1.一种单线激光雷达纵向式预瞄的车辆主动悬挂控制方法,其特征在于,该方法的实现依赖于一种单线激光雷达纵向式预瞄的车辆主动悬挂控制系统,所述系统包括工控机、电控单元、悬挂作动器、作动器控制器、角度传感器、步进电机、托台、两部单线激光雷达、惯性导航系统、GPS系统和气压传感器;
所述工控机和电控单元设置于车身内,且两者相连;悬挂作动器一端与车桥连接,另一端与车体连接;作动器控制器设置在作动器控制回路中并与电控单元连接;角度传感器设置在车辆转向机构中并与电控单元连接;步进电机与托台固连并受电控单元控制;所述角度传感器、电控单元、步进电机和托台构成前轮转向随动平台;两部单线激光雷达,通过前轮转向随动平台安装于车前两侧车轮轴线位置,可进行纵向旋转扫描车前行驶轨迹地形数据,并将采集数据传输至车内工控机;惯性导航系统设置于车身质心位置附近;GPS系统设置于车辆前轴中心位置正上方的车顶;气压传感器设置于GPS系统旁;所述前轮转向随动平台中,角度传感器采集前轮转向角度信息,电控单元读取角度传感器的值,进而控制步进电机及托台进行前轮转向的随动;
所述方法内容包括以下步骤:
S100.用两部单线激光雷达采集车辆行驶轨迹前相对于激光雷达自身坐标系的离散路面点云数据,并由工控机进行读取,并将点云数据相对于激光雷达的坐标值简化为二维平面坐标;
S200.将点云数据融合GPS系统数据、气压传感器数据以及惯性导航系统数据,通过坐标变换转换至WGS‑84大地坐标系下;
S300.在WGS‑84大地坐标系下,对点云数据中的离群点进行滤波处理;
S400.依据分形理论,采用分形插值方法将坐标变换后的离散点云数据做连续化处理,形成车辆行驶轨迹前的连续路面高程信息;
S500.将一定行程范围内的连续路面高程信息[xW84,yW84,zW84]作为数据库进行存储,且定时更新数据库;
S600.同时,仅融合GPS系统数据与惯性导航系统数据,形成车轮着地点的经纬度,进一步换算成WGS‑84大地坐标系下的二维坐标值[xW84,yW84];
S700.用车轮着地点在WGS‑84大地坐标系下的二维坐标值匹配车辆行驶轨迹前路面高程信息数据库中的数据,得到车轮着地点所处位置的路面高程zW84,进而得到车辆主动悬挂作动器的预瞄控制量;
S800.把预瞄控制量形成控制信号传输至作动器控制器;
S900.控制主动悬挂作动器动作。
2.根据权利要求1所述的一种单线激光雷达纵向式预瞄的车辆主动悬挂控制方法,其特征在于:在步骤S100中,所述将点云数据相对于激光雷达(8)自身坐标系的三维坐标值简化为二维平面坐标,其具体转化方式为:xL=R·sinβ
yL=0
zL=R·cosβ
其中:xL、yL和zL分别为点云数据在二维平面的坐标值,β为俯仰角度,R为扫描有效距离。
3.根据权利要求1所述的一种单线激光雷达纵向式预瞄的车辆主动悬挂控制方法,其特征在于:在步骤S600中,所述融合GPS系统数据与惯性导航系统数据,形成车轮着地点的经纬度,进一步换算成WGS‑84大地坐标系下的二维坐标值;其换算过程如下:GPS系统信号中心测量得到的经纬度表示为P1(L1,B1),那么A、B、C、D四个车轮着地点的经纬度可以表示为:
其中L(xi),B(yi)(i=1,2,3,4)两个函数的具体表现形式为:Li(xi)=(360 °·xi)/S ,Bi(yi)=(90 °·yi )/(l/2) ,式中,Li,Bi(i=A,B,C,D)分别为四轮着地点的经度、纬度;M为轴距;N为轮距;α为车辆航向角,由惯性导航系统测得;S为赤道周长,l为经线弧长;
得到四个车轮着地点经纬度后,将其转换为WGS‑84大地坐标系下的二维坐标值:,
,
i=A,B,C,D ,
其中(Bi ,Li )为GPS系统测量得到的纬度、经度,a为地球椭球体长半轴,e为第一偏心2
率,a=6378137.0m,e=0.00669437999013。