路面不平度是车辆行驶中受到的的主要激励,不仅影响影响车辆的平顺性、操纵稳定性、燃油经济性以及安全性等方面,而且影响车辆动力系统和传动系统的寿命。由路面不平度产生的车辆随机动载荷不仅造成路面的损坏、影响路面的使用寿命和服务能力,甚至还通过路-土作用到埋地管道,对其正常使用与安全运行带来严重地影响。然而,如何较为精确地测量路面的不平度信息,重构虚拟路面是汽车动态性能仿真研究的关键。本文在二维激光测距仪的基础上,研制了三维路面不平度测量系统。对影响测量精度的因素进行了分析,确定了测量系统的误差来源和待标定的参数。采用遗传算法建立了测量系统待标定参数识别的优化计算模型,获得了标定参数的最优值。利用标定后的参数对路面测点坐标计算公式进行了修正,对标定参数的正确性进行了验证实验。研究了激光测距仪扫描角、电机转角和步进角对路面测量间距的影响,确定了实际测量时的电机的步进角及所测路面范围。利用研制的三维路面不平度测量系统测取了两种典型路面点云数据,借助Geomagic Studio逆向工程软件对测得的点云数据进行简化降噪处理,获得了两种典型路面的数字模型。在获得简化降噪处理的点云数据基础上,利用Delaunay三角剖分准则、三角网生长算法和自然邻点插值算法对两种典型路面进行了三维虚拟重构。同时,采用EMD经验模态分解法去除由路面坡度引起的趋势项,得到了相应路面等级的三维虚拟路面。最后,利用Matlab中软件的基于AR模型的功率谱密度估计函数Pyulear对重构路面进行了谱分析,得到了虚拟重构路面的不平度状况。本文的研究成果可为车辆动态仿真及车-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。