基于实测路面信息的三维虚拟路面重构研究

发布时间：2020-11-06 00:08

　　 车辆在路面行驶过程中,路面不平度和减速带是产生车辆动荷载的主要原因。车辆动荷载会缩短车辆的行驶寿命,加剧路面的破坏。如何精确获取路面不平度和减速带信息并重构其虚拟模型是车辆动态响应研究的关键。本文以自行铺设的实验路面为研究对象,利用三维路面不平度测量系统分段获取路面点云数据,借助逆向工程软件NX-imageware对点云数据去噪和精简,并根据点云数据的平面特征完成点云配准,得到路面完整点云数据。采用基于Delaunay三角网格的自然邻点插值法对路面三维虚拟重构,通过EMD经验模态分解法去除路面趋势项,并通过AR模型法对路面不平度功率谱密度估计,确定路面等级。实测并获取减速带的点云数据,建立减速带的数学模型,完成减速带和实验路面的三维虚拟重构。本文的研究成果可用于车辆动态响应研究及为车-路耦合动力学研究提供较为准确的虚拟路面模型,具有重要的科学意义和实用价值。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U461.51
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的提出及意义
    1.2 三维路面重构技术的国内外研究现状
        1.2.1 路面不平度测量技术研究现状
        1.2.2 点云配准技术研究现状
        1.2.3 曲面重构技术研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 实验路面点云数据的测取和点云配准
    2.1 引言
    2.2 三维路面不平度测量系统
        2.2.1 三维路面不平度测量系统结构及组成
        2.2.2 三维路面不平度测量系统的测量原理
    2.3 实验路面与测量方法
    2.4 基于平面特征的点云配准算法
        2.4.1 点云配准数学模型
        2.4.2 路面点云配准方法
    2.5 点云数据的去噪和精简
    2.6 实验路面的点云配准和精度分析
        2.6.1 实验路面的点云配准
        2.6.2 平面特征配准误差来源
        2.6.3 平面点云特征配准精度
    2.7 本章小结
第三章 三维虚拟路面重构及路面不平度研究
    3.1 引言
    3.2 路面逆向重构技术
    3.3 实验路面的曲面重构
    3.4 实验路面的三维虚拟重构
        3.4.1 基于Delaunay三角网格的自然邻点插值法
        3.4.2 基于Delaunay三角网格实验路面三维虚拟重构
    3.5 实验路面的路面不平度研究
        3.5.1 实验路面的高程差
        3.5.2 路面不平度数据去除趋势项
        3.5.3 实验虚拟路面
        3.5.4 路面不平度功率谱密度
    3.6 本章小结
第四章 减速带和实验路面虚拟重构研究
    4.1 引言
    4.2 减速带
    4.3 减速带点云数据的获取
    4.4 减速带的三维曲面构建
        4.4.1 去噪精简和点云数据的平滑处理
        4.4.2 点云三角形网格处理和点云曲面处理
        4.4.3 曲面修复处理
        4.4.4 重构减速带曲面评估
    4.5 实验路面和减速带重构
        4.5.1 减速带建模
        4.5.2 减速带与实验路面三维虚拟重构
    4.6 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 全文工作总结
    5.2 存在问题及工作展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱凌;杨红粉;;傅里叶-梅林变换用于地面激光扫描点云配准研究[J];北京建筑大学学报;2015年02期

2 张锐;杨明明;潘润铎;刘海宝;曾桂银;李建桥;;鸵鸟足底非规则曲面形貌数学模型构建[J];农业工程学报;2015年S1期

3 秦绪佳;王建奇;郑红波;梁震华;;三维不变矩特征估计的点云拼接[J];机械工程学报;2013年01期

4 左超;鲁敏;谭志国;郭裕兰;;一种新的点云拼接算法[J];中国激光;2012年12期

5 刘永臣;王国林;杨彦鹏;刘建;孙丽;;基于实测道路谱的路面等效重构[J];农业工程学报;2012年19期

6 王建锋;李平;韩毅;;基于多传感器综合的路面不平度测量[J];武汉大学学报(工学版);2012年03期

7 蒋荣超;陈焕明;刘大维;王松;;车辆三维虚拟道路减速带重构与实现[J];青岛大学学报(工程技术版);2012年01期

8 侯永涛;王国林;刘建;邵长征;;汽车三维虚拟道路重构系统的设计与实现[J];机械工程学报;2011年08期

9 陈玮娴;袁庆;陈义;;约束总体最小二乘在点云拼接中的应用[J];大地测量与地球动力学;2011年02期

10 王若平;杨彦朋;王国林;李成彬;;EMD在路面不平度信号趋势项中的应用[J];拖拉机与农用运输车;2010年04期

相关博士学位论文 前1条

1 金龙存;3D点云复杂曲面重构关键算法研究[D];上海大学;2012年

相关硕士学位论文 前4条

1 朱晓庆;三维路面不平度测量系统开发及路面重构研究[D];青岛大学;2016年

2 蒋荣超;道路减速带对重型车辆的冲击特性研究[D];青岛大学;2012年

3 钟宇亮;离散点云模型曲面重构三种方式的研究及扩展[D];浙江大学;2008年

4 刘立国;点云模型的光顺去噪研究[D];浙江大学;2007年

本文编号：2872395