Livox MID-360 点云数据采集应用

基于 Flutter 开发的 Android 应用，用于接收并保存 Livox MID-360 激光雷达的 UDP 点云数据。

功能特性

• ✅ 通过 UDP Socket 直接接收雷达点云数据
• ✅ 支持 UDP 单播模式
• ✅ 高效的数据写入，避免丢包
• ✅ 支持 PCAP 格式保存（可用 Wireshark 打开分析）
• ✅ 支持原始二进制格式保存
• ✅ 实时显示采集状态和统计信息

项目结构

lib/
├── main.dart                          # 应用入口和主界面
├── models/
│   └── capture_state.dart             # 采集状态模型
├── controllers/
│   └── capture_controller.dart        # 采集控制器
├── services/
│   └── udp_capture_service.dart       # UDP 接收服务（核心）
├── utils/
│   └── pcap_writer.dart               # PCAP 格式写入工具
└── widgets/
    ├── capture_control_card.dart      # 控制按钮组件
    ├── stats_card.dart                # 统计信息组件
    └── config_card.dart               # 配置信息组件

保存格式说明

PCAP 格式（推荐）

• 标准网络抓包格式，可用 Wireshark 直接打开
• 包含完整的 IP 头和 UDP 头信息
• 文件扩展名: .pcap
• 包含时间戳、源/目标 IP、端口等元数据

RAW 格式

• 原始 UDP payload 数据
• 不包含任何协议头
• 文件扩展名: .bin
• 文件体积更小

PCAP 文件结构

┌─────────────────────────────────────┐
│      PCAP Global Header (24B)       │  ← 文件头，只写一次
├─────────────────────────────────────┤
│      Packet Header (16B)            │  ← 每个UDP包的头
│      IP Header (20B)                │
│      UDP Header (8B)                │
│      UDP Payload (变长)              │  ← 点云数据
├─────────────────────────────────────┤
│      Packet Header (16B)            │
│      IP Header (20B)                │
│      UDP Header (8B)                │
│      UDP Payload (变长)              │
├─────────────────────────────────────┤
│              ...                    │
└─────────────────────────────────────┘

核心架构设计

1. 线程/Isolate 模型

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      Main Isolate (UI)                       │
│  ┌─────────────────┐    ┌─────────────────────────────────┐ │
│  │ CaptureController│───▶│ UdpCaptureService              │ │
│  │   (状态管理)     │    │  - 启动/停止 Isolate           │ │
│  └─────────────────┘    │  - 接收统计数据                 │ │
│                         └─────────────────────────────────┘ │
└───────────────────────────────────┬─────────────────────────┘
                                    │ SendPort/ReceivePort
                                    ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   Worker Isolate (UDP接收)                   │
│  ┌─────────────────────────────────────────────────────────┐│
│  │                                                          ││
│  │  RawDatagramSocket ─▶ PcapWriter ─▶ BytesBuilder ─▶ File││
│  │     (UDP接收)        (封装PCAP)    (写入缓冲区)   (磁盘) ││
│  │                                                          ││
│  └─────────────────────────────────────────────────────────┘│
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

2. 关键组件说明

组件	职责
UdpCaptureService	管理 Isolate 生命周期，与 Worker 通信
Worker Isolate	独立线程执行 UDP 接收和文件写入
PcapWriter	生成标准 PCAP 格式数据
CaptureController	业务逻辑控制，状态管理
CaptureState	不可变状态模型

防丢包策略

1. 使用独立 Isolate 接收数据

• UDP 接收在独立 Isolate 中运行，完全不受 UI 线程影响
• 即使 UI 卡顿，数据接收也不会中断

2. 批量写入策略

// 使用 BytesBuilder 累积数据
final writeBuffer = BytesBuilder(copy: false);
const writeBufferThreshold = 256 * 1024; // 256KB 缓冲区阈值

// 当缓冲区达到阈值时批量写入
if (writeBuffer.length >= writeBufferThreshold) {
  final data = writeBuffer.takeBytes();
  file.writeFromSync(data);
}

3. 连续读取模式

// 一次事件中读取所有可用数据
while (running) {
  final datagram = socket.receive();
  if (datagram == null) break;
  writeBuffer.add(datagram.data);
}

4. 定时刷新

// 每 500ms 刷新一次缓冲区，确保数据不会长时间停留在内存
Timer.periodic(Duration(milliseconds: 500), (timer) {
  if (writeBuffer.length > 0) {
    final data = writeBuffer.takeBytes();
    file.writeFromSync(data);
  }
});

数据完整性保证

1. 正确的关闭流程

finally {
  // 1. 写入剩余缓冲区数据
  if (writeBuffer.length > 0 && file != null) {
    final data = writeBuffer.takeBytes();
    file.writeFromSync(data);
  }
  
  // 2. 显式刷新文件缓冲区
  file.flushSync();
  
  // 3. 关闭文件句柄
  file.closeSync();
  
  // 4. 关闭 Socket
  socket?.close();
}

2. 生命周期管理

@override
void didChangeAppLifecycleState(AppLifecycleState state) {
  // 应用进入后台时自动停止采集
  if (state == AppLifecycleState.paused ||
      state == AppLifecycleState.detached) {
    if (_controller.state.isCapturing) {
      _controller.stopCapture();
    }
  }
}

端口配置

参数	值	说明
雷达源端口	56300	Livox MID-360 发送数据的端口
本机监听端口	56301	Android 设备接收数据的端口

所需权限

<!-- AndroidManifest.xml -->

<!-- 网络权限 - UDP Socket 通信必需 -->
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />

<!-- 存储权限 - 用于保存点云数据文件 -->
<uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
<uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />

<!-- 保持唤醒 - 长时间采集时防止休眠 -->
<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />

数据存储

• PCAP 格式: .pcap 文件（可用 Wireshark 打开）
• RAW 格式: .bin 原始二进制文件
• 文件命名: mid360_pointcloud_<timestamp>.<pcap|bin>
• 存储路径: /Android/data/com.livox.mid360_capture/files/MID360/

使用 Wireshark 查看 PCAP 文件

1. 将 .pcap 文件从手机复制到电脑
2. 用 Wireshark 打开文件
3. 可以看到每个 UDP 数据包的：
   • 时间戳
   • 源 IP 和端口
   • 目标 IP 和端口
   • UDP payload（点云数据）
4. 使用过滤器 udp.port == 56301 筛选数据

编译运行

# 获取依赖
flutter pub get

# 分析代码
flutter analyze

# 编译 APK
flutter build apk --release

# 或直接运行
flutter run

使用流程

1. 网络配置: 确保 Android 设备与 MID-360 在同一局域网 最好将IP设置为192.168.1.50
2. 雷达配置: 将雷达的目标 IP 设置为 Android 设备 IP，目标端口设置为 56301
3. 开始采集: 点击"开始采集"按钮
4. 监控状态: 观察 UDP 包数量和数据大小是否增长
5. 停止采集: 点击"停止采集"按钮，数据将自动保存

性能指标

• 设计目标: 支持 MID-360 最大数据速率 (~10MB/s)
• 缓冲区大小: 256KB 写入缓冲区
• 刷新间隔: 500ms 统计更新，1000ms 定时刷盘
• 支持时长: 理论上可支持数小时连续采集（取决于存储空间）

技术栈

• Flutter: 跨平台 UI 框架
• Dart Isolate: 多线程处理
• RawDatagramSocket: UDP 网络通信
• Provider: 状态管理
• path_provider: 文件路径管理