【摘要】：自主勘探設(shè)備在當(dāng)今許多勘探工作中，起到非常重要的作用，自主勘探車輛也隨之應(yīng)運(yùn)而生。雙目立體視覺技術(shù)是目前常用的一種環(huán)境感知技術(shù)，在智能駕駛、精密測量及航天探測等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。利用雙目立體視覺技術(shù)感知行駛環(huán)境，對自主勘探車輛通過性進(jìn)行研究，有利于今后自主勘探車輛的發(fā)展與推廣。 本文利用雙目立體視覺技術(shù)對自主勘探車輛行駛環(huán)境進(jìn)行感知。詳細(xì)介紹了雙目立體視覺的原理及相關(guān)技術(shù)，對雙目系統(tǒng)的標(biāo)定、圖像預(yù)處理、立體匹配及三維信息恢復(fù)等技術(shù)作了詳細(xì)的論述。然后，通過實(shí)驗(yàn)說明了利用這些技術(shù)，感知行駛環(huán)境的可行性。 然后，根據(jù)感知的環(huán)境三維數(shù)據(jù)，建立行駛環(huán)境的數(shù)字高程地形圖。利用基于窗口的鄰域分析法對環(huán)境數(shù)字高程圖進(jìn)行分析，提取地形坡度、起伏度等相關(guān)地形因子，將提取的地形因子與自主勘探車輛行駛極限尺寸對比。在此基礎(chǔ)上，提出了地形通行量度的概念，來評價(jià)通行的難易程度；然后，對感興趣區(qū)域進(jìn)一步提取路面不平度曲線，將感興趣區(qū)域劃分為階躍路面、坡度路面及平滑路面三種類型。完成對不規(guī)則路面的分級，為后續(xù)給出通行極限車速奠定了基礎(chǔ)。 本文還分析了與車輛通過性有關(guān)的越障模型及越障穩(wěn)定性模型，得出了車輛越障的極限尺寸。根據(jù)自主勘探車輛及車載設(shè)備在行駛過程中，對振動(dòng)量的要求，分析了整車七自由度行駛動(dòng)力學(xué)振動(dòng)模型。然后，根據(jù)自主勘探車輛行駛通過性及平順性相關(guān)要求，提出了相應(yīng)的通行控制策略。 最后，選取某礦用車輛作為樣車進(jìn)行仿真分析。結(jié)合車輛相關(guān)參數(shù)，利用Simulink搭建了整車七自由度振動(dòng)模型，并利用MatlAB編程，搭建了越野平滑路面、越野階躍路面及越野坡度路面模型，，通過與其他文獻(xiàn)給出的仿真結(jié)果對比，驗(yàn)證了所建模型的正確性。然后，將各級越野路面作為輸入進(jìn)行仿真分析，根據(jù)垂直振動(dòng)加速度的限制要求，得出了各級路面的極限行駛車速。最后，利用雙目立體攝像機(jī)拍攝分別帶有越野平滑路面、越野階躍路面及越野坡度路面的場景，恢復(fù)三維信息，進(jìn)行通行性分析。發(fā)現(xiàn)恢復(fù)出的場景點(diǎn)云圖及數(shù)字高程模型都比較準(zhǔn)確，基本反映了場景的真實(shí)情況；所得到的通行量度圖中，平滑區(qū)域通行量度值較高，一般都在0.8以上，通行相對容易，而較大凸起或坡度較大的斜坡部分，通行量度值都比較低，通行較困難，較好地反映了場景的通行情況；對三種場景提取的路面不平度曲線對路面分級后，利用相應(yīng)路面下的極限行駛車速進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)平滑路面下，仿真得到的質(zhì)心加速度均方根值為0.24m/s2，階躍路面和坡度路面下，車身質(zhì)心處的最大垂向加速度分別為2.26m/s2和2.32m/s2，都在允許的限值加速度范圍內(nèi)，說明給定的極限行駛車速對自主勘探車輛通行具有一定的指導(dǎo)意義，進(jìn)而驗(yàn)證了本文利用雙目立體視覺技術(shù)感知行駛環(huán)境，并對自主勘探車輛行駛環(huán)境通過性預(yù)判的思路是可行的。 本文的研究思路可以為后續(xù)自主勘探車輛通過性方面的研究提供參考，具有一定的工程研究指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P624;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2572426