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更新文档与一键脚本默认值以匹配基线系本次标定（1.9165m、地面ROI）

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Co-authored-by: Cursor <cursoragent@cursor.com>
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lichun.qu
2026-08-10 22:37:18 +08:00
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雷达与RTK标定说明书.md
+69 -132
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@@ -1,13 +1,12 @@
# 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`。
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 **基线系**（`HeadingOffsetDeg = 0`）。更完整的指标与本次结果见根目录 [`README.md`](README.md)。
---
## 1. 标定目标
求解外参 `T_RTK_lidar`，把雷达点变换到 RTK 导航系：
```text
p_RTK = T_RTK_lidar · p_lidar
```
@@ -15,11 +14,15 @@ p_RTK = T_RTK_lidar · p_lidar
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| 输出文件 | `final_T_RTK_lidar.json` |
| 坐标系 | RTK 导航系（GGA 原点 + 双天线航向），**不是**车体后轮轴系 |
| 坐标系 | **基线系**：GGA 原点 + `rawHeading` 基线方向为 X（不是车体后轮轴系） |
| 不用到的量 | 车体航向偏置、天线 XY 杆臂、IMU 姿态 |
| 必须提供 | RTK 参考点（通常 ANT1）离地高度 |
| 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） |
若下游需要车体外参，需另有已确认的 `T_body_rtk`：
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：
```text
T_body_lidar = T_body_rtk · T_RTK_lidar
@@ -31,59 +34,41 @@ T_body_lidar = T_body_rtk · T_RTK_lidar
- 系统：Windows + PowerShell
- Python：3.11
- 安装依赖：
```powershell
python -m pip install -r requirements.txt
```
依赖：NumPy、SciPy、Open3D、small_gicp。完整流程需要 **Open3D 与 small_gicp 两个配准后端**；若 Windows 无 small_gicp wheel，可改用 WSL2。
- `python -m pip install -r requirements.txt`（NumPy、SciPy、Open3D、small_gicp）
---
## 3. 数据采集
### 3.1 目录结构
**新车（默认）**：每站一段 H32 雷达 dlog（`RSLidarH32_3D_DLogCaptureNet48`，含 raw MSOP/DIFOP），RTK/IMU 全程各一条 `.rscap`：
### 3.1 每站独立目录
```text
raw_dataset/
├── stations/
│ ├── 001/ # dobject/ + dobject_recording/
│ ├── 002/
│ └── ...
└── captures/
├── rtk.rscap # G90：#PVTSLNA 位置 + #UNIHEADINGA 航向
└── imu.rscap # N300；仅关联保存，不参与外参求解
├── stations/001|002|.../
└── captures/rtk.rscap , imu.rscap
```
仍兼容旧站 `h32.rscap`。仅含已解码点云、无 raw MSOP 的旧 dlog 仍可识别，关联时间请用 `-TimeBasis host`。
### 3.2 G90 连续录制 + 站时间窗（本次 27 站）
### 3.2 采集要求
用 `tools/export_g90_h32_windows_to_combined.py`（见 [`run/README.md`](run/README.md)），时间基多为 host UTC。
### 3.3 采集要求
| 要求 | 建议 |
|---|---|
| 站点数 | ≥ 30 站 |
| 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 |
| 姿态覆盖 | 直行、左转、右转、大角度转向都要有 |
| RTK 质量 | 固定解（质量 4/5），航向有效 |
| 站内航向稳定 | 圆标准差 ≤ 0.5° |
| 必测量 | **ANT1（GGA 参考点）离地高度**，含天线相位中心修正 |
| 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 |
### 3.3 现场确认（标定前必做）
1. **哪根天线是 GGA 原点**（通常 ANT1）
2. **`rawHeading` 方向**：ANT1→ANT2 还是相反（搞反会导致 yaw 差约 180°）
3. **离地高度测法**：例如安装底面高度 + 天线 PCO，写入求解参数，不要事后只改 JSON 里的 z
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 仅导出标定中间包（推荐先跑通）
与 Lidar-IMU 的 `export_rscap_to_v1` 同级：原始数据 → `combined/`。
### 4.1 站目录 → combined
```powershell
python tools\export_raw_to_combined.py `
@@ -94,13 +79,11 @@ python tools\export_raw_to_combined.py `
--overwrite
```
### 4.2 导出 + 求解到最终外参
在仓库根目录执行（路径按本机修改）：
### 4.2 导出 + 求解
```powershell
$Repo = (Resolve-Path ".").Path
$Raw = "E:\calibration_data\data4"
$Raw = "E:\calibration_data\stations_batch"
$Out = "E:\calibration_output\rtk_lidar"
powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\run_full_pipeline.ps1" `
@@ -108,123 +91,77 @@ powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\run_full_pipe
-RtkCapture "$Raw\captures\rtk.rscap" `
-ImuCapture "$Raw\captures\imu.rscap" `
-OutputRoot $Out `
-RtkReferenceHeightAboveGroundM 0.758 `
-ExpectedStations 34
-RtkReferenceHeightAboveGroundM 1.9165 `
-HeadingOffsetDeg 0 `
-ExpectedStations 27 `
-GroundZMin -2.5 `
-GroundZMax -1.5
```
| 关键参数 | 含义 |
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| `-RtkReferenceHeightAboveGroundM` | RTK 参考点离地高度（米），**必填** |
| `-ExpectedStations` | 期望站点数 |
| `-MinPairs` | 最少共识运动对，默认 20 |
| `-Bootstrap` | bootstrap 次数，默认 200 |
| `-RtkReferenceHeightAboveGroundM` | 相位中心离地高（m），**必填**；本车 1.9165 |
| `-HeadingOffsetDeg` | 默认 0 = 基线系 |
| `-GroundZMin/Max` | 约 2 m 雷达用 `[-2.5,-1.5]` |
| `-ExpectedStations` / `-MinStations` | 本批 27 / 20 |
### 已有 combined 数据时
可跳过原始导出，直接标定：
### 4.3 已有 combined
```powershell
powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\run_direct_rtk_lidar.ps1" `
-CombinedRoot "...\exported\combined" `
-WorkRoot "...\prepared_rtk_direct" `
-OutputRoot "...\calibration" `
-RtkReferenceHeightAboveGroundM 0.758 `
-ExpectedStations 34
-CombinedRoot "D:\data\rtk_lidar_run\combined" `
-WorkRoot "D:\data\rtk_lidar_run\prepared_baseline_h19165" `
-OutputRoot "D:\data\rtk_lidar_run\outputs_baseline_h19165" `
-RtkReferenceHeightAboveGroundM 1.9165 `
-HeadingOffsetDeg 0 `
-ExpectedStations 27 `
-GroundZMin -2.5 `
-GroundZMax -1.5
```
> 历史文档中的 **0.758 m / 34 站** 属于另一台车（data4），不要用于本车。
---
## 5. 输出说明
```text
$Out/
├── exported/ # 解析与关联中间结果
├── prepared_rtk_direct/ # 每站一帧 + RTK 位姿表
└── calibration/
├── open3d_gicp/ # 后端 1
├── small_gicp/ # 后端 2
├── consensus/ # 双后端共识运动对
├── summary.json # 质量汇总
└── final_T_RTK_lidar.json ← 最终交付物
$OutputRoot/
├── open3d_gicp/ small_gicp/ consensus/
├── common/ground_planes.csv
├── summary.json
└── final_T_RTK_lidar.json
```
`final_T_RTK_lidar.json` 主要字段：
- `translation_m`：平移 (x, y, z)，单位米
- `rotation_rpy_deg_xyz`：滚转 / 俯仰 / 偏航，单位度
- `matrix_4x4`：4×4 齐次变换矩阵
质量指标看 `summary.json`：共识对数、AX 残差 RMS/中位数/P95、bootstrap 标准差、双后端差异。
> 内部一致性好 ≠ 已达到 ±3 cm 绝对真值；正式部署前建议再做独立轨迹验证。
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. 结果检查（可视化）
## 6. 可视化
```powershell
$Repo = "D:\First-dev-dept\calibration-rtk-run"
$Out = "D:\data\rtk_lidar_run\outputs_baseline_h19165"
$Work = "D:\data\rtk_lidar_run\prepared_baseline_h19165"
powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\view_result.ps1" `
-Frames "$Out\prepared_rtk_direct\frames_all" `
-Pairs "$Out\calibration\consensus\B_consensus.npz" `
-Extrinsic "$Out\calibration\final_T_RTK_lidar.json" `
-Frames "$Work\frames_all" `
-Pairs "$Out\consensus\B_consensus.npz" `
-Extrinsic "$Out\final_T_RTK_lidar.json" `
-PairIndex 0
```
| 按键 | 含义 |
|---|---|
| `1` | 原始点云 |
| `2` | 仅用 RTK 运动作初值 |
| `3` | GICP 测得的 B |
| `4` | 外参预测 `X⁻¹ A X`（应与 3 重合） |
| `N` / `]` | 下一运动对 |
| `P` / `[` | 上一运动对 |
| `Q` / `Esc` | 退出 |
蓝 = 目标站 i，橙 = 源站 j。重点看模式 **3 与 4**：墙面、立柱、路缘、地面应基本重合。用 `N`/`P` **多看几对**，不要只挑视觉最好的一对。
重点看模式 **3 与 4**；用 `N`/`P` 多看**大转角**运动对。
---
## 7. 多批次联合（可选）
## 7. 注意事项
传感器安装未变、坐标定义一致时，可合并多批共识运动对再求共享外参：
1. z 靠实测天线高度约束；改高度必须重跑求解。
2. 不要改站点顺序；pair 索引依赖顺序。
3. 只用 `points_raw`，禁止已变到车体的点。
4. pair 阶段禁止外参 seed。
5. IMU 只关联，不求解 IMU 外参。
6. 尾部残差（P95/max）常被同朝向小转角站拉高，见根 README 第 7 节。
```powershell
powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\run_joint_rtk_lidar.ps1" `
-BatchNames @("data4","data5") `
-Pairs @("...\data4\consensus\B_consensus.npz","...\data5\consensus\B_consensus.npz") `
-GroundPlanes @("...\data4\common\ground_planes.csv","...\data5\common\ground_planes.csv") `
-OutputRoot "...\data4_data5_joint" `
-RtkReferenceHeightAboveGroundM 0.758 `
-Bootstrap 200
```
任一批与首批相差超过 **0.25 m** 或 **5°** 会中止，需先检查航向定义与安装是否一致。
---
## 8. 注意事项
1. **z 不能只靠水平运动估出来**，必须靠实测天线高度约束；改高度后要 **重新跑求解**，禁止只改 JSON 的 z。
2. **不要改站点目录名 / `station_*.npz` 顺序**，运动对索引依赖该顺序。
3. 标定用 **原始雷达点**（`points_raw`），不要用已变换到车体的点。
4. 当前时间对齐以主机接收时间为主，尚未估计设备时钟偏差。
5. IMU 只解析关联，**不求解 IMU 外参**，静止站也不做运动去畸变。
6. 仓库内 `results/reference_data4` 为历史参考（旧高度），**不要**当作当前部署外参直接下发。
---
## 9. 流程一览
```text
静止多站采集（LiDAR dlog + RTK/IMU rscap）
↓
解析关联 → 每站选一帧 + yaw-only RTK 位姿
↓
双后端 GICP 求站间运动 B → 精筛 → 共识
↓
AX=XB + 地面高度约束 → T_RTK_lidar
↓
可视化 / summary 检查 → 交付 final_T_RTK_lidar.json
```
更细的算法说明与指标对比见根目录 [`README.md`](README.md)；脚本入口见 [`run/README.md`](run/README.md)。
更细算法与本次数值结果见 [`README.md`](README.md)。