三維路面不平度測量系統(tǒng)開發(fā)及路面重構(gòu)研究.pdf

1、路面不平度是車輛行駛中受到的的主要激勵，不僅影響影響車輛的平順性、操縱穩(wěn)定性、燃油經(jīng)濟性以及安全性等方面，而且影響車輛動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的壽命。由路面不平度產(chǎn)生的車輛隨機動載荷不僅造成路面的損壞、影響路面的使用壽命和服務(wù)能力，甚至還通過路-土作用到埋地管道，對其正常使用與安全運行帶來嚴(yán)重地影響。然而，如何較為精確地測量路面的不平度信息，重構(gòu)虛擬路面是汽車動態(tài)性能仿真研究的關(guān)鍵。
　　本文在二維激光測距儀的基礎(chǔ)上，研制了三維路面不平

2、度測量系統(tǒng)。對影響測量精度的因素進行了分析，確定了測量系統(tǒng)的誤差來源和待標(biāo)定的參數(shù)。采用遺傳算法建立了測量系統(tǒng)待標(biāo)定參數(shù)識別的優(yōu)化計算模型，獲得了標(biāo)定參數(shù)的最優(yōu)值。利用標(biāo)定后的參數(shù)對路面測點坐標(biāo)計算公式進行了修正，對標(biāo)定參數(shù)的正確性進行了驗證實驗。研究了激光測距儀掃描角、電機轉(zhuǎn)角和步進角對路面測量間距的影響，確定了實際測量時的電機的步進角及所測路面范圍。利用研制的三維路面不平度測量系統(tǒng)測取了兩種典型路面點云數(shù)據(jù)，借助Geomagic S

3、tudio逆向工程軟件對測得的點云數(shù)據(jù)進行簡化降噪處理，獲得了兩種典型路面的數(shù)字模型。在獲得簡化降噪處理的點云數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用Delaunay三角剖分準(zhǔn)則、三角網(wǎng)生長算法和自然鄰點插值算法對兩種典型路面進行了三維虛擬重構(gòu)。同時，采用EMD經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解法去除由路面坡度引起的趨勢項，得到了相應(yīng)路面等級的三維虛擬路面。最后，利用Matlab中軟件的基于AR模型的功率譜密度估計函數(shù)Pyulear對重構(gòu)路面進行了譜分析，得到了虛擬重構(gòu)路面的不平度