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纯 LiDAR–IMU：标定流程与采集清单

用途： 现场怎么采合格数据（看完根目录 README 后再看本文即可）。
算法命令与结果判读以 README 为准；改动史见 imu_lidar/CHANGELOG.md。

仅有激光雷达与 IMU、无 RTK/绝对位姿时的推荐采集与流程要点。
目标外参：p_IMU = T_IMU_lidar · p_lidar（T_A_B 表示把 B 系点变到 A 系）。

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1. 原则（先读）

1. 时间对齐优先：时钟偏置未对准时，旋转与平移都不可信；正式数据用设备时间戳。
2. 先旋转，再平移：旋转通常更稳；平面低速时竖直方向平移常常不可观。
3. 用连续运动：停车多站适合 RTK 手眼，不适合作为纯 IMU 外参主流程。
4. 可观才交平移：激励不够就只交旋转，不强交“假精确”六自由度。
5. 残差小 ≠ 标定对：需叠点云、跨会话等独立验证。

相对运动模型：

A ≈ IMU 预积分相对运动（关键帧区间）
B ≈ 雷达关键帧配准相对运动
R_A · R_X ≈ R_X · R_B     → 先求旋转
完整模式且可观时再求平移 t

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2. 端到端流程（与现行代码一致）

确认轴向 / 单位 / 时间语义
  → 现场采集（首尾静止 + 低速多转弯；建议 ≥2 段独立会话）
  → 导出标准中间格式（imu.csv + lidar 会话目录）
  → 质检（时间 / IMU）不通过则停
  → 粗估时间偏置 δt
  → 关键帧 → 配准得 B；完整 IMU 预积分得 A（旋转/速度/位移增量）
  → 加权旋转手眼得 R
  → 用 R 精修 δt，必要时重新组对再解 R（可交替数轮）
  → 联合精修 R 与常值陀螺零偏
  → full_se3 且可观：再估重力、关键帧速度、时变零偏与平移 t
  → 写出 T / δt / summary → 叠点云 / 跨会话验证后交付

步骤	现行模块	说明
质检	timestamp_audit / imu_audit	含静止段陀螺零偏初值
时间	time_offset	模长相关粗估 + 有符号三轴精修
运动对	keyframes / registration / imu_preintegration / motion_pairs	预积分始终算满；手眼先用旋转
旋转	rotation_handeye	加权手眼
精修	joint_optimizer / observability	rotation_only 到旋转为止；full_se3 可观才碰平移

点云去畸变（lidar_deskew）可选；低速首轮可不依赖。

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3. 采集设计

3.1 单趟会话结构

静止 20–30 s → 连续运动 3–8 min → 再静止 10–20 s

运动优先：低速「8」字 / 左右圆；再补加减速直线。
要可靠竖直方向外参时，另加缓坡（约 3°～8°，有效长度优先 ≥20～30 m），或改用外测垂直尺寸先验。

3.2 会话安排

会话	作用
A	主标定
B	独立验证（同一场地换一条不完全相同的路线即可，不参与求外参）
C（可选）	不同速度/路线，测稳定性

安装全程不得改动。多会话不要跨会话拼运动对。

3.3 录制字段（原始，勿先做姿态融合）

• IMU：设备时间、陀螺、加速度（建议同时留主机接收时间便于排查）
• LiDAR：每帧起止时间（最好有包级/逐点时间）、原始点云

中间格式见 [V1_数据格式.md](V1_数据格式.md)。

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4. 现场 Checklist

出发前

• 安装固定；草图/卷尺粗测仅作参考，不当真值
• 单位与轴向确认；设备时间可写盘
• 结构化路线（墙/杆/路缘），避开空旷无特征区
• 存储与供电充足

录制中

• 首尾静止；中间有明显左右转与加减速
• 不改安装、不切换时间源
• 记录会话 ID、天气、异常（急刹、掉包等）

当场快查

• IMU 静止段平稳，转弯时角速度明显
• 点云帧数/点数正常，无明显大面积丢帧
• 雷达与 IMU 时间覆盖同一时段

回实验室

• 已导出中间格式并通过质检
• 本次目标：rotation_only 还是尝试 full_se3
• 若要竖直方向：确认真有俯仰/高度激励，否则降级交付

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5. 精度预期

量	较现实范围	说明
旋转	约 0.5°–2°	最精确部分
水平平移	数厘米～十几厘米	强依赖配准、激励与同步
竖直 / 部分杠杆臂	往往更差甚至不可观	无高度激励时无法得出“精确 z”

如果条件有限，优先交付：可靠旋转 + δt + 可观的平移分量（若有）+ 明确限制说明。

满足条件后的模式与成功标志见根目录 README.md §0。

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6. 交付物建议

程序默认写出：T_IMU_lidar.json、time_offset.json、summary.json。
完整报告目录还可补充：可观性结论、跨会话对比、运动对质量表、限制说明（尤其竖直方向与时间同步方式）。

静止 + 激励录制（多会话）
  → 质检 → 估 δt → 关键帧 A/B → 先解 R
  → 精修 δt 与 R → 可观则求 t → 验证后交付