基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法和模拟系统与流程

1.本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种智能驾驶测试和adas整车姿态测试中，基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法。以及一种智能驾驶测试和adas整车姿态测试中，基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统。


背景技术：

2.近年来，智能驾驶行业正在蓬勃发展，许许多多传统行业及互联网行业的巨头纷纷宣布投身智能驾驶研发中来。而对于研发完成的智能驾驶车辆，需要对其进行全方面的测试才能商用量产，以确保用户的人身财产安全。
3.将测试车辆直接进行实际道路测试将面临安全性，经济性，场地可靠性，场景多样性，周期时间等各种问题。而虚拟仿真测试只能作为辅助验证，因此针对于adas及智能驾驶的测试台架开发将是更为可行的方法。整车姿态是测试车辆的一项重要参数，一方面整车静态姿态会直接影响整车的外观造型，是造型设计中很重要的元素；另一方面整车动态姿态的变化对整车操纵稳定性及舒适性等会产生影响，对各种辅助驾驶及自动驾驶功能也都有非常大的影响。而在adas及智能驾驶测试台架开发中，对于车辆动态姿态的模拟，即在台架测试时使被测车能够在具有真实道路行驶时的姿态下进行测试，动态姿态模拟将能极大提高台架测试结果的可信度。姿态模拟是在台架上实现adas及智能驾驶测试的一大难点，现如今的adas及智能驾驶测试台架，暂时没有很好的方法来准确、实时地完成整个车辆测试行驶过程的姿态模拟。
4.因此，亟需一种车辆姿态的模拟方法来实现测试车辆在台架上完成测试过程中的姿态模拟。


技术实现要素：

5.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.本发明要解决的技术问题是提供一种基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法。
7.相应的，本发明还提供了一种基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统。
8.为解决上述技术问题，本发明提供的基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法，包括以下步骤：
9.提取车辆姿态计算相关静态参数，建立基于实车参数的静态车辆姿态仿真模型；
10.在所述静态车辆姿态仿真模型中加入车辆行驶过程中车辆姿态计算相关动态参数，建立车辆行驶过程的动态车辆姿态仿真模型；
11.将动态车辆姿态仿真模型加入测试模拟环境的虚拟道路中进行车辆姿态模拟；
12.将测试车辆置于姿态机械模拟系统执行工况测试，向测试车辆提供测试模拟环境的实时环境变化信息，测试车辆感知系统采集测试模拟环境数据发送至车辆决策系统；测试模拟环境能通过机械结构实现，能通过数字化模拟实现(环境的数字化参数)，还能通过部分机械结构结合部分数字化模拟实现；
13.车辆决策系统将执行决策请求发送至测试车辆执行器，同时将车辆姿态计算相关动态参数发送至动态车辆姿态仿真模型，动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态至姿态机械模拟系统；
14.姿态机械模拟系统控制测试车辆执行动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态；
15.姿态机械模拟系统模拟的测试车辆车身姿态通过车载惯导系统感知转换为车身姿态信号反馈至测试车辆决策系统。
16.可选择的，进一步改进所述基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法，所述车辆姿态计算相关静态参数，即在进行车辆姿态计算中所需要使用的静态参数，该静态参数包括现有技术中所有车辆姿态计算方法所涉及的参数(相应的，计算方法不同所涉及参数可能存在不同，但这并不影响本发明的实施)，包括但不限于：车辆悬架种类及刚度、弹簧刚度、其他弹性件刚度和弹簧杠杆比。
17.可选择的，进一步改进所述基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法，所述车辆姿态计算相关动态参数，即在进行车辆姿态计算中所需要使用的动态参数，该动态参数包括现有技术中所有车辆姿态计算方法所涉及的参数(相应的，计算方法不同所涉及参数可能存在不同，但这并不影响本发明的实施)，包括但不限于：车辆加速度变化量、转角变化量、轮荷变化量以及悬架刚度的动态调整量。
18.可选择的，进一步改进所述基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法，所述姿态机械模拟系统其通过机械结构将动态车辆姿态仿真模型仿真输出的车辆下一时刻姿态转换为三维立体坐标系下测试车辆车身的转动该姿态机械模拟系统时可以选择测试台架，通过机械结构结合控制参数实现测试车辆在三维立体坐标系x、y、z轴向的转动。
19.可选择的，进一步改进所述基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法，其特征在于：其能应用于智能驾驶测试和adas整车姿态测试。
20.为解决上述技术问题，本发明提供一种基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统，包括；
21.第一建模单元，其用于提取车辆姿态计算相关静态参数，建立基于实车参数的静态车辆姿态仿真模型；
22.第二建模单元，其用于在所述静态车辆姿态仿真模型中加入车辆行驶过程中车辆姿态计算相关动态参数，建立车辆行驶的动态车辆姿态仿真模型；
23.测试环境模拟单元，其用于提供测试模拟环境，其向测试车辆的环境感知系统提供测试模拟环境的实时环境变化信息；测试环境模拟单元能通过机械结构实现，能通过数字化模拟实现(环境的数字化参数)，还能通过部分机械结构结合部分数字化模拟实现；
24.车辆姿态模拟单元，其在动态车辆姿态仿真模型加入测试模拟环境的虚拟道路中进行车辆姿态模拟；
25.姿态机械模拟系统，其用于承载测试车辆执行工况测试，其通过机械结构将动态
车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态转换为三维立体坐标系下测试车辆车身的转动；
26.其中，车辆决策系统根据环境感知系统提供测试模拟环境的实时环境变化信息做出决策，将执行决策请求发送至测试车辆执行器，同时将车辆姿态计算相关动态参数发送至动态车辆姿态仿真模型。
27.可选择的，进一步改进所述基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统，所述车辆姿态计算相关静态参数包括：车辆悬架种类及刚度、弹簧刚度、其他弹性件刚度和弹簧杠杆比。
28.可选择的，进一步改进所述基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统，所述车辆姿态计算相关动态参数包括：车辆加速度变化量、转角变化量、轮荷变化量以及悬架刚度的动态调整量。
29.可选择的，进一步改进所述基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统所述姿态机械模拟系统其通过机械结构将动态车辆姿态仿真模型仿真输出的车辆下一时刻姿态转换为三维立体坐标系下测试车辆车身的转动该姿态机械模拟系统时可以选择测试台架，通过机械结构结合控制参数实现测试车辆在三维立体坐标系x、y、z轴向的转动。
30.可选择的，进一步改进所述基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统，其能应用于智能驾驶测试和adas整车姿态测试。
31.本发明通过采集车辆实车数据先建立静态车辆姿态仿真模型，再通过在所述静态车辆姿态仿真模型中加入车辆行驶过程中车辆姿态计算相关动态参数来实现动态车辆姿态仿真模型的建立；利用车辆动态姿态模型实时预测车辆姿态，使其能不断地调整当前姿态与实际工况同步，实现对车辆行驶姿态的模拟。利用实时同步数据采集预测测试车辆的行驶姿态并控制姿态机械模拟系统对测试车辆进行姿态模拟，使测试车辆姿态表达与测试车辆行驶呈同步状态。
32.本发明以实际测试车辆为原型搭建的静态车辆姿态仿真模型，输入实时的车辆参数进行运动控制，通过预测的轨迹、姿态完成模拟，模拟姿态不会出现较大的偏差，且能在下一次实时参数输入后完成修正，提高了车辆姿态模拟的效率和准确性。
附图说明
33.本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
34.图1是本发明车辆姿态仿真模型原理示意图。
35.图2是本发明车辆姿态模拟系统原理示意图。
具体实施方式
36.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体
实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。
37.第一实施例；
38.本发明提供一种基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法，包括以下步骤：
39.提取车辆姿态计算相关静态参数，建立基于实车参数的静态车辆姿态仿真模型；
40.在所述静态车辆姿态仿真模型中加入车辆行驶过程中车辆姿态计算相关动态参数，建立车辆行驶过程的动态车辆姿态仿真模型；
41.将动态车辆姿态仿真模型加入测试模拟环境的虚拟道路中进行车辆姿态模拟；
42.将测试车辆置于姿态机械模拟系统执行工况测试，向测试车辆提供测试模拟环境的实时环境变化信息，测试车辆感知系统采集测试模拟环境数据发送至车辆决策系统；
43.车辆决策系统将执行决策请求发送至测试车辆执行器，同时将车辆姿态计算相关动态参数发送至动态车辆姿态仿真模型，动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态至姿态机械模拟系统；
44.姿态机械模拟系统控制测试车辆执行动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态；
45.姿态机械模拟系统模拟的测试车辆车身姿态通过车载惯导系统感知转换为车身姿态信号反馈至测试车辆决策系统。
46.第二实施例；
47.本发明提供一种基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟方法，包括以下步骤：
48.提取车辆姿态计算相关静态参数，所述车辆姿态计算相关静态参数包括：车辆悬架种类及刚度、弹簧刚度、其他弹性件刚度和弹簧杠杆比等，这些静态参数根据车型的不同而不同，建立基于实车参数的静态车辆姿态仿真模型；
49.在所述静态车辆姿态仿真模型中加入车辆行驶过程中车辆姿态计算相关动态参数，这些动态参数是通过分析整理行驶过程中对整车姿态的影响因素总结的，所述车辆姿态计算相关动态参数包括：车辆加速度变化量、转角变化量、轮荷变化量以及悬架刚度的动态调整量等，建立车辆行驶过程的动态车辆姿态仿真模型；
50.将动态车辆姿态仿真模型加入测试模拟环境的虚拟道路中进行车辆姿态模拟；
51.将测试车辆置于姿态机械模拟系统执行工况测试，向测试车辆提供测试模拟环境的实时环境变化信息，测试车辆感知系统采集测试模拟环境数据发送至车辆决策系统；
52.车辆决策系统将执行决策请求发送至测试车辆执行器，同时将车辆姿态计算相关动态参数发送至动态车辆姿态仿真模型，动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态至姿态机械模拟系统；
53.姿态机械模拟系统控制测试车辆执行动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态；
54.姿态模拟系统可以有至少三种可行的实施方式；
55.1、姿态模拟系统是姿态机械模拟系统，测试车辆置于其上执行工况测试，其通过机械结构将动态车辆姿态仿真模型仿真输出的车辆下一时刻姿态转换为三维立体坐标系下测试车辆车身的转动，测试车辆通过车载惯导系统例如车载imu)感知车身姿态转换为车身姿态信号反馈至测试车辆决策系统；
56.该姿态机械模拟系统时可以选择测试台架，通过机械结构结合控制参数实现测试车辆在三维立体坐标系x、y、z轴向的转动；
57.2、所述姿态模拟系统是数字虚拟模拟系统，其输出数字化的动态车辆姿态仿真模型仿真输出的车辆下一时刻姿态至测试车辆决策系统。
58.3、机械姿态模拟系统和数字化姿态模拟系统结合进行车辆姿态模拟，便于通过机械机构控制的部分实现的车辆姿态可以选择通过机械姿态模拟系统执行，难于通过机械机构控制的部分实现的车辆姿态(例如车辆翻滚)可以选择通过数字化姿态模拟系统执行。
59.姿态机械模拟系统模拟的测试车辆车身姿态通过车载惯导系统(例如车载imu)感知(例如车载imu)转换为车身姿态信号反馈至测试车辆决策系统，进行循环的pid闭环控制，实时同步对测试车辆进行动态姿态模拟。
60.其中，所述姿态机械模拟系统其通过机械结构将动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态转换为三维立体坐标系下测试车辆车身的转动。
61.相应的，上述第一实施例或第二实施例所提供的车辆姿态模拟方法能应用于智能驾驶测试和adas整车姿态测试，提高智能驾驶测试和adas整车姿态测试效率，降低测试成本。
62.第三实施例；
63.参考图1和图2所示，本发明提供一种基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统，包括；
64.第一建模单元，其用于提取车辆姿态计算相关静态参数，建立基于实车参数的静态车辆姿态仿真模型；
65.第二建模单元，其用于在所述静态车辆姿态仿真模型中加入车辆行驶过程中车辆姿态计算相关动态参数，建立车辆行驶的动态车辆姿态仿真模型；
66.测试环境模拟单元，其用于提供测试模拟环境，其向测试车辆的环境感知系统提供测试模拟环境的实时环境变化信息；
67.车辆姿态模拟单元，其在动态车辆姿态仿真模型加入测试模拟环境的虚拟道路中进行车辆姿态模拟；
68.姿态机械模拟系统，其用于承载测试车辆执行工况测试，其通过机械结构将动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态转换为三维立体坐标系下测试车辆车身的转动；
69.其中，车辆决策系统根据环境感知系统提供测试模拟环境的实时环境变化信息做出决策，将执行决策请求发送至测试车辆执行器，同时将车辆姿态计算相关动态参数发送至动态车辆姿态仿真模型。
70.第四实施例；
71.继续参考图1和图2所示，本发明提供一种基于实时同步数据采集的车辆姿态模拟系统，包括；
72.第一建模单元，其用于提取车辆姿态计算相关静态参数，所述车辆姿态计算相关静态参数包括：车辆悬架种类及刚度、弹簧刚度、其他弹性件刚度和弹簧杠杆比等，建立基于实车参数的静态车辆姿态仿真模型；
73.第二建模单元，其用于在所述静态车辆姿态仿真模型中加入车辆行驶过程中车辆姿态计算相关动态参数，所述车辆姿态计算相关动态参数包括：车辆加速度变化量、转角变化量、轮荷变化量以及悬架刚度的动态调整量等，建立车辆行驶的动态车辆姿态仿真模型；
74.测试环境模拟单元，其用于提供测试模拟环境，其向测试车辆的环境感知系统提供测试模拟环境的实时环境变化信息；例如，数字化的模拟环境、或部分数字化(部分采用传动机械结构)的模拟环境；
75.车辆姿态模拟单元，其在动态车辆姿态仿真模型加入测试模拟环境的虚拟道路中进行车辆姿态模拟；
76.姿态机械模拟系统，其用于承载测试车辆执行工况测试，其通过机械结构将动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态转换为三维立体坐标系下测试车辆车身的转动；
77.其中，车辆决策系统根据环境感知系统提供测试模拟环境的实时环境变化信息做出决策，将执行决策请求发送至测试车辆执行器，同时将车辆姿态计算相关动态参数发送至动态车辆姿态仿真模型。
78.在利用本发明第三实施例或第四实施例提供的车辆姿态模拟系统进行智能驾驶测试和adas整车姿态测试时，还执行上述第一实施例或第二实施例车辆姿态模拟方法中所述的的pid闭环控制。即，姿态机械模拟系统控制测试车辆执行动态车辆姿态仿真模型仿真输出车辆下一时刻姿态；姿态机械模拟系统模拟的测试车辆车身姿态通过车载惯导系统感知转换为车身姿态信号反馈至测试车辆决策系统。
79.除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
80.以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。