Ouster  激光雷達

Ouster LiDAR采用數字化架構，其核心是“全芯片化、全半導體化設計”，并在REV7代產品中集成了其自研的L3芯片 。這種設計理念旨在通過片上系統（SoC）的高度集成，提升傳感器的性能、可靠性、可擴展性，并降低成本，這與傳統依賴分立元件或復雜機械掃描結構的LiDAR形成對比。

性能指標 (以REV7 OS0, OSDome, OS1和OS2為例):

Ouster REV7系列在性能上相較前代有顯著提升 。關鍵指標包括：

探測距離 (10%反射率):

o OSDome: 20米

o OS0: 35米

o OS1: 90米

o OS2: 200米

o REV7整體實現了約2倍的增程 。

· 分辨率: 提供高達128個垂直通道，水平分辨率可配置（512, 1024, 2048 或 4096），角分辨率也提升了2倍。OS2具有更窄的垂直視場角，因此垂直角分辨率更高（可達0.09°x0.17° ）。

· 點頻: OS0/OS1/OSDome (128線) 最高可產生每秒524萬個點，OS2 (128線) 最高可產生262萬個點，點頻密度提升2倍。

· 視場角 (FOV): 水平360°全覆蓋。垂直視場角不同型號有差異：OSDome為180° ，OS0為90°，OS1為42.4°，OS2為22.5° 。

· 最小探測距離: REV7通過固件升級（FW 3.1）實現了重大突破，最小探測距離可配置為0厘米 ，解決了近距離探測盲區問題。

· 精度與準確度: 具有高精度（OSDome ±1cm, OS0 ±0.8cm, OS1 ±0.5cm, OS2 ±2cm ），REV7及FW 3.1進一步提升了準確度，尤其是在近距離和高反/低反目標上表現更佳 。輸出數據包含經過標定的反射率值 。

集成IMU與多模態數據:

Ouster LiDAR內部集成了慣性測量單元（IMU），可輸出高頻（如100Hz ）的加速度和角速度數據。這為實現緊耦合的LiDAR慣性里程計（LIO）和SLAM提供了硬件基礎，有助于在運動中進行點云去畸變和提高定位魯棒性。除了標準的距離和反射強度信息，Ouster LiDAR還能輸出環境光近紅外（Ambient NIR）數據，該數據類似灰度圖像，可用于紋理分析或視覺輔助任務 。其視覺能力包括高動態范圍（65535級）的晝視被動紋理和夜視主動照射紋理，以及與距離解耦、時空對齊的絕對材質反射率紋理（255級）。

REV7特定增強功能:

REV7代產品引入了一系列重要改進 ：

· 性能全面提升: 距離、角分辨率、點頻翻倍，盲區降至0cm，精度提高。

· 探測能力優化: 針對高反射率（減少膨脹和邊緣丟失）和低反射率（提高探測概率和精度）目標進行了特別優化，動態范圍更寬，反射率還原更佳。

· 高級功能: 支持多種PTP同步協議（L2E2E/L4E2E/GPTP）；多回波模式更靈活（時序/強序/低帶寬）；新增“情景模式”，可在傳感器內部定義多達128個三維自定義區域（侵限區），并同時實時監測多達16個區域的狀態，直接輸出侵限報警。

· 硬件與可靠性: 新一代芯片、優化的內部結構和光學設計提高了長期穩定性；接口更換為不銹鋼材質，提升了在應力、振動環境下的防護等級；可選車載以太網接口。

環境適應性與可靠性:

Ouster LiDAR專為嚴苛環境設計：

· 防護等級: OS0/OS1/OS2/OSDome均達到IP68（1米水深浸泡1小時）和IP69K（耐高溫高壓水沖洗）等級 。

· 工作溫度: 寬溫范圍，如Rev 7 OS1為-40°C 至 +60°C。Rev D OS2為-20°C 至 +64°C（Rev 7 OS2溫度范圍預計類似）。

· 抗沖擊與振動: 可承受高強度沖擊（如100g, 11ms半正弦波 ）和寬頻振動（如5G @1000HZ, IEC 60068-2-64 ）。

· 耐腐蝕: 具備一定的耐物理和化學腐蝕能力。

· 高可靠性: MTTF 超過25萬小時，具備自檢測、自保護和黑匣子系統。

· 特殊能力: 能夠探測高達1400°C以上的高溫目標，并具備強光抑制能力。

軟件與生態系統:

Ouster提供開源的軟件開發工具包（SDK）和驅動程序（支持ROS, C++），便于用戶集成。提供免費的仿真模型支持（如與Applied Intuition合作 ）和數據管理、可視化工具（Ouster Studio 11）。固件更新持續引入新功能，如3D Zone Monitoring 。

詳細：OS1 (REV7.1)

固件版本：3.0.x 和 3.1.x

硬件版本：REV7.1

基礎架構：VCSEL/SPADS+微光路 單芯片半導體化架構

數據維度：IMU增強環視晝夜雷視一體，物理層同構前融合（被動環境光、主動夜視、材質反射率、點云深度）

數據特性：橫縱結構化、縱向并發全局快門、高清高分高壓縮率

環境抗性：抑制日光噪點、減少背噪對量程影響、消除窗口涂層剝落風險；低水汽吸收、高塵霧穿透、抗窗口臟污；-40℃超低溫環境，1400℃高溫目標及低回波目標檢測能力；位姿、傾角、振動修正等

光學性能：

- 10%反射率測距 (90%探測概率) @100klx：90m

- 80%反射率測距 (90%探測概率) @100klx：170m

- 最大測距：200m

- 最小測距：0.0 m (默認 0.5 m)

- 測距精度：up to ±0.5cm

- 測距準度 （漫反射）：±2.5cm

- 垂直分辨率：32/64/128 （4種標準分布）

- 水平分辨率：512/1024/2048/4096

- 掃描幀率：5/10/20Hz

- 垂直視場角：42.4° ± 1.0° (±21.2°)  可調

- 水平視場角：360°  可調

- 角采樣精度：±0.01°(垂直/水平)

- 虛警率：1/10,000

- 測距分辨率：0.1 cm

- 回波數量：2 (強序/時序尋峰)

- 回波順序：強到弱、最遠到最近、最近到最遠

激光參數：

- 激光安全等級：Class 1 (IEC/EN 60825-1:2014)

- 激光波長：865 nm

- 光束直徑離開傳感器：9.5 mm

- 發散角(FWHM)：0.18°

連接與數據：

- 連接：UDP over gigabit Ethernet

- 每秒點數：1,310,720 (32 channel)

2,621,440 (64 channel)

5,242,880 (128 channel)

- 每個點的數據：時間戳、方位角、通道數、被動環境光、主動強度、絕對反射率、距離

- 時間戳分辨率：< 1 µs

- 數據延遲：< 10 ms

- 數據完整性：端到端CRC校驗

- IMU型號：InvenSense IAM-20680HT

- IMU fps：100HZ in default

- 時間同步：輸入：PTP(L2/L4)/gPTP/NMEA/PPS

輸出：1-60HZ 脈沖

典型數據帶寬：

- 舊款單回波模式 @2048X10：-

- 普通單回波模式@1024X10：

up to 32.81 Mbps (32 channel)

up to 64.26 Mbps (64 channel)

up to 127.18 Mbps (128 channel)

- 普通雙回波模式@1024X10：

up to 43.29 Mbps (32 channel)

up to 85.24 Mbps (64 channel)

up to 169.12 Mbps (128 channel)

- 低帶寬單回波模式@1024X10：

up to 11.83 Mbps (32 channel)

up to 22.32 Mbps (64 channel)

up to 43.29 Mbps (128 channel)

- 低帶寬雙回波模式@1024X10：

up to 22.32 Mbps (32 channel)

up to 43.29 Mbps (64 channel)

up to 85.24 Mbps (128 channel)

機械與電氣特性：

- 工作電壓：9.5-51V

- 典型功耗：14-20W

- 峰值功耗：28W(啟動時@-40℃)

- 尺寸：直徑：87 mm (3.42 in)

高度：無蓋 58.35 mm (2.3 in) / 有熱蓋 74.2 mm (2.9 in)

- 重量：無蓋 430 g (15.2 oz)

有徑向蓋 502 g (17.7 oz)

有光環蓋 522 g (18.4 oz)"

- 安裝方式：底部：4x M3 螺絲，2x 定位 2 mm 針孔

頂部：4x M3 螺絲，4x 定位 2 mm 針孔，1x M6 螺絲

- 工作溫度：-40℃~+60℃

- 儲存溫度：-40℃~+85℃

- 防水防塵：IP68 (1 米水下浸泡 1 小時，帶 I/O 電纜)

IP69K (帶 I/O 電纜)

- 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)

合規性：

- 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

- 產品安全：UL 62368-1

UL 60950-22 (戶外使用)

CSA-C22.2 No. 62368-1-19

CSA-C22.2 No. 60950-22-07 (戶外使用)

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 小時

- 可編程性能：最小距離、回波方式、多機鎖相、視野遮罩、信號增強、休眠喚醒（低功耗模式）、自檢保護、3D侵限等

- 以太網類型：1000BASE-T（普通以太網）及 1000BASE-T1（車載以太網）

軟件支持：

- 建圖與建圖：OSStudio/SDK/Cartographer/FastLioSam etc.

- 可視化工具：OSStudio/ROS1&2/C++/Python/Apollo/Autoware  etc.

- 模擬仿真：OS Architect

- 語義感知：OSGemini/BlueCity