随着野外装备智能化的不断发展，野外环境下的装备路径优化成为近年来研究的重要领域之一，其在促进**力量的发展和推动**智能化的进程等方面起到重要作用。目前国内外对于既有道路下车辆优化方法的研究和总结较为成熟，但由于野外环境的复杂性和未知性，基于既有道路的优化算法无法在野外路径优化中直接应用。因此，本文基于国内外野外环境下的装备路径优化技术的研究现状，从环境建模和路径优化算法两个研究层面进行了归纳总结，并将野外路径优化算法分为单装备路径优化和多装备路径优化，阐述了各方法的适用范围与利弊，针对野外环境下的动力学问题，重点阐述了动力学约束下的装备路径优化算法，最后对未来野外路径优化算法的发展方向进行了展望。

随着装备智能化的发展，复杂野外环境下车辆的路径规划已成为关键技术之一，为**力量发展、**装备智能化提供重要保障。野外环境中有多种影响车辆行驶的因素，如障碍物、路面坑洼和泥泞等，传统城市道路的路径优化算法大多针对既有道路，难以满足在存在多种未知威胁的复杂野外环境下的路径优化要求。同时，目前路径优化算法对于野外复杂的土壤地质条件考虑较少，因此本文基于Bekker地面力学理论，结合改进的遗传算法，提出了一种考虑土壤对车辆行驶影响的改进遗传算法，该方法以路径行驶时间最短为优化目标，建立了适合野外环境的路径优化算法。含障碍物和含多种土壤的野外环境建模和路径优化结果表明：该优化算法建立了地面力学特性与车辆行驶的耦合作用，综合考虑了野外环境下的障碍物、土壤特征和车辆特性等因素，在复杂的野外环境下得到了车辆可以安全、高效和畅通通行的野外路径，为建立地形力学与路径优化算法的联系提供了参考。

火星表面地形地貌复杂，且覆盖有松软的火星土壤，这使得火星车在巡视探测时面临大沉陷、高滑转，甚至不能通过的风险。因此，火星车通过性分析和路径规划对巡视探测至关重要。本文调研了美国索杰纳号、勇气号、机遇号、好奇号、毅力号和我国祝融号火星车的通过性评估策略与方法，并分析基于多信息融合、深度学习和数据驱动的通过性评估研究新进展。最后，对未来火星车通过性判断发展方向进行了展望。

本文针对超湿黏土壤土地面履带装备通过性问题，研究了履带装备黏土壤土通过性的评价指标。首先，采集了黏土壤土的土壤样本和地面高程信息，进行了黏土壤土的力学特性实验，获取了土壤力学特性参数，构建了地面不平度功率谱密度函数；其次，结合某履带装备结构参数，构建了履带装备超湿黏土壤土地面通过性仿真模型，以负重轮沉陷量为评价指标，得出负重轮最大沉陷量315.01 mm小于装备离地间隙的结论；研究了履带装备通过性的影响因素，得出了履带装备在超湿黏土壤土上的通过性随装备行驶速度、履带预张紧力、地面等级、土壤黏聚模量的变化规律。本文的研究成果具有较强的工程实践意义，可为履带装备的设计研发和优化升级提供理论指导和技术支撑。

从部分观测信息中推断出完整三维形状与语义场景信息对自动驾驶、机器人视觉、元宇宙生态体系构建等而言是至关重要的，因此，主要围绕三维形状补全、三维场景补全和三维语义场景补全任务而展开的三维补全技术被广泛研究。本文围绕上述三维补全任务，对近年来的相关研究工作进行了系统性的分析和总结。首先，针对三维形状补全任务，对基于传统方法的形状补全和基于深度学习的形状补全这两个方面的研究进展进行了综述。其次，针对三维场景补全任务，对基于模型拟合的场景补全和基于生成式的场景补全方法这两个方面的研究进展进行了综述。再次，针对三维语义场景补全任务，深入分析了场景补全和语义分割两大任务之间的耦合特性，并根据输入数据的不同类型，对基于深度图的语义场景补全方法、基于深度图联合彩色图像的语义场景补全方法、以及基于点云的语义场景补全方法这三个方面的研究进展进行了综述。最后，对三维补全任务目前面临的主要问题及未来发展趋势进行了分析和展望，旨在为三维视觉中这一新兴领域的相关研究者提供一些有益的参考。

点云的无监督表征学习对于理解和分析点云至关重要，基于三维重建的自动编码器是无监督学习中的重要架构。针对现有的自编码器存在旋转干扰和特征学习能力不足的问题，本文提出一个旋转不变的2D视图-3D点云自编码器。首先，设计局部融合全局的旋转不变特征转换策略。对于局部表示，利用手工设计特征对输入点云进行转换，生成旋转不变的点云表征；对于全局表示，提出一个基于主成分分析（Principal Component Analysis， PCA）的对齐模块，将旋转点云对齐同一姿态下，在补充全局信息的同时排除旋转干扰。然后，在编码器设计局部和非局部特征提取模块，充分提取点云的局部空间特征和非局部上下文相关性，并建模不同层次特征之间的语义一致性。最后，提出一个基于PCA对齐的2D-3D 重构的解码方法，重建对齐后的三维点云和二维视图，使编码器输出的点云表征集成来自3D点云和2D视图的丰富学习信号。实验结果表明：本算法在随机旋转的合成数据集ModelNet40和真实数据集ScanObjectNN上的识别精度分别为90.84%和89.02%，学习的点云表征在没有任何标签监督的情况下实现了良好的可辨别性，并且具有较好的旋转鲁棒性。

土壤原位触探技术是一种获取土壤物理力学参数的重要方法，具有准确、快速、可连续测试等优点，在海洋岩土勘探、行星表面地质探测、军用车辆越野路面机动性评估等领域具有广阔的应用背景。本文系统地概述了土壤原位触探技术的发展历程、仪器组成与基本原理，并介绍了其在民用与**领域的应用。基于圆锥静力触探和自落式动力触探这两种典型的原位触探技术，总结了理论分析方法、数值模拟方法和试验方法在贯入机理研究方面的进展。最后，对土壤原位触探技术进行了展望，为土壤原位触探技术未来的发展提供了理论依据和工程技术参考。

为实现土壤原位力学参数的精准、快速解译，定量评估**装备机动性，本文利用冲击贯入过程中测得的阻力-速度曲线、加速度时程曲线、速度时程曲线以及贯入深度-初速度关系，基于动态空腔膨胀模型建立了土壤Mohr-Coulomb参数的反演方法。本文分析表明准确拟合贯入阻力系数是反演Mohr-Coulomb参数的关键，而利用冲击贯入过程中的速度时程曲线进行拟合能够对Mohr-Coulomb参数进行准确的反演。针对Forrestal等人报道的实验结果，利用本文方法对土壤内聚力进行反演的相对误差为2.14%，对土壤内摩擦角反演的相对误差为9.77%。本文进一步给出了动态空腔膨胀模型下Mohr-Coulomb参数反演的可解域，讨论了参数敏感性。本文提出的反演方法突破了传统半经验解译方法中物理图像不清晰、经验参数依赖性强的问题，可为复杂地质环境下土壤Mohr-Coulomb参数快速确定及土壤承载力评估提供一个新的方法和途径。

在“太极计划”中，由卫星抖动引起的激光抖动噪声是影响激光干涉测量精度的主要噪声源之一，为保证测量精度，需抑制该噪声至10 nrad/ ${\sqrt{{\rm{Hz}}}}$@10 mHz。首先，采用由四象限光电探测器和相位计组成的角度敏感器进行角度信号测量，并利用马赫-曾德干涉仪结合比例-积分-微分控制技术，搭建了地基激光抖动噪声抑制系统。其次，分析了系统反馈控制能力以及系统对于抑制激光抖动噪声的有效性。实验结果表明：该系统可有效抑制激光抖动噪声，使得激光抖动噪声小于4 nrad/ ${\sqrt{{\rm{Hz}}}}$@10 mHz。实验推进了“太极计划”对激光抖动噪声抑制水平的研究，为激光干涉测量奠定了物理实验基础。

在“太极计划”中由卫星抖动引起的光程倾斜（tilt-to-length， TTL）耦合噪声是影响激光干涉测量精度的第二大噪声源，为保证测量精度，该噪声要≤±25 µm/rad@±300 µrad。基于费马原理设计了由双凸透镜组成的成像系统，仿真分析了该成像系统对于TTL耦合噪声的抑制效果，搭建物理实验平台验证了该成像系统抑制TTL耦合噪声的有效性。仿真结果表明：加入双凸透镜成像系统后，TTL耦合噪声≤±10 µm/rad@±300 µrad；实验结果表明：加入双凸透镜成像系统后，TTL耦合噪声≤±15 µm/rad@±300 µrad，均满足“太极计划”对光程倾斜耦合噪声抑制水平的要求，且整个干涉光路易于调控、测量精度高。通过搭建物理实验平台验证了TTL耦合噪声的抑制效果，为“太极计划”激光干涉测量奠定了物理实验基础。