基于越野车辆悬架动力学本体感知的地形参数估计

越野车辆的运动必须应对不平坦且不确定的地形，这给有人和无人地面车辆的路径规划与运动控制带来了挑战。了解地形属性可以使车辆调整其控制和运动规划算法。然而，地形属性可能在数天甚至数小时的时间尺度上发生变化，因此需要对其进行在线估计。越野车辆的运动学，特别是其经历的振荡，携带着地形属性的特征。因此，可以通过适当的模型和估计算法，从车辆动力学的本体感知中估计这些地形属性。本文表明，了解车辆因悬架引起的垂向动力学可以实现更快、更准确的地形参数估计。本文考虑了一个结合了众所周知的半车模型和自行车模型的五自由度模型。我们通过仿真表明，沉陷指数这一能显著影响地形对车轮作用力并因此极大影响车辆轨迹的参数，可以从车辆的线性加速度和旋转速度测量值中估计出来，而这些测量值可以很容易地从车载 IMU 获得。我们表明，对车辆垂向动力学进行建模可以显著改善地形参数的估计和车辆轨迹的预测。