激光雷达是一种新式传感器,能以不接触被测物体的方式快速获取扫描范围内高密度、高精度的三维坐标,其作为一项实用并且高效的测量手段和技术,在道路建模、地形信息测量领域取得了广泛应用。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),为达到研制专用悬挂系统的目的,对激光雷达扫描得到的车前地形点云数据进行研究。经过对地形点云数据进行聚类分析、高度信息提取、栅格化等处理,得到实时更新的具有高度信息的车前地形栅格地图,并且通过搭建相应的开发环境对关键算法进行了验证。具体工作如下:首先,对车前地形快速测量系统进行介绍。以框图的形式对激光雷达的组成进行阐述,并且了解了激光雷达的测距原理,参考该型号激光雷达的使用手册,掌握其工作的特性和工作参数。介绍了地形测量系统其它部分的作用,最后以流程图的形式对信息的处理方式加以说明。其次,深入了解点云数据。通过标定将点云数据的参考坐标系变换为汽车坐标系,然后利用矩阵运算实现了点云坐标在空间坐标系下的平移、旋转、缩放。引入邻域概念以及K-D树空间索引数据结构,实现了对点云数据的高效空间检索,并在此基础上设计了统计滤波算法和点云平滑处理算法,配合PCL开发环境进行了算法验证。再次,对点云数据进行聚类分析。通过聚类算法将离散的点云数据根据其自身的相似度差异而进行分类,根据激光雷达点云数据的特性采用DBSCAN聚类算法进行聚类分析,利用核密度估计的理论对该算法进行改进。使用最小二乘法对聚类后的障碍做边界拟合处理,区分出障碍与非障碍,然后通过信息提取算法,获取整个地形的高度信息。最后,利用栅格化的方法建立地形的高度信息地图。以证据理论配合地形高度信息,对地图的每个栅格单元进行状态判断,使用最大值对每个栅格单元进行数据填充,得到包含最大高度信息的栅格化地形地图。考虑到汽车处于运动状态,采取了一种基于汽车运动角度和速度的栅格单元配准方法,使用后一帧局部地图信息对前一帧的全局地图进行动态更新,最终得到实时更新的全局地图。