diff --git a/docs/lidar_imu_calibration_status_20260808.md b/docs/lidar_imu_calibration_status_20260808.md new file mode 100644 index 0000000..db16b6e --- /dev/null +++ b/docs/lidar_imu_calibration_status_20260808.md @@ -0,0 +1,171 @@ +# 20260808 HI13 + H32:LiDAR–IMU 标定现状与问题 + +> 数据:`D:\data\calibration_usable_20260808` +> 可用会话:`sessions_v1_host_aligned`(三优先窗) +> 当前结果目录:各窗 `out_fixed_dt0/` +> 清单:`sessions_v1_host_aligned/calibration_manifest_fixed_dt0.json` +> 车辆配置:`config/vehicle_hi13_h32_20260808.yaml` +> 约定外参:`p_IMU = T_IMU_lidar · p_lidar` + +--- + +## 1. 一句话结论 + +**旋转 + 主机桥接时间对齐可以冻结;平移(full_se3)尚不可正式交付。** +三窗 `rotation_only`(δt=0)结果跨窗一致,**不必因平移先验 Z 修正而重跑旋转**。 + +--- + +## 2. 当前可用结果(`out_fixed_dt0`) + +| 窗 | 状态 | δt | yaw (°) | 手眼 RMS (°) | 手眼对数 | vs CAD prior | +|----|------|----|---------|--------------|----------|--------------| +| `priority_174005_174515` | `rotation_only_accepted` | 0 | ≈90.00 | 0.62 | 1374 | ≈0.41° | +| `priority_174905_175450` | 同上 | 0 | ≈90.00 | 0.29 | 1182 | ≈0.47° | +| `priority_175910_180530` | 同上 | 0 | ≈90.01 | 0.79 | 789 | ≈0.38° | + +- 跨窗旋转互差约 **0.15°–0.47°**(相对三窗均值 ≤0.26°)。 +- 交付矩阵中 **平移为 0**(`translation_accepted=false`)。 +- CAD/安装平移先验只用于后续 SE3 / 校验,不写入本轮交付 `T`。 + +### 相对历史失败轮次 + +| 轮次 | 问题 | 结果 | +|------|------|------| +| `sessions_v1_aligned` | 首帧强行对齐设备钟 | 三窗手眼失败,RMS ~9°–12° | +| 自由估 δt + signed refine | 窗3 δt 漂到 −0.48 s;窗2 yaw≈19° | 跨窗 yaw 矛盾(81°/19°/93°) | +| **本轮 fixed δt=0** | 主机桥接后冻结时间 | 三窗 yaw≈90°,可互证 | + +--- + +## 3. 已澄清并写入配置的坐标系 / 先验 + +### 3.1 车体与传感器 + +- 车体:X 前 / Y 左 / Z 上;雷达与 IMU 安装在 **X 正方向**(后轮轴前方)。 +- CAD 图纸可能画成 +X 朝后,那只是读图坐标系,**不是**车体真实轴。 +- IMU:HI13 RFU(X 右 / Y 前 / Z 上),原始数据不做轴向重映射。 +- 雷达 NPZ:假定与车体一致(X 前 / Y 左 / Z 上)。 + +### 3.2 安装量(`translation_m`) + +| 传感器 | X / Y(后轮轴中心) | Z(离地) | +|--------|---------------------|-----------| +| IMU | 2.574 / 0.0365 m | 0.8925 + 0.294 = **1.1865 m** | +| 雷达 | 2.522 / 0.00002 m | 相位中心实测 **1.9165 m** | + +- 后轮轴中心离地:**294 mm**(Z 用离地高时加在 CAD 轴心高上)。 +- 雷达相位中心以实测 1.9165 m 为准(不再用「CAD dZ + 63.5 mm」作为最终离地高)。 + +### 3.3 导出外参先验 + +- `R_IMU_lidar` ≈ yaw 90°:`[[0,-1,0],[1,0,0],[0,0,1]]`(软约束 σ=15°)。 +- `t_IMU_lidar` ≈ **`[0.0365, -0.0518, 0.730]` m**(相对 Z = 1.9165 − 1.1865)。 +- **旋转先验未因 Z 修正改变**;仅平移先验 Z 从旧值 0.8085 改为 0.730。 + +--- + +## 4. 现存问题清单 + +### P1. IMU 预积分平移 `Δp` 不可用(阻塞正式平移) + +- 现象:可视化模式 4 若用完整 `X⁻¹ A X`,橙/蓝点云常呈**上下错层**(Z 差米级~几十米)。 +- 根因:加速度预积分缺少可靠重力/零偏处理,`t_A` 尤其 Z 发散;**不是旋转外参错了**。 +- 旁证:相对 GICP 的旋转残差中位约 0.16°;`|t_A|` 中位却常 >1 m。 +- 影响:`full_se3` / 依赖 IMU 位移的平移估计不可信。 +- 缓解(已做):`visualize_pair_3d.py` 对 `rotation_only` 默认模式 4 = **R 共轭 + GICP 的 t_B**(`--mode4-translation gicp|imu|auto`)。 + +### P2. 平面运动导致竖直平移弱可观 + +- 三优先窗以水平转弯为主,缺少缓坡/俯仰激励。 +- 流水线门控已给出 `translation_accepted=false`。 +- 即使打开平移先验(σ≈5 cm),弱激励下结果易变成**先验回显**,不宜当标定成功。 + +### P3. 时间偏移若再自由估计会被带偏(已规避,需保持) + +- 主机 UTC 桥接(MSOP/IMU `HostReceiveUtc`)后,两路已在同一时间轴,残差通常几十毫秒量级。 +- 若再做有符号 δt 精修,会与错误/未收敛的 R 耦合,窗3 曾从约 −0.12 s 走到 **−0.48 s**。 +- **现行做法**:桥接会话使用 `--fixed-time-offset-s 0 --no-signed-time-refine`。 + +### P4. 单窗低残差 ≠ 外参正确(历史教训) + +- 自由 δt 轮次中,窗2 手眼 RMS 最低(~0.3°)但 yaw≈19°,与 CAD/其他窗差 60°+。 +- 平面运动下 yaw 外参可出现多个能拟合 `R_A R_X ≈ R_X R_B` 的解。 +- **必须**做跨窗一致性 + 可视化叠点,不能只看单窗 RMS。 + +### P5. 旋转软先验尚未做无先验对照 + +- 当前 σ=15°;笔记显示 Tsai 初值本身已接近(约 0.3°–1.1° RMS),不像纯先验硬拽。 +- 仍缺一次:关闭先验或放大 `sigma_deg` 的对照,以排除「只是被拉到 90°」的疑虑。 + +### P6. 环境/导入陷阱(工程) + +- 本机若存在指向其他仓库的 editable 安装(如 `Lidar-IMU`),`python tools\...` 可能导入错误包。 +- `visualize_pair_3d.py` 已插入仓库根到 `sys.path`;长期仍建议在本仓库 `pip install -e .`。 + +### P7. 文档与操作约定未完全同步(工程) + +- README 需明确写清:host-bridge 后固定 δt=0、禁用 signed refine、rotation_only 可视化用法。 +- 交付物目前缺一版「冻结的联合/中位 R + 使用说明」JSON/报告(旋转可交,平移明确不交)。 + +--- + +## 5. 不该做 / 可以做 + +| 动作 | 建议 | +|------|------| +| 因 Z 先验修正重跑三窗 rotation_only | **不必**(R 未依赖新 t) | +| 正式交付 6-DOF / 信赖当前 `Δp` 估 t | **不要** | +| 试验性 `full_se3`(固定 R、δt=0、新 t 先验) | 可做,结果标「实验」 | +| 可视化验收模式 3 vs 4(gicp 平移) | **建议做** | +| 无先验 / 大 σ 旋转对照 | **建议做** | +| 冻结交付 `R` + `δt=0` 说明 | **建议做** | +| 补采缓坡或加强垂直尺寸约束后再估 t | 正式平移前需要 | + +--- + +## 6. 建议下一步顺序 + +1. **验收旋转**:三窗抽转弯运动对,模式 3/4 叠点;可选无先验对照。 +2. **定稿旋转**:三窗中位或联合手眼 → 交付 `R_IMU_lidar` +「δt=0(主机桥接)」说明;**明确不交 t**。 +3. **工程收尾**:README 主机桥接配方;需要时再整理联合标定脚本入口。 +4. **平移(靠后)**:改善 IMU 位移模型或改用更可靠的位移观测 + 竖直激励后,再用新 `t` 先验跑 SE3。 + +--- + +## 7. 常用路径与命令 + +```text +数据根: + D:\data\calibration_usable_20260808\sessions_v1_host_aligned\ + +结果: + ...\priority_XXXX\out_fixed_dt0\summary.json + ...\priority_XXXX\out_fixed_dt0\motion_pairs.json + ...\calibration_manifest_fixed_dt0.json +``` + +```powershell +# 可视化(rotation_only 默认模式4用 GICP 平移) +python tools\visualize_pair_3d.py ` + --lidar D:\data\calibration_usable_20260808\sessions_v1_host_aligned\priority_174005_174515\lidar ` + --summary D:\data\calibration_usable_20260808\sessions_v1_host_aligned\priority_174005_174515\out_fixed_dt0\summary.json ` + --pair-index 0 + +# 若要看「坏 Δp」导致的错层效果: +# --mode4-translation imu +``` + +--- + +## 8. 问题优先级(跟踪用) + +| ID | 严重度 | 状态 | 标题 | +|----|--------|------|------| +| P1 | 高 | 未解决 | IMU `Δp` 不可用,阻塞正式平移 | +| P2 | 高 | 未解决 | 平面运动,竖直 t 弱可观 | +| P3 | 高 | 已规避 | 自由 δt / signed refine 带偏(需保持冻结) | +| P4 | 中 | 已吸收教训 | 单窗低残差不可单独验收 | +| P5 | 中 | 待做 | 无旋转先验对照 | +| P6 | 低 | 部分修复 | 错误 `imu_lidar` 包导入 | +| P7 | 低 | 待做 | README/交付物同步 |