[發明專利]一種完整仿真汽車物理引擎控制系統

在審

• 申請號: 201710663711.0
• 申請日: 2017-08-06
• 公開（公告）號: CN107274746A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 古國雄;李治軍;劉賢波
• 申請（專利權）人: 深圳市中智仿真科技有限公司
• 主分類號: G09B9/04
• 分類號: G09B9/04;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種完整仿真汽車物理引擎控制系統。

背景技術

目前，市面上的大多數仿真汽車物理引擎控制系統，都不是按照真實的物理反應做出的反饋，大部分都是通過各種途徑對反饋的結果做仿真物理處理，另外，真實的汽車物理引擎，轉速在不同的階段，會有不同的反饋，現有仿真汽車物理引擎控制系統在這方面上沒有很好的表現，都是用一個公式去實現它，公式單一，進而引擎的物理處理簡單，會顯得汽車在轉速與最大扭矩的表現上存在有很大的缺陷，同時，在一些抓地力系數，車輪慣量等一系列輔助參數等方面，仿真汽車物理引擎控制系統也看不到有很好的表現，綜上所述，現有仿真汽車物理引擎控制系統大大的降低了仿真駕駛的體驗感。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明提供一種完整仿真汽車物理引擎控制系統。

本發明提供的技術方案為：

一種完整仿真汽車物理引擎控制系統，所述系統包括：汽車控制模塊、汽車動力學模塊、車輪模塊、攝像機跟隨模塊和車輛環境模塊；

所述汽車控制模塊用于抽象汽車駕駛行為并對該駕駛行為進行數據進行接口封裝，通過調用接口，將數據發送給所述汽車動力學模塊；

所述汽車動力學模塊用于通過數據進行仿真輸出，包括發動機模擬系統和傳動模擬系統，所述傳動模擬系統包括：離合器、變速箱、減速器和差速器模擬系統，所述發動機模擬系統用于配置對應的參數，基于當前轉速計算出對應的扭矩，輸出到所述傳動模擬系統；所述傳動模擬系統基于發動機傳出的扭矩進行參數計算后，將數據輸出到車輪模塊；

所述車輪模塊是基于Unity自帶的車輪碰撞器(wheel collider)組件所組成的模塊，其包括懸掛和車輪屬性模擬配置系統，通過所述傳動模擬系統計算出的結果并且結合車輪方向來完成汽車行駛的仿真輸出；

所述攝像機跟隨模塊是基于Unity自帶的可配置關節(configurable joint)組件所組成的模塊。

所述車輛環境模塊是基于Unity自帶的物理材質(physicMaterial)組件所組成的模塊。

優選的是，所述懸掛和車輪屬性模擬配置系統用于配置質量、摩擦系數和汽車的轉動半徑信息。

優選的是，所述汽車動力學模塊的仿真仿真輸出包括：點火、熄火、油門開度、離合深度、剎車、檔位、儀表指針數據輸出、回正力矩反饋輸出、雨刮仿真輸出和燈光仿真輸出。

優選的是，所述車輪模塊還包括：第一反饋模塊，用于通過根據車輪當前物理參數，通過懸掛系統仿真函數、車輪摩擦仿真函數和車輪回正力反饋仿真函數獲得慣性力矩和反饋阻力矩，并將所述慣性力矩和反饋阻力矩反饋至所述發動機模擬系統。

優選的是，所述汽車動力學模塊還包括：發送機調整模塊，用于根據所述第一反饋模塊反饋的慣性力矩和反饋阻力矩，通過所述發動機模擬系統的扭矩函數、發動機慣量函數以及發動機傳動比函數向所述車輪控制模塊輸出修正后的車輪調節參數，并將當前發動機轉速反饋至所述汽車控制模塊。

優選的是，所述汽車控制模塊還包括修正控制模塊，用于根據所述當前發動機轉速，通過所述內部函數調用修正所述發動機模擬系統的啟動項修正仿真輸出，并向所述車輪模塊輸出轉向值指令、剎車指令、離合指令和/或手剎指令；

所述車輪模塊還包括：指令執行模塊，用于接收并執行所述轉向值指令、剎車指令、離合指令和/或手剎指令。

優選的是，所述車輪模塊還包括：第二反饋模塊，用于通過車輪回正力反饋仿真函數計算回正力矩并反饋至所述修正控制模塊；

優選的是，所述車輪摩擦仿真函數為魔術公式，所述模式公式Y(x)為采用三角函數的組合公式擬合輪胎實驗數據，進而通過一套形式相同的公式表達輪胎的縱向力、側向力、回正力矩、翻轉力矩、阻力矩以及縱向力、側向力的聯合作用工況，其中

Y(x)＝Dsin[Carctan{Bx-E(Bx-arctan(Bx))}]

其中，Y(x)為是側向力、回正力矩或者縱向力，自變量x為不同的情況下分別表示輪胎的側偏角或縱向滑移率，系數B、C、D依次由輪胎的垂直載荷、外傾角來確定。

本發明的有益效果：

根據真實物理引擎來模擬汽車，在轉速的不同階段會有不同的公式去實現，使汽車在行駛的過程中更平穩，更加符合真實性，同時，結合發動機慣量和轉速調節系數，對輪胎摩擦、發動機啟動做到了更好仿真效果。

附圖說明

圖1為本發明的系統的結構示意圖；

圖2為本發明的系統KTA發動機的特性曲線圖。