @1000HZ, IEC 60068-2-64 )。
· 耐腐蚀: 具备一定的耐物理和化学腐蚀能力。
· 高可靠性: MTTF 超过25万小时,具备自检测、自保护和黑匣子系统。
· 特殊能力: 能够探测高达1400°C以上的高温目标,并具备强光抑制能力。
软件与生态系统:
Ouster提供开源的软件开发工具包(SDK)和驱动程序(支持ROS, C++),便于用户集成。提供免费的仿真模型支持(如与Applied Intuition合作 )和数据管理、可视化工具(Ouster Studio 11)。固件更新持续引入新功能,如3D Zone Monitoring 。
详细:OS1 (REV7.1)
固件版本:3.0.x 和 3.1.x
硬件版本:REV7.1
基础架构:VCSEL/SPADS+微光路 单芯片半导体化架构
数据维度:IMU增强环视昼夜雷视一体,物理层同构前融合(被动环境光、主动夜视、材质反射率、点云深度)
数据特性:横纵结构化、纵向并发全局快门、高清高分高压缩率
环境抗性:抑制日光噪点、减少背噪对量程影响、消除窗口涂层剥落风险;低水汽吸收、高尘雾穿透、抗窗口脏污;-40℃超低温环境,1400℃高温目标及低回波目标检测能力;位姿、倾角、振动修正等
光学性能:
- 10%反射率测距 (90%探测概率) @100klx:90m
- 80%反射率测距 (90%探测概率) @100klx:170m
- 最大测距:200m
- 最小测距:0.0 m (默认 0.5 m)
- 测距精度:up to ±0.5cm
- 测距准度 (漫反射):±2.5cm
- 垂直分辨率:32/64/128 (4种标准分布)
- 水平分辨率:512/1024/2048/4096
- 扫描帧率:5/10/20Hz
- 垂直视场角:42.4° ± 1.0° (±21.2°) 可调
- 水平视场角:360° 可调
- 角采样精度:±0.01°(垂直/水平)
- 虚警率:1/10,000
- 测距分辨率:0.1 cm
- 回波数量:2 (强序/时序寻峰)
- 回波顺序:强到弱、最远到最近、最近到最远
激光参数:
- 激光安全等级:Class 1 (IEC/EN 60825-1:2014)
- 激光波长:865 nm
- 光束直径离开传感器:9.5 mm
- 发散角(FWHM):0.18°
连接与数据:
- 连接:UDP over gigabit Ethernet
- 每秒点数:1,310,720 (32 channel)
2,621,440 (64 channel)
5,242,880 (128 channel)
- 每个点的数据:时间戳、方位角、通道数、被动环境光、主动强度、绝对反射率、距离
- 时间戳分辨率:< 1 µs
- 数据延迟:< 10 ms
- 数据完整性:端到端CRC校验
- IMU型号:InvenSense IAM-20680HT
- IMU fps:100HZ in default
- 时间同步:输入:PTP(L2/L4)/gPTP/NMEA/PPS
输出:1-60HZ 脉冲
典型数据带宽:
- 旧款单回波模式 @2048X10:-
- 普通单回波模式@1024X10:
up to 32.81 Mbps (32 channel)
up to 64.26 Mbps (64 channel)
up to 127.18 Mbps (128 channel)
- 普通双回波模式@1024X10:
up to 43.29 Mbps (32 channel)
up to 85.24 Mbps (64 channel)
up to 169.12 Mbps (128 channel)
- 低带宽单回波模式@1024X10:
up to 11.83 Mbps (32 channel)
up to 22.32 Mbps (64 channel)
up to 43.29 Mbps (128 channel)
- 低带宽双回波模式@1024X10:
up to 22.32 Mbps (32 channel)
up to 43.29 Mbps (64 channel)
up to 85.24 Mbps (128 channel)
机械与电气特性:
- 工作电压:9.5-51V
- 典型功耗:14-20W
- 峰值功耗:28W(启动时@-40℃)
- 尺寸:直径:87 mm (3.42 in)
高度:无盖 58.35 mm (2.3 in) / 有热盖 74.2 mm (2.9 in)
- 重量:无盖 430 g (15.2 oz)
有径向盖 502 g (17.7 oz)
有光环盖 522 g (18.4 oz)"
- 安装方式:底部:4x M3 螺丝,2x 定位 2 mm 针孔
顶部:4x M3 螺丝,4x 定位 2 mm 针孔,1x M6 螺丝
- 工作温度:-40℃~+60℃
- 储存温度:-40℃~+85℃
- 防水防尘:IP68 (1 米水下浸泡 1 小时,带 I/O 电缆)
IP69K (带 I/O 电缆)
- 抗震:IEC 60068-2-27 (Amplitude: 100 g, Shape: 11 ms half-sine, 3 shocks x 6 directions)
- 抗振:IEC 60068-2-64 (Amplitude: 5 G-rms, Shape: 10 - 1000 Hz, Mounting: sprung masses, 3 axes w/ 8hr duration each)
合规性:
- 激光安全:
• IEC/EN 60825-1:2014 Class 1 eye safe
• FDA US 21CFR1040 Notice 56 Class 1
• EN 60825-1:2014+A11:2021–Class 1 eye safe
- 产品安全:UL 62368-1
UL 60950-22 (户外使用)
CSA-C22.2 No. 62368-1-19
CSA-C22.2 No. 60950-22-07 (户外使用)
EN/IEC 62368-1
- EMC:
• FCC 47CFR Part 15, Subpart B, Class A
• EN 55032:2012/AC 2013; CISPR 32:2015
• EN 55035:2017/A11:2020
• EN 61000-3-2:2014
• EN 61000-3-3:2013
• KS C 9832:2023
• KS C 9835:2019
• AS/NZS CISPR 32: 2015
其他特性:
- MTTF:>250,000 小时
- 可编程性能:最小距离、回波方式、多机锁相、视野遮罩、信号增强、休眠唤醒(低功耗模式)、自检保护、3D侵限等
- 以太网类型:1000BASE-T(普通以太网)及 1000BASE-T1(车载以太网)
软件支持:
- 建图与建图:OSStudio/SDK/Cartographer/FastLioSam etc.
- 可视化工具:OSStudio/ROS1&2/C++/Python/Apollo/Autoware etc.
- 模拟仿真:OS Architect
- 语义感知:OSGemini/BlueCity