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基于激光雷达的路面感知与主动悬架控制技术研究
| 论文题名： | 基于激光雷达的路面感知与主动悬架控制技术研究 |
| 关键词： | 车辆悬架系统;激光雷达;路面识别;位姿估计;信息前馈;乘坐舒适性 |
| 摘要： | 随着计算机科技的迅速发展，无人驾驶、辅助驾驶、智能驾驶等智能驾驶汽车技术正在慢慢出现到我们生活当中，但汽车的传统性能也不容忽视。本文依据当前学术界和企业界较为关注的自动驾驶技术，创新性的提出利用自动驾驶所需的环境感知传感器进行再次利用，将其作为路面识别的感知传感器，将识别信息反馈给车辆悬架系统，以此形成前馈反应，进一步提升车辆乘坐舒适性。本文主要完成工作如下： 首先选用激光雷达，GPS，IMU等多个传感器搭建了路面感知系统，根据各个传感器特点建立各自坐标系，之后依据课题需要分析了激光雷达等传感器的安装方式及安装角度对路面识别的影响，确定传感器安装位置；并对激光雷达和 IMU 进行联合标定，确立两传感器的相对位置关系。 其次，利用卡尔曼滤波松组合导航方式实现GPS和IMU的数据融合，完成对车辆位姿信息的监测。介绍了卡尔曼滤波的基本原理，据此设计了卡尔曼滤波松组合方式的组合导航系统。数据处理结果表明组合导航的方式提高了车辆位置姿态信息的准确性，消除了IMU的误差累积，可以保证其测量精度满足路面识别的目的。 之后实现了组合导航和激光雷达的信息融合。对激光雷达点云数据进行基于车辆位姿信息的坐标转换，并对激光雷达的点云信息进行点云预处理，包括点云分割、点云配准、去噪等过程。对预处理后的点云信息进行直通滤波和插值拟合处理，最终得到车前路面高程信息，完成车辆前方路面高程信息的构建。 最后建立了1/2车辆四自由度主动悬架模型，并根据车前地面高程信息前馈设计了主动悬架控制系统，对其进行动力学分析，实现实时路面信息与主动悬架控制的有效结合。在构建了路面模型的基础上搭建了1/2车辆四自由度主动悬架模型；并依据提高车辆乘坐舒适性这一目的选取了评价主动悬架工作的性能参数，对其进行了介绍；然后对主动悬架的控制问题进行了详细描述，最后根据控制问题设计了主动悬架鲁棒 H∞控制系统。仿真结果表明，所设计的主动悬架控制系统能够有效的提高车辆的乘坐舒适性。 |
| 作者： | 陈凯 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 时岩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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