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# 雷达与 RTK 标定说明书
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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`。
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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`](README.md)。
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## 1. 标定目标
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```text
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p_RTK = T_RTK_lidar · p_lidar
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```
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| 项目 | 说明 |
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|---|---|
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| 输出文件 | `final_T_RTK_lidar.json` |
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| 坐标系 | **车头向前**：GGA 原点 + 车头 X（本车 `HeadingOffsetDeg=-90`） |
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| 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） |
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| 必须提供 | RTK 参考点（通常 ANT1）**相位中心**离地高度 |
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| pair 配准 | **禁止**使用外参 seed |
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| 求解初值 | 可用 `run/rtk_lidar_mechanical_initial.json`（仅 AX=XB） |
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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**。
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若下游需要车体外参：
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```text
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T_body_lidar = T_body_rtk · T_RTK_lidar
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```
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## 2. 环境准备
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- 系统：Windows + PowerShell
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- Python：3.11
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- `python -m pip install -r requirements.txt`（NumPy、SciPy、Open3D、small_gicp）
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## 3. 数据采集
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### 3.1 每站独立目录
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```text
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raw_dataset/
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├── stations/001|002|.../
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└── captures/rtk.rscap , imu.rscap
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```
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### 3.2 G90 连续录制 + 站时间窗（本次 27 站）
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用 `tools/export_g90_h32_windows_to_combined.py`（见 [`run/README.md`](run/README.md)），时间基多为 host UTC。
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### 3.3 采集要求
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| 要求 | 建议 |
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|---|---|
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| 站点数 | ≥ 30（更好 40～60）；本批 27 为最低可跑规模 |
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| 相邻站转角 | 约 **15°～30°**，避免一长串同朝向 |
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| 车辆状态 | **完全静止**后再记点云 |
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| RTK | 固定解，航向有效；站内航向圆标准差 ≤ 0.5° |
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| 必测量 | ANT1 相位中心离地高度 |
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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）。
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## 4. 一键标定
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### 4.1 站目录 → combined
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```powershell
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python tools\export_raw_to_combined.py `
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--stations-root "E:\calibration_data\stations" `
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--rtk-rscap "E:\calibration_data\captures\rtk.rscap" `
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--imu-rscap "E:\calibration_data\captures\imu.rscap" `
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--out "E:\calibration_output\exported" `
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--overwrite
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```
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### 4.2 导出 + 求解
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```powershell
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$Repo = (Resolve-Path ".").Path
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$Raw = "E:\calibration_data\stations_batch"
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$Out = "E:\calibration_output\rtk_lidar"
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powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\run_full_pipeline.ps1" `
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-DataRoot "$Raw\stations" `
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-RtkCapture "$Raw\captures\rtk.rscap" `
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-ImuCapture "$Raw\captures\imu.rscap" `
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-OutputRoot $Out `
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-RtkReferenceHeightAboveGroundM 1.9165 `
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-HeadingOffsetDeg -90 `
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-ExpectedStations 27 `
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-GroundZMin -2.5 `
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-GroundZMax -1.5
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```
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| 参数 | 含义 |
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|---|---|
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| `-RtkReferenceHeightAboveGroundM` | 相位中心离地高（m），**必填**；本车 1.9165 |
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| `-HeadingOffsetDeg` | 默认 **-90** = 车头向前（本车主从装反） |
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| `-GroundZMin/Max` | 约 2 m 雷达用 `[-2.5,-1.5]` |
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| `-ExpectedStations` / `-MinStations` | 本批 27 / 20 |
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### 4.3 已有 combined
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```powershell
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powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\run_direct_rtk_lidar.ps1" `
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-CombinedRoot "D:\data\rtk_lidar_run\combined" `
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-WorkRoot "D:\data\rtk_lidar_run\prepared_baseline_h19165" `
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-OutputRoot "D:\data\rtk_lidar_run\outputs_baseline_h19165" `
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-RtkReferenceHeightAboveGroundM 1.9165 `
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-HeadingOffsetDeg -90 `
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-ExpectedStations 27 `
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-GroundZMin -2.5 `
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-GroundZMax -1.5
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```
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> 历史文档中的 **0.758 m / 34 站** 属于另一台车（data4），不要用于本车。
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## 5. 输出说明
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```text
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$OutputRoot/
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├── open3d_gicp/ small_gicp/ consensus/
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├── common/ground_planes.csv
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├── summary.json
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└── final_T_RTK_lidar.json
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```
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看 `summary.json` 的共识对数、AX 残差、bootstrap、双后端差。内部一致性 ≠ ±3 cm 绝对真值。
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## 6. 可视化
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```powershell
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$Repo = "D:\First-dev-dept\calibration-rtk-run"
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$Out = "D:\data\rtk_lidar_run\outputs_baseline_h19165"
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$Work = "D:\data\rtk_lidar_run\prepared_baseline_h19165"
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powershell.exe -NoProfile -ExecutionPolicy Bypass -File "$Repo\run\view_result.ps1" `
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-Frames "$Work\frames_all" `
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-Pairs "$Out\consensus\B_consensus.npz" `
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-Extrinsic "$Out\final_T_RTK_lidar.json" `
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-PairIndex 0
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重点看模式 **3 与 4**；用 `N`/`P` 多看**大转角**运动对。
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## 7. 注意事项
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1. z 靠实测天线高度约束；改高度必须重跑求解。
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2. 不要改站点顺序；pair 索引依赖顺序。
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3. 只用 `points_raw`，禁止已变到车体的点。
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4. pair 阶段禁止外参 seed。
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5. IMU 只关联，不求解 IMU 外参。
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6. 尾部残差（P95/max）常被同朝向小转角站拉高，见根 README 第 7 节。
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更细算法与本次数值结果见 [`README.md`](README.md)。
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