车辆在凹凸不平的路面上行驶时速度往往很低,主要是由于行驶过程中车辆质心上下波动太大造成的。因此提升车辆在不平路面下的行驶速度,关键点在于在行驶过程中实时的根据路面调整车辆的运动姿态,使质心可以达到基本沿直线行驶。伴随着主动悬架技术的发展,可以通过控制主动悬挂来保持车辆质心的稳定。本文结合国家重点研发计划课题“高机动应急救援车辆(含消防车辆)专用底盘及悬挂关键技术研究”(项目编号:2016YFC0802902),采用激光雷达,惯性导航仪和GPS和进行车前路面高程的测量,论文主要研究工作如下。首先,阐述了数字化地面实验平台的设计原理,并根据设计原理搭建出了实验平台。该实验平台是基于激光雷达、惯性导航仪和GPS组成的。介绍各传感器的测试原理、衡量指标,根据课题需求多方面比较,最终在达到测试精度的要求下选择了经济合理的传感器。其次,研究了应用惯性导航仪中的加速度计和陀螺仪数据来正确的表示车辆的姿态,在姿态解算的三种方法方向余弦法、欧拉角、四元数中选择了四元数法。根据四元数理论,用加速度计和陀螺仪数据在姿态解算的固定时间周期内不断更新四元数。经过对加速度计和陀螺仪静态和动态特性进行频谱分析,采用了二阶互补滤波方法来整合传感器数据,为大大提高姿态结算的速度。进而,在车辆姿态准确表示的基础上将激光雷达、惯性导航仪、GPS进行了多传感器的坐标融合。实现了点云在激光雷达坐标到车辆载体坐标再到WGS-84坐标系的转化,通过坐标变化可以把多帧采集的雷达坐标点云统一的镶嵌到WGS-84坐标系内,对于构建数字地面是至关重要的。最后,以GPS相位中心为坐标系原点建立坐标系,根据车体参数和运动中的转向角推导车辆的转向轨迹,将转向轨迹方程和建立的数字地面点云结合在一起,提取出转向轨迹经过区域的点云高度,然后对这些高程散点进行最小二乘法曲线拟合,获得转向轨迹上的路面曲线,并以此高度为依据来调控车辆接下来行驶的姿态。