【摘要】：自主勘探設備在當今許多勘探工作中，起到非常重要的作用，自主勘探車輛也隨之應運而生。雙目立體視覺技術是目前常用的一種環(huán)境感知技術，在智能駕駛、精密測量及航天探測等領域得到廣泛應用。利用雙目立體視覺技術感知行駛環(huán)境，對自主勘探車輛通過性進行研究，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對自主勘探車輛行駛環(huán)境進行感知。詳細介紹了雙目立體視覺的原理及相關技術，對雙目系統(tǒng)的標定、圖像預處理、立體匹配及三維信息恢復等技術作了詳細的論述。然后，通過實驗說明了利用這些技術，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)字高程圖進行分析，提取地形坡度、起伏度等相關地形因子，將提取的地形因子與自主勘探車輛行駛極限尺寸對比。在此基礎上，提出了地形通行量度的概念，來評價通行的難易程度；然后，對感興趣區(qū)域進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。 本文還分析了與車輛通過性有關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備在行駛過程中，對振動量的要求，分析了整車七自由度行駛動力學振動模型。然后，根據(jù)自主勘探車輛行駛通過性及平順性相關要求，提出了相應的通行控制策略。 最后，選取某礦用車輛作為樣車進行仿真分析。結合車輛相關參數(shù)，利用Simulink搭建了整車七自由度振動模型，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，，通過與其他文獻給出的仿真結果對比，驗證了所建模型的正確性。然后，將各級越野路面作為輸入進行仿真分析，根據(jù)垂直振動加速度的限制要求，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，恢復三維信息，進行通行性分析。發(fā)現(xiàn)恢復出的場景點云圖及數(shù)字高程模型都比較準確，基本反映了場景的真實情況；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，利用相應路面下的極限行駛車速進行仿真，發(fā)現(xiàn)平滑路面下，仿真得到的質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，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意義，進而驗證了本文利用雙目立體視覺技術感知行駛環(huán)境，并對自主勘探車輛行駛環(huán)境通過性預判的思路是可行的。 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意義。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P624;TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：2572426