[發明專利]一種基于北斗導航的汽車模型半實物仿真系統

在審

• 申請號: 201710540819.0
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107452242A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 劉怡俊;何通
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B9/04
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及北斗導航、汽車電子領域，特別是涉及一種基于北斗導航的汽車模型半實物仿真系統。

背景技術

汽車產業是各國核心產業之一，是一個國家制造業發展水平的重要標志性產業，并在世界經濟發展和社會進步中扮演著重要角色。近年來，我國的汽車產業發展迅速，成為名副其實的汽車大國。隨著我國經濟和道路運輸條件的快速發展，商用車，在國民生活和設施建設中起著至關重要的作用。我國的汽車工業起步較晚，并且發展緩慢，遠落后于汽車工業發達的歐美等國家，在近幾年各類汽車蓬勃發展的同時，我國的汽車也經歷了從無到有，從整車引進到自主研發，無論是產量還是銷量都逐年增加。這也對汽車的質量品質提出了更高更專業的要求，如操縱穩定性，乘坐舒適性以及安全性等以往在乘用車領域考慮的因素也逐漸在重型載貨汽車的研發過程中得到考慮。仿真技術為進行車輛的動力學性能仿真提供了有力的工具。但現有的商用車動力學仿真軟件較少,無法滿足現代重型車輛的發展要求。

整車仿真是汽車仿真技術中的重要組成部分，其仿真的核心就是建立符合實際的整車動力學模型。以多體系統動力學為基礎，基于虛擬樣機技術可以建立更高自由度的車輛動力學模型，而且能夠建立相當接近實際結構的虛擬模型。虛擬樣機是一種計算機模型，它能夠反映實際產品的特性，包括外觀、空間關系以及運動學和動力學特性。借助于這項技術，設計師可以在計算機上建立機械系統模型，伴之以三維可視化處理，模擬在實驗搭建環境下系統的運動和動力特性并根據仿真結果精簡和優化系統；但是這只是解決了整車的動力學模型的仿真，總體來說還是基于整個模型仿真結果的分析。該汽車模型并沒有在真實的環境中去測試其模型的優劣，而且不能得到該模型在運動過程中的各項實時數據。本系統運用的北斗衛星導航系統，能夠實時的建立真實的實時環境數據，而且自動駕駛控制系統還可以無限次的訓練該模型，并且通過三軸轉臺得到相應的姿態信息，并得出相應的數據，根據實時數據和標準數據的差異值來對模型進行調整和修改，極大地節省設計人員的時間。

發明內容

為了達到以上目的，本發明提出一種基于北斗導航的汽車模型半實物仿真系統，本系統主要分為以下幾個部分：

(1)獲取預定行駛路線。UDP/IP通訊協議的工作可以看作是兩個簡單的處理過程：從上到下層的封裝過程和由下至上層的分用過程。每個過程都依照規定完成相應功能。UDP/IP層次劃分鮮明，不同層對應有不同的子協議。從發送方向看，數字汽車模型發出的行駛軌跡信號的數據根據要求發送給UDP模塊進行處理，UDP模塊完成數據處理之后將數據送給IP發送模塊，由其完成數據報的封裝任務，然后交給鏈路層處理，至此就完成了UDP/IP協議發送數據工作。從接收方向看，接收數據鏈路層的數據幀之后，根據UDP/IP協議的分用原理，逐層解包，最終把數據傳送到頂層應用程序，中間過程還涉及到數據校驗的工作，最后把數據傳給衛星信號模擬系統，其系統框圖如圖2所示。

(2)模擬給定預定行駛路線的北斗衛星信號。該衛星信號發生系統是根據已知動態數據形成衛星定位信號，通過內部系統進行仿真得出該位置的衛星數量及具體位置，進而可以使汽車能夠對導航定位性能進行動態模擬仿真，隨后通過天線把信號傳給衛星導航模塊。該系統可以通過有線測試和無線測試兩種方式信號傳給衛星導航模塊，有線測試是經過衰減器、低噪放到衛星導航模塊的接收機，實現數據傳輸；而無線測試是通過天線與天線之間的無線通信實現信號傳輸的。具體原理框圖如圖3和圖4。

(3)搭建半實物仿真系統。該系統是由衛星導航模塊、I/O板卡、自動駕駛控制系統、接口信號轉換系統、GT5數字汽車游戲軟件和三軸轉臺六部分構成。其具體工作過程大致如下：自動駕駛控制系統把衛星定位信號、預定軌跡、相應的駕駛動作、即時駕駛姿態和位置信息形成控制指令傳給接口板，進行信號轉換，把轉換后的控制信號傳給數字汽車，數字汽車把控制信號經過以太網傳輸給通訊系統，通訊系統把信號傳給GT5汽車模型，對其進行控制，GT5汽車模型沿著預定的行駛路線進行行駛，相應的姿態會在三軸轉臺上表現出來，并輸出實時數據，顯示到地面臺相應的計算機界面上，并且可以設定仿真次數對模型進行多次訓練。通過多次訓練，把實時數據和標準數據進行對比，根據差異值方便設計人員對模型進行調整和修改。原理框圖如圖5所示。

附圖說明

圖1為本系統的總體原理框圖；

圖2為行駛動態路線的獲取流程圖；

圖3為有線傳輸數據流程圖；

圖4為無線傳輸數據流程圖；

圖5為半實物仿真原理框圖。

具體實施方式