雷达与 RTK 标定说明书

本文说明如何用本仓库完成 双天线 RTK ↔ 3D 激光雷达 外参标定，得到可直接使用的 T_RTK_lidar。
默认交付坐标系为 车头向前（HeadingOffsetDeg = -90）。更完整的指标与本次结果见根目录 README.md。

1. 标定目标

p_RTK = T_RTK_lidar · p_lidar

项目	说明
输出文件	`final_T_RTK_lidar.json`
坐标系	车头向前：GGA 原点 + 车头 X（本车 `HeadingOffsetDeg=-90`）
不用到的量	车体航向偏置、天线 XY 杆臂、IMU 融合姿态（双天线 pitch/roll 默认进入参考位姿）
必须提供	RTK 参考点（通常 ANT1）相位中心离地高度
pair 配准	禁止使用外参 seed
求解初值	可用 `run/rtk_lidar_mechanical_initial.json`（仅 AX=XB）

当前车（2026-08）示例参数：高度 1.9165 m，地面 ROI [-2.5, -1.5]，期望站数 27。

若下游需要车体外参：

T_body_lidar = T_body_rtk · T_RTK_lidar

2. 环境准备

系统：Windows + PowerShell
Python：3.11
python -m pip install -r requirements.txt（NumPy、SciPy、Open3D、small_gicp）

3. 数据采集

3.1 每站独立目录

raw_dataset/
├── stations/001|002|.../
└── captures/rtk.rscap , imu.rscap

3.2 G90 连续录制 + 站时间窗（本次 27 站）

用 tools/export_g90_h32_windows_to_combined.py（见 run/README.md），时间基多为 host UTC。

3.3 采集要求

要求	建议
站点数	≥ 30（更好 40～60）；本批 27 为最低可跑规模
相邻站转角	约 15°～30°，避免一长串同朝向
车辆状态	完全静止后再记点云
RTK	固定解，航向有效；站内航向圆标准差 ≤ 0.5°
必测量	ANT1 相位中心离地高度

现场确认：GGA 对应哪根天线、rawHeading 方向、离地高度测法（改高度必须重跑求解）。

4. 一键标定

4.1 站目录 → combined

python tools\export_raw_to_combined.py `
  --stations-root "E:\calibration_data\stations" `
  --rtk-rscap "E:\calibration_data\captures\rtk.rscap" `
  --imu-rscap "E:\calibration_data\captures\imu.rscap" `
  --out "E:\calibration_output\exported" `
  --overwrite

4.2 导出 + 求解

$Repo = (Resolve-Path ".").Path
$Raw  = "E:\calibration_data\stations_batch"
$Out  = "E:\calibration_output\rtk_lidar"

powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\run_full_pipeline.ps1" `
  -DataRoot "$Raw\stations" `
  -RtkCapture "$Raw\captures\rtk.rscap" `
  -ImuCapture "$Raw\captures\imu.rscap" `
  -OutputRoot $Out `
  -RtkReferenceHeightAboveGroundM 1.9165 `
  -HeadingOffsetDeg -90 `
  -ExpectedStations 27 `
  -GroundZMin -2.5 `
  -GroundZMax -1.5

参数	含义
`-RtkReferenceHeightAboveGroundM`	相位中心离地高（m），必填；本车 1.9165
`-HeadingOffsetDeg`	默认 -90 = 车头向前（本车主从装反）
`-GroundZMin/Max`	约 2 m 雷达用 `[-2.5,-1.5]`
`-ExpectedStations` / `-MinStations`	本批 27 / 20

4.3 已有 combined

powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\run_direct_rtk_lidar.ps1" `
  -CombinedRoot "D:\data\rtk_lidar_run\combined" `
  -WorkRoot "D:\data\rtk_lidar_run\prepared_vehicle_h19165" `
  -OutputRoot "D:\data\rtk_lidar_run\outputs_vehicle_h19165" `
  -RtkReferenceHeightAboveGroundM 1.9165 `
  -HeadingOffsetDeg -90 `
  -ExpectedStations 27 `
  -GroundZMin -2.5 `
  -GroundZMax -1.5

不得复用其他车辆或历史采集的天线离地高度、站点数量与外参结果。

5. 输出说明

$OutputRoot/
├── open3d_gicp/  small_gicp/  consensus/
├── common/ground_planes.csv
├── summary.json
└── final_T_RTK_lidar.json

看 summary.json 的共识对数、AX 残差、bootstrap、双后端差。内部一致性 ≠ ±3 cm 绝对真值。

6. 可视化

$Repo = "D:\First-dev-dept\calibration-rtk-run"
$Out  = "D:\data\rtk_lidar_run\outputs_vehicle_h19165"
$Work = "D:\data\rtk_lidar_run\prepared_vehicle_h19165"

powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\view_result.ps1" `
  -Frames "$Work\frames_all" `
  -Pairs "$Out\consensus\B_consensus.npz" `
  -Extrinsic "$Out\final_T_RTK_lidar.json" `
  -PairIndex 0

重点看模式 3 与 4；用 N/P 多看大转角运动对。

7. 注意事项

z 靠实测天线高度约束；改高度必须重跑求解。
不要改站点顺序；pair 索引依赖顺序。
只用 points_raw，禁止已变到车体的点。
pair 阶段禁止外参 seed。
IMU 只关联，不求解 IMU 外参。
尾部残差（P95/max）常被同朝向小转角站拉高，见根 README 第 7 节。

更细算法与本次数值结果见 README.md。

4.9 KiB Raw Permalink Blame History Unescape Escape