高機動應急救援車輛通常都是在救援現(xiàn)場作業(yè),環(huán)境惡劣,路況復雜,嚴重影響著車輛的行駛平順性以及行駛速度。本文采用預瞄主動懸架來緩和路面對車輛的沖擊作用,從而提升車輛的行駛平順性。預瞄主動懸架主要是通過安裝在車輛上的傳感器來感知車輛前方路面的高程信息,進而通過控制器實時調(diào)節(jié)懸架系統(tǒng)的工作狀態(tài),從而提高車輛的行駛平順性。由于車輛是在高速的行駛狀態(tài),車載激光雷達不停的采集著車輛前方路面的點云數(shù)據(jù),所以對于車輛前方某一物體在不同時間、不同角度獲得的點云數(shù)據(jù)坐標系統(tǒng)存在或多或少的偏差。為此,本文對于激光雷達數(shù)據(jù)的精確配準方法進行了研究。本課題依托國家重點研發(fā)計劃“高機動應急救援車輛(含消防車)專用底盤及懸架關(guān)鍵技術(shù)研究”(項目編號:2016YFC0802902),使用激光雷達、IMU、GPS和計算機等設(shè)備搭建實驗平臺,對車輛前方地形進行掃描,并對采集到的激光雷達點云數(shù)據(jù)進行預處理和配準。論文主要完成了以下工作:首先,對車前地形掃描系統(tǒng)進行介紹和對點云數(shù)據(jù)進行預處理。使用激光雷達、慣性測量單元、GPS和車載計算機搭建車前地形掃描系統(tǒng)實時的采集車前地形的距離、角度、車輛姿態(tài)角和位置信息。使用空間柵格法建立點云數(shù)據(jù)的拓撲關(guān)系。在點云預處理過程中,對點云進行壓縮、去除離群點和點云光順等處理,并且在處理過程中,也進行點云的平移、縮放和旋轉(zhuǎn)等操作,以便與更加清楚更加全面的觀察點云數(shù)據(jù)。其次,進行點云特征描述和特征點的提取。對點云空間幾何特征的微分模型進行分析,并對法線和曲率進行估計擬合,同時也采用基于曲率極值法改進的算法提取特征點。最后使用點特征直方圖(Point Feature Histograms),對點云數(shù)據(jù)進行描述。最后,對傳統(tǒng)ICP點云配準算法進行分析介紹,總結(jié)優(yōu)缺點,提出基于改進迭代最近點(ICP)算法的點云配準方法,并進行三組實驗分析、對比突出改進的ICP算法的精確性和穩(wěn)定性。
【學位單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN958.98;U463.6
【部分圖文】：

數(shù)非常難以機械化，因此使用參數(shù)搜索技術(shù)來優(yōu)化固定配置系統(tǒng)，在實際實踐中局限性很大，Loglois 采用超聲波雷達來測量車前路面信息[11]，但是由于探測距離較近，所以效果不理想。目前關(guān)于這一塊做的比較成功的是谷歌無人駕駛汽車，如圖 1.1，現(xiàn)在有豐田普銳斯和奧迪 TT 這兩種實驗車，它們都是使用照相機、雷達感應器和激光測距機相結(jié)合的方式觀測實時的交通狀況，并且使用詳細地圖來為前方的道路導航。在實際的應用中無人駕駛車輛通常是要比人駕駛的車更加安全，因為它們能更迅速、更有效地對臨時的路況作出反應。另外奔馳公司所研發(fā)的魔術(shù)車身控制系統(tǒng)（MAGIC BODYCONTROL）可以說是智能懸架領(lǐng)域的先導者，如圖 1.2，魔術(shù)車身系統(tǒng)的感應裝置是安裝在前擋風玻璃處的攝像頭，這個攝像頭可以將地面高度距離相差 3 毫米和車輛前方 15 米內(nèi)的實時路況檢測出來，從而在 1 秒內(nèi)迅速的對主動懸架的阻尼系數(shù)做出調(diào)整，保持車輛的平順性。

數(shù)非常難以機械化，因此使用參數(shù)搜索技術(shù)來優(yōu)化固定配置系統(tǒng)，在實際實踐中局限性很大，Loglois 采用超聲波雷達來測量車前路面信息[11]，但是由于探測距離較近，所以效果不理想。目前關(guān)于這一塊做的比較成功的是谷歌無人駕駛汽車，如圖 1.1，現(xiàn)在有豐田普銳斯和奧迪 TT 這兩種實驗車，它們都是使用照相機、雷達感應器和激光測距機相結(jié)合的方式觀測實時的交通狀況，并且使用詳細地圖來為前方的道路導航。在實際的應用中無人駕駛車輛通常是要比人駕駛的車更加安全，因為它們能更迅速、更有效地對臨時的路況作出反應。另外奔馳公司所研發(fā)的魔術(shù)車身控制系統(tǒng)（MAGIC BODYCONTROL）可以說是智能懸架領(lǐng)域的先導者，如圖 1.2，魔術(shù)車身系統(tǒng)的感應裝置是安裝在前擋風玻璃處的攝像頭，這個攝像頭可以將地面高度距離相差 3 毫米和車輛前方 15 米內(nèi)的實時路況檢測出來，從而在 1 秒內(nèi)迅速的對主動懸架的阻尼系數(shù)做出調(diào)整，保持車輛的平順性。

目前市面上已經(jīng)出現(xiàn)很多高分辨率的激光雷達，例如 Velodyne 激光雷達公司推的 Puck 傳感器，其分辨率很高，能夠提供更高的分辨率拍攝的 3D 圖片，能使得遠的距離被確認。所以三維激光雷達可以高速、高精度和高密度的采集海量的三維云數(shù)據(jù)[18]。按照空間分布特征可以將點云數(shù)據(jù)分為以下幾種類型，如圖 1.3 所示：（a）散亂性點云 （b）線型點云
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本文編號：2882224