使用MATLAB进行雷达数据采集可视化

news2025/2/3 18:32:54

本文使用轮趣科技N10雷达，需要源码可在后台私信或者资源自取

1. 项目概述

本项目旨在通过 MATLAB 读取 N10 激光雷达 的数据，并进行 实时 3D 点云可视化。数据通过串口传输，并经过解析后转换为 三维坐标点，最终使用 pcplayer 进行动态渲染。该系统可用于 环境感知、机器人导航、避障系统 等场景。

2. 代码结构

本程序主要由以下几个部分组成：

串口初始化：设定串口参数并建立通信连接；
数据读取：实时读取雷达数据并进行数据解析；
极坐标转换：将雷达极坐标数据转换为笛卡尔坐标；
数据存储与更新：管理点云数据，防止无限增长；
可视化：使用 pcplayer 进行 3D 点云实时绘制；
异常处理：在数据异常或串口失效时，进行错误恢复和重新连接。

3. 代码详细说明

3.1 串口初始化

port = "COM21";  % 设定串口号
baudrate = 230400;  % 波特率
timeout = 5;  % 超时设定
serialObj = serialport(port, baudrate, "Timeout", timeout);
configureTerminator(serialObj, "LF");

port: 设定实际连接的串口号，需要根据设备调整；
baudrate: N10 激光雷达推荐使用 230400 bps 以保证数据稳定传输；
timeout: 设置串口通信超时时间，避免长时间阻塞。

3.2 点云可视化

xlimits = [-0.5, 0.5];
ylimits = [-0.5, 0.5];
zlimits = [0, 1];
lidarViewer = pcplayer(xlimits, ylimits, zlimits);
xlabel(lidarViewer.Axes, 'X (m)');
ylabel(lidarViewer.Axes, 'Y (m)');
zlabel(lidarViewer.Axes, 'Z (m)');

pcplayer 用于创建 3D 点云可视化窗口，并设定坐标轴范围。
colormap 设定点云颜色，区分 未标记点、地面、主车、障碍物。

3.3 数据读取与解析

根据自己选购的雷达进行修改即刻

3.4 极坐标转换

angles = linspace(start_angle, end_angle, length(distances));
distances = double(distances) / 1000;  % mm 转换为 m
X = distances .* cosd(angles);
Y = distances .* sind(angles);
Z = zeros(size(X));  % N10 雷达无高度信息，Z 设为0

雷达数据为 极坐标（角度+距离），需转换为 笛卡尔坐标系：

X = 距离 * cos(角度)
Y = 距离 * sin(角度)
Z = 0（N10 雷达仅提供 2D 数据）

3.5 数据存储与更新

validIdx = distances >= 0.1 & distances <= 10;
X = X(validIdx);
Y = Y(validIdx);
Z = Z(validIdx);

X_all = [X_all; X(:)];
Y_all = [Y_all; Y(:)];
Z_all = [Z_all; Z(:)];

if length(X_all) > maxPoints
    X_all = X_all(end-maxPoints+1:end);
    Y_all = Y_all(end-maxPoints+1:end);
    Z_all = Z_all(end-maxPoints+1:end);
end

有效点筛选：过滤 小于 0.1m 或 大于 10m 的点，避免无效数据影响可视化。
数据存储：
- 使用 X_all, Y_all, Z_all 记录所有点。
- 设定 maxPoints = 5000，防止数据量无限增长导致 内存占用过大。

3.6 3D 可视化更新

if ~isempty(X_all)
    ptCloud = pointCloud([X_all, Y_all, Z_all]);
    view(lidarViewer, ptCloud);
end

将最新点云数据 实时更新到可视化窗口。

3.7 串口异常处理

catch ME
    warning("读取数据时出现错误: %s", ME.message);
    pause(1);
    if isvalid(serialObj)
        flush(serialObj);
    else
        warning("串口已断开，尝试重新连接...");
        serialObj = serialport(port, baudrate, "Timeout", timeout);
    end
end

错误恢复策略：