基于地形特征时频变换的无人特种车辆速度自适应控制方法

作     者：王亮 汪首坤 牛天伟 王军政 

作者机构：北京理工大学自动化学院 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金项目(QXZ23013202) 

主　　题：地形识别 纵向剖面 频域法 崎岖度量化 速度自适应控制 

摘      要：为提高复杂环境下无人特种车辆安全性、自主性及作业能力，面向在崎岖地形下无人特种车辆应用需求，提出一种基于地形特征时频变换的速度自适应控制方法。通过度量地形特征崎岖度、建立崎岖度和车速数学模型，实现无人特种车辆在崎岖地形的自主、自适应车速规划。针对崎岖地形和坡度引起的点云数据失真问题，融合惯性测量单元传感器数据对点云进行补偿，获得了车辆前方地形的精准点云数据；针对可视距离与跟踪精度冲突问题，不同于传统横向曲率计算方式，采用以线到面的方式，将激光雷达纵向剖面点云数据进行时频变换后，在频域内选取次频区域的积分面积作为崎岖度量化值，实现对不同地形下的崎岖度量化；此外，基于上述获得的崎岖度，采用迭代搜索的方式建立速度与崎岖度数学模型，并采用滑动窗口的方式更新崎岖度，实现车速到崎岖度之间的连续映射。以可控震源野外勘探特种车为研究对象，采用上述方法在实际野外地形环境中进行多次实验。实验结果表明，所提出的方法在崎岖地形具有良好的安全性、自主性，可以识别地形和自适应控制车速。