基于激光雷達(dá)的非結(jié)構(gòu)化地形特征提取與表征.pdf

1、野外機(jī)器人和非公路車輛常行駛于非結(jié)構(gòu)地形，地面的特征和激勵(lì)形式對(duì)其行駛平穩(wěn)性至關(guān)重要?，F(xiàn)有的研究主要是集中在結(jié)構(gòu)化的路面部分，可以結(jié)合功率譜密度給出道路的激勵(lì)形式的數(shù)學(xué)表達(dá)式;而對(duì)于非結(jié)構(gòu)化路面卻并沒有相應(yīng)的數(shù)學(xué)描述。同時(shí)，關(guān)于路面的輪廓獲取，大部分研究采用了傳統(tǒng)機(jī)械化的儀器或使用加速度等傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，這將極大地限值數(shù)據(jù)采集的可行性。為此，本文提出了利用二維激光雷達(dá)結(jié)合姿態(tài)傳感器來獲取非結(jié)構(gòu)化地面的輪廓數(shù)據(jù)的方法，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)

2、模型，預(yù)判并標(biāo)記出對(duì)行駛有影響的局部地面區(qū)域。具體研究工作為:
　　首先構(gòu)建了基于激光雷達(dá)和姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)采集方面，本文將采用控制線程控制多個(gè)采集線程同步采集的方式，并利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃等算法進(jìn)行激光雷達(dá)的采集數(shù)據(jù)和機(jī)器人自身的姿態(tài)數(shù)據(jù)匹配以獲取行駛地面的輪廓數(shù)據(jù)。
　　然后，基于地形輪廓點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特征，對(duì)非結(jié)構(gòu)化地面做以平整性分析。本文采用將路面的起伏度從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域的分析方法，結(jié)合地面的功率譜密度總結(jié)歸納出

3、關(guān)于典型的非結(jié)構(gòu)化地面的數(shù)學(xué)描述。
　　此外，對(duì)于所獲得的路面輪廓的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，本文將進(jìn)行有針對(duì)性的局部特征的獲取，將結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練出可以進(jìn)行地面局部區(qū)域分類的機(jī)器學(xué)習(xí)模型;再利用訓(xùn)練的模型，篩選出在機(jī)器人或車輛行駛過程中掃描到的地形數(shù)據(jù)中存在對(duì)機(jī)器人或車輛自身的行駛平穩(wěn)性造成影響的區(qū)域，給以標(biāo)注。
　　綜上所述，本文最終完成關(guān)于激光雷達(dá)與姿態(tài)傳感器構(gòu)建出的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);同時(shí)利用功率譜密度函數(shù)整理出關(guān)于非結(jié)構(gòu)化地面的