预瞄式主动悬挂依靠预瞄传感器实现车前数字地形的提前已知,能够消除现有的主动悬挂调节时间滞后问题,解决应急救援车辆复杂路面行驶速度低、平顺性与操纵稳定性差的问题,提高车辆行驶机动性。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),主要阐述基于多传感器数据融合的车前地形在线高速测量以及预瞄式主动悬挂的控制问题,研究内容及完成工作如下:第一,针对预瞄范围、测量精度、采样频率等需求,确定选用Ibeo-Lux2010四线激光雷达作为车前地形预瞄传感器,并对其工作模式以及车身安装角度进行研究。第二,提出基于多传感器数据融合的车前地形在线扫描系统方案。激光雷达采集车前地形点云,结合GPS/INS组合导航系统实时获取的车辆位姿信息,根据多传感器数据融合模型,完成路面点云数据坐标由瞬时激光束坐标系至WGS84大地坐标系的转换。第三,完成车辆行驶轨迹位置的路面高程提取。基于搭建的车前地形扫描系统实验平台,获取路面三维点云,利用PCL库中的点云滤波器对其后处理,进一步采用逐点内插算法中的反距离加权内插得到车辆行驶轨迹位置的路面高程信息。第四,地形网格的精细化。由于激光雷达扫描频率不足,路面高程信息精度低;利用分形理论描述自然现象的优势,首先验证路面高程曲线的分形可行性,进而采用改进的分形插值算法对其进行局部邻域内的分形插值,将地形网格分辨率进一步提高。第五,设计基于车前路面不平度等级的主动悬挂控制器。采用层次分析法AHP计算不同等级路面下LQG控制器综合性能评价指标中的权重系数,根据在线测量的路面不平度等级进行权重系数选取,最后于MATLAB/SIMULINK中建立主被动悬挂系统的控制仿真模型,验证了设计的主动悬挂控制器和基于分形插值的地形网格精细化对提高车辆行驶平顺性与操纵稳定性的有效性。