fast-lio通过MID360建图时，倾斜安装问题

Question

在使用fast-lio通过MID360进行建图时，MID360是倾斜安装的，已经尝试修改“MID360_config.json”和标定的矩阵，目前出现的问题就是输出的点云始终和坐标系存在角度偏差，如何解决这个问题，IMU是MID360内部的

Answer 1

上午好☀️☀️☀️️
本答案参考通义千问

在使用 FAST-LIO 通过 MID360 进行建图时，如果 MID360 是倾斜安装的（即激光雷达与 IMU 的安装姿态存在偏差），那么需要对 传感器坐标系与机器人坐标系之间的变换矩阵 进行精确标定。你提到已经尝试修改 MID360_config.json 和标定矩阵，但点云仍然存在角度偏差，这说明可能存在以下几方面的问题：

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✅ 问题分析

1. 传感器安装姿态不准确
   如果 MID360 激光雷达和 IMU 是倾斜安装的，那么它们的坐标系相对于机器人本体坐标系（通常为 X 轴向前、Y 轴向右、Z 轴向上）存在一个旋转角度。

2. 配置文件中变换矩阵未正确设置
   MID360_config.json 中的 sensor_pose 字段用于定义激光雷达相对于 IMU 的位置和姿态。若该值不准确，会导致点云输出与真实世界存在角度偏差。

3. IMU 数据未进行校准或补偿
   即使是内部 IMU，也可能存在初始偏置或安装误差，影响 FAST-LIO 的姿态估计。

4. FAST-LIO 的坐标系设定不一致
   FAST-LIO 默认使用的是 XYZ 坐标系（X 向前，Y 向左，Z 向上），若实际系统中坐标系方向不同，也会导致偏差。

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🔧 解决方案

1. 确认并修正 MID360_config.json 中的 sensor_pose

• 作用：定义激光雷达相对于 IMU 的位置和姿态。
• 格式：[x, y, z, qx, qy, qz, qw]
• 建议：
  • 使用标定工具（如 ROS 的 calibration 工具或手动标定）获取正确的旋转和平移参数。
  • 若无法获得，可以尝试以下方式调整：

{
  "sensor_type": "minko",
  "frame_id": "laser",
  "topic": "/scan",
  "pose": {
    "position": {
      "x": 0.0,
      "y": 0.0,
      "z": 0.0
    },
    "orientation": {
      "x": 0.0,
      "y": 0.0,
      "z": 0.0,
      "w": 1.0
    }
  },
  "point_cloud_topic": "/points_raw"
}

重点：确保 sensor_pose 中的 orientation 是从 IMU 到激光雷达 的旋转矩阵，不是从激光雷达到 IMU。

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2. 重新标定传感器安装姿态

• 方法一：使用 ROS 标定工具

  • 使用 rqt_reconfigure 或 calibration 包，通过激光雷达和 IMU 的同步数据进行标定。
  • 可以参考 ROS Laser and IMU Calibration。

• 方法二：手动标定

  • 在平面上放置激光雷达，使其水平。
  • 记录 IMU 的姿态（例如，使用 imu_data 查看 orientation）。
  • 计算旋转差值，并更新 sensor_pose 中的 orientation。

重点：必须确保激光雷达的 Z 轴与地球重力方向垂直，否则 FAST-LIO 的姿态估计将出现偏差。

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3. 检查 FAST-LIO 的坐标系设定

• FAST-LIO 默认使用 XYZ 坐标系，其中：
  • X: 前向
  • Y: 左向
  • Z: 上向
• 若你的系统使用不同的坐标系（如 Y 为右向），需要在代码中进行调整。

重点：FAST-LIO 的坐标系设定会影响最终的点云方向，需确保一致性。

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4. 调整 IMU 数据的初始偏置

• 如果 IMU 内部有偏置，可以在启动 FAST-LIO 前进行初始化校准。
• 可以使用 imu_filter_madgwick 或 imu_complementary_filter 对 IMU 数据进行滤波。

roslaunch fast_lio mid360.launch

重点：IMU 数据质量直接影响 FAST-LIO 的姿态估计，若数据不稳定，点云也会出现偏差。

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5. 验证点云输出是否符合预期

• 使用 rviz 查看点云是否与地面平行。
• 如果点云整体倾斜，说明 sensor_pose 中的 orientation 需要调整。

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📌 修改后的 MID360_config.json 示例

{
  "sensor_type": "minko",
  "frame_id": "laser",
  "topic": "/scan",
  "pose": {
    "position": {
      "x": 0.0,
      "y": 0.0,
      "z": 0.0
    },
    "orientation": {
      "x": 0.0,
      "y": 0.0,
      "z": 0.0,
      "w": 1.0
    }
  },
  "point_cloud_topic": "/points_raw"
}

重点：请根据实际标定结果替换 orientation 的值，确保激光雷达与 IMU 的坐标系一致。

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✅ 总结

| 问题 | 解决方案 | |------|----------| | 传感器安装姿态错误 | 重新标定 sensor_pose | | IMU 数据偏差 | 使用 IMU 滤波器或校准工具 | | FAST-LIO 坐标系不一致 | 确保坐标系设定统一 | | 点云角度偏差 | 检查并修正 sensor_pose 中的 orientation |

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如果你能提供具体的标定数据或点云偏差角度，我可以进一步帮你计算正确的旋转矩阵。欢迎继续提问！