使用MATLAB进行雷达数据采集可视化

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:

  1. 串口初始化:设定串口参数并建立通信连接;
  2. 数据读取:实时读取雷达数据并进行数据解析;
  3. 极坐标转换:将雷达极坐标数据转换为笛卡尔坐标;
  4. 数据存储与更新:管理点云数据,防止无限增长;
  5. 可视化 :使用 pcplayer 进行 3D 点云实时绘制;
  6. 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

Matlab 复制代码
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

Matlab 复制代码
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

Matlab 复制代码
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

Matlab 复制代码
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

Matlab 复制代码
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

Matlab 复制代码
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

  1. 数据读取失败pause(1) 重新尝试;
  2. 串口数据缓存溢出flush(serialObj) 清空缓冲区;
  3. 串口断开 → 重新建立连接。

4. 总结

本程序实现了: ✅ N10 激光雷达数据实时读取

数据解析与极坐标转换

3D 点云动态可视化

串口异常恢复

该代码可用于 机器人导航、自动驾驶、环境建图 等场景。若有需要,可进一步优化数据存储结构、加入滤波算法提升可视化质量。🚀

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