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    解決方案

    城會玩系列:自行車上裝激光雷達

    星之球科技 來源:網易2016-08-21 我要評論(0 )   

    炎炎夏日,對自行車愛好者而言,沒有什么比在盤山路上撒歡兒跑幾圈,更讓人覺得舒爽愜意的了。不過路上時不時躥出的機動車實在是防不勝防,不管你怎么頻繁地觀察后視鏡...

    炎炎夏日,對自行車愛好者而言,沒有什么比在盤山路上撒歡兒跑幾圈,更讓人覺得舒爽愜意的了。不過路上時不時躥出的機動車實在是防不勝防,不管你怎么頻繁地觀察后視鏡,甚至總是下意識回頭瞄幾眼,但依然會被“嗖嗖”超過的車子嚇個不輕。
      
    有位遠在美國佛蒙特州工作的朋友——PaulWallich,他周末同樣喜歡騎自行車溜彎,但無奈也總是擔心因避讓不及時,和后方疾馳而至的機動車發生碰撞,釀成難以挽回的事故。車云菌和這位朋友之前曾探討過,是否能通過安裝一枚超聲波傳感器,起到警示后方來車的作用。但大部分同類型產品的監測范圍不到10m,甚至可能還不如一般人的感覺靈敏。
      
    其實,最理想的是裝一個激光雷達(俗稱“lidar”,它和普通雷達的工作原理相同,只不過系統發射的是激光,并非傳統的無線電波),它的射程完全符合要求,但就是價格實在貴得離譜,放在自行車上,難免有些「大材小用」。
      
    不過來自俄勒岡州班德的一家初創公司PulsedLight,推出了一款簡易版激光雷達產品——Lidar-lite,猶如“雪中送炭”,解決了我和Paul一直擔心的安全問題。這款依靠眾籌推出的激光雷達探測器,盡管只有不到一副紙牌一半的大小,但射程最高可達40m,探測精度為±2.5cm范圍內,全部售價僅89美元。
      
    收到包裹的第一時間,Paul已經迫不及待地拆封搗鼓起來。不過略“奇葩”的是,這款激光雷達的四根信號線全部由黑色封套包裹,對隨后操作十分不利,因此Paul先在每根線上貼上不同的標簽,以方便區分。這里我們還需要購買一個裝有Arduino微處理器的電路板,并將激光雷達與之相連,最后將電路板通過USB數據線連接PC,在線運行官方提供的驅動軟件,將系統調校至能夠正常工作即可。最后,Paul將一塊載有四枚字母數字顯示屏的電路板接入Arduino,進行簡單編程后,一套小巧輕便的后車預警系統就算「大功告成」了。
      
    接下來最關鍵的是,你得在車子的后方整一個可以放置激光雷達的小支架,而且還要保證在高速以及劇烈震動時不會“解體”。盡管這可不是件輕松活兒,但PulsedLight的工程師們除在官網上發布了操作手冊、數據單以及簡單的Arduino程序指令供參考外,還提供了激光雷達保護殼3-D模型的制作參數。Paul利用Openscad將該模型的原始數據進行了適當修改,并通過3D打印機制作而成。
      
    外殼內除放置了激光雷達、微處理器外,還有一塊厚約6mm的泡沫塑料里襯,它能夠起到減震保護設備的作用。還有一點需要注意的是,將整個系統固定在車后時,應把激光雷達的鏡頭稍稍向左上方傾斜幾度,以防止遠距離激光傳輸出現分叉,影響對后方來車的監測。
      
    不過Paul表示當時為整個激光雷達系統設計外殼時,在供電問題上實在是考慮不周。盡管Lidar-lite自帶USB接口,但這并沒有什么卵用,整個系統要能夠正常工作,自然離不開電池的供能。Paul手頭有很多微型DC-DC逆變器,它能夠將任何輸入端額定電壓為1~4V的電流轉換為5V輸出,而且利用Openscad現成的圖形數據庫,還可以設計一個能夠放置兩枚AA電池的容器。但考慮到微處理器運行時最高電流為27mA,激光雷達平均工作電流可達100mA(最高值為200mA),而預警LED顯示屏的電流峰值為500mA,遠遠超過了這些微型DC-DC逆變器的電流上限(200mA)。
      
    最后,Paul選擇將三個DC逆變器并聯,并將AA電池替換為一塊包含兩枚電芯的可充電鋰電池,最大輸出電壓為7.4V,通過7805穩壓器可將其輸出電壓降低至5V,符合整個激光雷達系統的工作要求。盡管拋棄了體型更纖小,更高效的AA電池,但這塊鋰電池表現和一對AA電池相差無幾。所以,令人頭疼的供電問題終于解決啦!
      
    PulsedLight推出的這款簡易版激光雷達和Arduino的微處理器有著良好的適配性,利用鋰電池組即可為整個系統供電。額外增加的LED顯示屏裝在車把處,可以清楚地告知騎車人,后方來車的距離。
      
    那到底這套Paul傾力打造的后車預警系統到底管不管用?其實還有待時間的檢驗。Paul告訴我說,當他將系統調試妥當后,看見車把處的LED顯示屏有信號顯示后方35m處有一輛轎車正在靠近,由于太過激動,甚至都忘了將車子挪到路旁。此外,他還準備再重新制作一個保護殼,可以方便進行激光發射角度的調整,而且還得琢磨琢磨,怎樣可以在不拆解整個系統的情況下,就能方便地給鋰電池充電。
      
    經過多天體驗,Paul發現激光雷達的射程要比想象中小一些,特別是在視線不良的彎道,探測效果并不理想。同時他還表示系統很容易發出錯誤警報,而為了降低誤報率,只能將車速降低。盡管還有很多缺點有待挖掘,但這款簡易版激光雷達實則已經算是一款性價比不錯的行車安全產品了。當然,如若面對更復雜的路況,奉勸各位還是不能太依賴雷達的判斷。這時,繃緊肌肉,豎起雙耳,見機就躲才是上上策。

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    自行車激光雷達
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