Calibration 标定模块
模块职责
Calibration 模块是 Apollo 自动驾驶平台的传感器标定数据管理中心。它并非一个运行时服务，而是一个以数据为核心的配置模块，负责：
- 按车型组织和存储所有传感器的标定参数（外参、内参）
- 管理车辆物理参数（尺寸、转向比、轮距等）
- 提供 GNSS/IMU 天线杠杆臂参数
- 维护传感器元信息注册表（
sensor_meta） - 为 Perception、Localization、Planning、Control 等下游模块提供统一的标定数据源
模块通过 Bazel filegroup 将 data/ 目录下的所有标定文件打包为 calibrated_vehicles 目标，供其他模块依赖引用。
车型命名规则
车型目录遵循 {车辆名称}_{LiDAR数量}{Camera数量}{Radar数量} 的命名约定：
| 车型目录 | 车辆 | LiDAR | Camera | Radar | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|
kitti_140 | KITTI 数据集 | 1 | 4 | 0 | KITTI 2011_09_26 数据集回放 |
mkz_121 | Lincoln MKZ | 1 | 2 | 1 | 实车测试 |
mkz_example | Lincoln MKZ | 2 | 3 | 2 | 示例配置，不遵循命名约定 |
mkz_lgsvl_321 | Lincoln MKZ | 3 | 2 | 1 | LGSVL 仿真器 |
nuscenes_165 | nuScenes 数据集 | 1 | 6 | 5 | nuScenes 数据集回放 |
目录结构
每个车型目录下按传感器类型组织标定文件：
modules/calibration/
├── BUILD # Bazel 构建：filegroup("calibrated_vehicles")
├── cyberfile.xml # 包元信息
├── data/
│ └── <vehicle_model>/
│ ├── sensor_meta.pb.txt # 传感器元信息注册表
│ ├── vehicle_param.pb.txt # 车辆物理参数
│ ├── vehicle_info.pb.txt # 车辆身份信息（可选）
│ ├── novatel_localization_extrinsics.yaml # NovAtel 定位外参（可选）
│ ├── camera_params/ # 相机标定参数
│ │ ├── *_extrinsics.yaml # 外参（位姿变换）
│ │ └── *_intrinsics.yaml # 内参（焦距、畸变等）
│ ├── lidar_params/ # LiDAR 标定参数（部分车型使用 velodyne_params/）
│ │ ├── *_novatel_extrinsics.yaml # LiDAR→NovAtel 外参
│ │ └── *_height.yaml # LiDAR 安装高度
│ ├── radar_params/ # 毫米波雷达外参
│ │ └── *_extrinsics.yaml
│ ├── gnss_params/ # GNSS 天线参数
│ │ └── ant_imu_leverarm.yaml # 天线-IMU 杠杆臂
│ ├── vehicle_params/ # 车辆-IMU 外参
│ │ └── vehicle_imu_extrinsics.yaml
│ ├── transform_conf/ # 静态 TF 变换配置（并非所有车型都有）
│ │ └── static_transform_conf.pb.txt
│ ├── camera_conf/ # 相机驱动配置（可选）
│ ├── velodyne_conf/ # Velodyne 驱动配置（可选）
│ ├── radar_conf/ # 雷达驱动配置（可选）
│ ├── gnss_conf/ # GNSS 驱动配置（可选）
│ └── video_conf/ # 视频流配置（可选）
└── README.md核心数据结构与 Proto 定义
SensorMeta — 传感器元信息
定义于 modules/perception/common/proto/sensor_meta_schema.proto，每个车型的 sensor_meta.pb.txt 是 MultiSensorMeta 的文本格式实例。
protobuf
message SensorMeta {
optional string name = 1; // 传感器名称，如 "velodyne128"
optional SensorType type = 2; // 传感器类型枚举
optional SensorOrientation orientation = 3; // 安装朝向
optional bool is_main_sensor = 4; // 是否为主传感器
}支持的传感器类型：
| 类型 | 说明 |
|---|---|
VELODYNE_128 / 64 / 32 / 16 | Velodyne 系列 LiDAR |
LDLIDAR_4 / LDLIDAR_1 | LD 系列 LiDAR |
MONOCULAR_CAMERA | 单目相机 |
STEREO_CAMERA | 双目相机 |
LONG_RANGE_RADAR / SHORT_RANGE_RADAR | 毫米波雷达 |
ULTRASONIC | 超声波传感器 |
安装朝向枚举：FRONT、LEFT_FORWARD、LEFT、LEFT_BACKWARD、REAR、RIGHT_BACKWARD、RIGHT、RIGHT_FORWARD、PANORAMIC。
VehicleParam — 车辆物理参数
定义于 modules/common_msgs/config_msgs/vehicle_config.proto，vehicle_param.pb.txt 是其文本格式实例。
protobuf
message VehicleParam {
optional VehicleBrand brand = 1;
optional VehicleID vehicle_id = 2;
optional double front_edge_to_center = 3; // 前沿到后轴中心距离
optional double back_edge_to_center = 4;
optional double length = 7;
optional double width = 8;
optional double height = 9;
optional double max_steer_angle = 13; // 最大转向角
optional double steer_ratio = 16; // 方向盘转角比
optional double wheel_base = 17; // 轴距
optional double wheel_rolling_radius = 18; // 车轮滚动半径
// ... 制动/油门死区、延迟参数等
}ExtrinsicFile — 静态 TF 变换配置
定义于 modules/transform/proto/static_transform_conf.proto，用于 static_transform_conf.pb.txt。
protobuf
message ExtrinsicFile {
optional string frame_id = 1; // 父坐标系
optional string child_frame_id = 2; // 子坐标系
optional string file_path = 3; // 外参 YAML 文件路径
optional bool enable = 4; // 是否启用
}标定参数文件格式
外参文件（Extrinsics）
描述两个坐标系之间的刚体变换（平移 + 四元数旋转）：
yaml
header:
frame_id: novatel # 父坐标系
child_frame_id: velodyne64 # 子坐标系
transform:
translation:
x: 0.307
y: 0.811
z: 0.803
rotation: # 四元数 (x, y, z, w)
x: -0.00596
y: -0.00452
z: 0.70736
w: 0.70681内参文件（Intrinsics）
描述相机的内部光学参数，遵循 ROS CameraInfo 格式：
yaml
header:
frame_id: velodyne64 # 参考坐标系
height: 512.0 # 图像高度（像素）
width: 1392.0 # 图像宽度（像素）
distortion_model: plumb_bob # 畸变模型
D: [k1, k2, p1, p2, k3, ...] # 畸变系数
K: [fx, 0, cx, 0, fy, cy, 0, 0, 1] # 3x3 内参矩阵GNSS 天线杠杆臂（Lever Arm）
描述 GNSS 天线相对于 IMU 的偏移量及不确定度：
yaml
leverarm:
primary:
offset: { x: 0.0, y: -0.1, z: 0.60 }
uncertainty: { x: 0.05, y: 0.05, z: 0.08 }
secondary: # 双天线配置
offset: { x: 0.0, y: 0.98, z: 0.60 }
uncertainty: { x: 0.05, y: 0.05, z: 0.08 }LiDAR 安装高度
yaml
vehicle:
parameters:
height: 1.48 # LiDAR 距地面高度（米）
height_var: 0.0047 # 高度方差坐标系与数据流
坐标系变换链
标定模块定义了传感器之间的坐标系变换关系，典型的 TF 树结构如下：
world
└── localization
└── novatel (IMU/GNSS)
├── velodyne128 (主 LiDAR)
│ ├── camera_front_6mm
│ ├── camera_front_12mm
│ └── ...
├── velodyne16_front_center
├── radar_front
└── ...数据流向
calibration/data/<vehicle>/
│
├──→ Transform 模块 读取 static_transform_conf.pb.txt
│ 发布静态 TF 变换 加载各 *_extrinsics.yaml
│
├──→ Perception 模块 读取 sensor_meta.pb.txt
│ 传感器融合/检测 读取 camera intrinsics/extrinsics
│
├──→ Localization 模块 读取 novatel_localization_extrinsics.yaml
│ 多传感器融合定位 读取 gnss_params/ant_imu_leverarm.yaml
│
├──→ Drivers 模块 读取 camera_conf/, velodyne_conf/ 等
│ 传感器驱动配置
│
└──→ Planning/Control 读取 vehicle_param.pb.txt
规划与控制 车辆动力学参数配置方式
添加新车型
- 在
modules/calibration/data/下创建新目录，遵循命名规则{name}_{L}{C}{R} - 创建
sensor_meta.pb.txt，注册所有传感器及其类型、朝向，指定主传感器 - 为每个传感器提供外参文件（
*_extrinsics.yaml），相机还需提供内参文件（*_intrinsics.yaml） - 配置
gnss_params/ant_imu_leverarm.yaml，填写天线-IMU 杠杆臂测量值 - 填写
vehicle_param.pb.txt，包含车辆尺寸、转向参数、制动/油门死区等 - 创建
transform_conf/static_transform_conf.pb.txt，声明所有外参文件路径及坐标系关系 - 在 HMI 中选择新车型即可加载对应标定数据
修改标定参数
- 外参调整：直接编辑对应的
*_extrinsics.yaml，修改translation和rotation字段 - 内参调整：编辑
*_intrinsics.yaml，更新K（内参矩阵）和D（畸变系数） - 车辆参数：编辑
vehicle_param.pb.txt，注意字段值需符合VehicleParamproto 定义
标定工具
Apollo 提供了配套的标定工具链（位于独立仓库或工具包中）：
- Camera 内参标定：基于棋盘格图案，使用 OpenCV 标定流程计算焦距、主点、畸变系数
- Camera-LiDAR 外参标定：通过点云与图像的特征对应关系，求解相机与 LiDAR 之间的刚体变换
- LiDAR-GNSS/IMU 外参标定：利用手推标定法或基于运动的标定方法，确定 LiDAR 与 IMU 之间的位姿关系
- Radar 外参标定：通过目标匹配确定雷达相对于主传感器的安装位姿
- 车辆动力学标定：
modules/tools/vehicle_calibration/下提供了标定表可视化工具（plot_calibration_table.py），用于分析速度-加速度-控制指令的映射关系
标定数据验证
修改标定参数后，建议通过回放已有 record 数据，在 Dreamview 中检查点云与图像的对齐效果、定位精度等，确认标定结果的正确性。
Steven Moder