激光噪声

对于射线传感器，我们将高斯噪声添加到每个光束的范围内。您可以设置从中采样噪声值的高斯分布的平均值和标准偏差。对每个光束独立地采样噪声值。添加噪声后，将得到的范围钳位在传感器的最小和最大范围（包括该范围）之间。

mkdir -p ~/.gazebo/models/noisy_laser
gedit ~/.gazebo/models/noisy_laser/model.config

• 模型配置

  <?xml version="1.0"?>
  <model>
    <name>Noisy laser</name>
    <version>1.0</version>
    <sdf version='1.6'>model.sdf</sdf>
  
    <author>
     <name>My Name</name>
     <email>[email protected]</email>
    </author>
  
    <description>
      My noisy laser.
    </description>
  </model>
  

• 模型sdf描述

  gedit ~/.gazebo/models/noisy_laser/model.sdf
  

  <?xml version="1.0" ?>
  <sdf version="1.6">
    <model name="hokuyo">
      <link name="link">
        <gravity>false</gravity>
        <inertial>
          <mass>0.1</mass>
        </inertial>
        <visual name="visual">
          <geometry>
            <mesh>
              <uri>model://hokuyo/meshes/hokuyo.dae</uri>
            </mesh>
          </geometry>
        </visual>
        <sensor name="laser" type="ray">
          <pose>0.01 0 0.03 0 -0 0</pose>
          <ray>
            <scan>
              <horizontal>
                <samples>640</samples>
                <resolution>1</resolution>
                <min_angle>-2.26889</min_angle>
                <max_angle>2.268899</max_angle>
              </horizontal>
            </scan>
            <range>
              <min>0.08</min>
              <max>10</max>
              <resolution>0.01</resolution>
            </range>
  <!--##### 此处调整噪声，以米为单位，调整平均值和标准偏差值 #####-->
            <noise>
              <type>gaussian</type>
              <mean>0.0</mean>
              <stddev>0.01</stddev>
            </noise>
  <!--#########################################-->
          </ray>
          <plugin name="laser" filename="libRayPlugin.so" />
          <always_on>1</always_on>
          <update_rate>30</update_rate>
          <visualize>true</visualize>
        </sensor>
      </link>
    </model>
  </sdf>
  

查看话题/gazebo/default/hokuyo/link/laser/scan观察现象

Hokuyo雷达噪声参数如下：

<noise>
  <type>gaussian</type>
  <mean>0.0</mean>
  <stddev>0.01</stddev>
</noise>

相机噪声

对于相机传感器，我们对输出放大器噪声建模，该噪声会给每个像素独立增加一个高斯采样干扰。您可以设置从中采样噪声值的高斯分布的平均值和标准偏差。为每个像素独立采样一个噪声值，然后将该噪声值独立添加到该像素的每个颜色通道。在添加噪声之后，所得的颜色通道值将被钳位在0.0到1.0之间；否则，颜色通道值将被限制在0.0到1.0之间。该浮点颜色值将最终以无符号整数形式出现在图像中，通常在0到255之间（每个通道使用8位）。此噪声模型在GLSL着色器中实现，并且需要GPU运行。

• 模型配置

  mkdir -p ~/.gazebo/models/noisy_camera
  gedit ~/.gazebo/models/noisy_camera/model.config
  

  <?xml version="1.0"?>
  <model>
    <name>Noisy camera</name>
    <version>1.0</version>
    <sdf version='1.6'>model.sdf</sdf>
  
    <author>
     <name>My Name</name>
     <email>[email protected]</email>
    </author>
  
    <description>
      My noisy camera.
    </description>
  </model>
  

• 模型sdf描述

  gedit ~/.gazebo/models/noisy_camera/model.sdf
  

  <?xml version="1.0" ?>
  <sdf version="1.6">
    <model name="camera">
      <link name="link">
        <gravity>false</gravity>
        <pose>0.05 0.05 0.05 0 0 0</pose>
        <inertial>
          <mass>0.1</mass>
        </inertial>
        <visual name="visual">
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 0.1 0.1</size>
            </box>
          </geometry>
        </visual>
        <sensor name="camera" type="camera">
          <camera>
            <horizontal_fov>1.047</horizontal_fov>
            <image>
              <width>1024</width>
              <height>1024</height>
            </image>
            <clip>
              <near>0.1</near>
              <far>100</far>
            </clip>
      <!--####### 无单位值，杂波将添加到[0.0,1.0]范围内每个颜色通道 #######-->
            <noise>
              <type>gaussian</type>
              <mean>0.0</mean>
              <stddev>0.07</stddev>
            </noise>
      <!--####################-->
          </camera>
          <always_on>1</always_on>
          <update_rate>30</update_rate>
          <visualize>true</visualize>
        </sensor>
      </link>
    </model>
  </sdf>
  

观察话题/gazebo/default/camera/link/camera/image

对于高质量的相机，以下值是合理的：

<noise>
  <type>gaussian</type>
  <mean>0.0</mean>
  <stddev>0.007</stddev>
</noise>

IMU噪声

对于IMU传感器，我们对角速度和线性加速度的两种干扰进行建模：噪声和偏置。分别考虑角速度和线性加速度，从而为该模型提供4组参数：速度噪声，速率偏差，加速度噪声和加速度偏差。IMU的方向数据不会受到任何干扰，IMU的方向数据会在世界范围内提取为理想值（将来会有所变化）。

噪声是可加的，是从高斯分布中采样的。您可以设置高斯分布的平均值和标准偏差（一个用于比率，一个用于加速度），并从中取样噪声值。对每个样本的每个分量（X，Y，Z）独立采样噪声值，并将其添加到该分量。

偏置也是可加的，但在仿真开始时会被采样一次。您可以设置高斯分布的平均值和标准偏差（一个用于比率，一个用于加速度），从中将采样偏差值。将根据提供的参数对偏差进行采样，然后以相等的概率取反；假设提供的均值表示偏差的大小，并且在两个方向上均可能存在偏差。此后，偏差是固定值，添加到每个样本的每个分量（X，Y，Z）。

注意：根据模拟的系统和物理引擎的配置，可能会发生模拟的IMU数据已经非常嘈杂的情况，因为系统并没有完全解决该问题。因此，根据您的应用，可能没有必要添加噪音。

• 模型配置文件：

  mkdir -p ~/.gazebo/models/noisy_imu
  gedit ~/.gazebo/models/noisy_imu/model.config
  

  <?xml version="1.0"?>
  <model>
    <name>Noisy IMU</name>
    <version>1.0</version>
    <sdf version='1.6'>model.sdf</sdf>
  
    <author>
     <name>My Name</name>
     <email>[email protected]</email>
    </author>
  
    <description>
      My noisy IMU.
    </description>
  </model>
  

• 模型sdf描述：

  gedit ~/.gazebo/models/noisy_imu/model.sdf
  

  <?xml version="1.0" ?>
  <sdf version="1.6">
    <model name="imu">
      <link name="link">
        <inertial>
          <mass>0.1</mass>
        </inertial>
        <visual name="visual">
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 0.1 0.1</size>
            </box>
          </geometry>
        </visual>
        <collision name="collision">
          <geometry>
            <box>
              <size>0.1 0.1 0.1</size>
            </box>
          </geometry>
        </collision>
        <sensor name="imu" type="imu">
          <imu>
   <!--#####################################-->
            <angular_velocity>
              <x>
                <noise type="gaussian">
                  <mean>0.0</mean>
                  <stddev>2e-4</stddev>
                  <bias_mean>0.0000075</bias_mean>
                  <bias_stddev>0.0000008</bias_stddev>
                </noise>
              </x>
              <y>
                <noise type="gaussian">
                  <mean>0.0</mean>
                  <stddev>2e-4</stddev>
                  <bias_mean>0.0000075</bias_mean>
                  <bias_stddev>0.0000008</bias_stddev>
                </noise>
              </y>
              <z>
                <noise type="gaussian">
                  <mean>0.0</mean>
                  <stddev>2e-4</stddev>
                  <bias_mean>0.0000075</bias_mean>
                  <bias_stddev>0.0000008</bias_stddev>
                </noise>
              </z>
            </angular_velocity>
   <!--#####################################-->
            <linear_acceleration>
              <x>
                <noise type="gaussian">
                  <mean>0.0</mean>
                  <stddev>1.7e-2</stddev>
                  <bias_mean>0.1</bias_mean>
                  <bias_stddev>0.001</bias_stddev>
                </noise>
              </x>
              <y>
                <noise type="gaussian">
                  <mean>0.0</mean>
                  <stddev>1.7e-2</stddev>
                  <bias_mean>0.1</bias_mean>
                  <bias_stddev>0.001</bias_stddev>
                </noise>
              </y>
              <z>
                <noise type="gaussian">
                  <mean>0.0</mean>
                  <stddev>1.7e-2</stddev>
                  <bias_mean>0.1</bias_mean>
                  <bias_stddev>0.001</bias_stddev>
                </noise>
              </z>
            </linear_acceleration>
   <!--#####################################-->
          </imu>
          <always_on>1</always_on>
          <update_rate>1000</update_rate>
        </sensor>
      </link>
    </model>
  </sdf>
  

要调整噪音，只需在中使用平均值和标准偏差值即可。速率噪声和速率偏差的单位为rad/s，加速度噪声和加速度偏差的单位为m/ s^2。

对于质量高IMU，以上数值都是合理的！

---

参考文献：

• http://gazebosim.org/tutorials?tut=sensor_noise&cat=sensors