[發明專利]基于路面掃描數據建虛擬實驗數字路面的方法及存儲介質

在審

• 申請號: 202010163510.6
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111415403A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 周帥;周云平;邵建;王華;蔣忠凌
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 譚小琴

本發明公開了一種基于路面掃描數據建虛擬實驗數字路面的方法及存儲介質，首先利用三維掃描設備掃描測試道路得到三維掃描點云，其次用擬合曲線函數近似道路中心線，創建二維曲線規則柵格點，然后利用離散數據點插值的方法計算各柵格點的高程值，最后基于三維的柵格點創建測試道路對應的CRG路面模型。此方法完整地保留了真實測試道路的不平度，坡度，道路中心線等路面特征，可將試驗場測試道路轉換成數字化路面。本發明能夠將實際汽車試驗場中的測試道路進行數字化處理，轉換成能作為虛擬試驗場仿真輸入的路面模型。

技術領域

本發明屬于汽車CAE(Computer Aided Engineering)仿真技術領域，具體涉及一種基于路面掃描數據建虛擬實驗數字路面的方法，通過創建二維平面柵格點結合高程值插值的方法構建CRG(Curved Regular Grid)曲線規則柵格路面模型，達到對試驗場測試道路進行數字化處理的目的，用于虛擬試驗場仿真分析中路面模型的輸入。

背景技術

近年來，傳統實車試驗由于成本高，周期長，開發早期樣車資源缺乏等因素已逐漸不能滿足產品開發經濟性，高效性的要求。隨著仿真分析技術的發展以及適用于操縱穩定性、行駛平順性、疲勞耐久性等分析需求的輪胎模型的出現，虛擬試驗場仿真分析技術已逐步成為替代實車試驗的技術手段。路面模型作為仿真車輛行駛過程中外部激勵的主要來源，是虛擬試驗場仿真體系中最為關鍵的一環，其準確性直接影響到分析結果的有效性。

傳統的路面數字化研究多從路面不平度這一角度開展。路面不平度與車輛的行駛平順性密切相關，它描述的是某一斷面上，路面相對于某一基準平面的高度，沿道路走向長度的變化。這種基于某一斷面描述路面高度的方法，雖然在進行平順性分析時可以得到較好的應用，但是當推廣到疲勞耐久分析等其它領域時，具有一定的局限性。疲勞耐久性能分析中所使用的強化耐久路面，如車身扭轉路，鵝卵石路等多屬于非平穩隨機路面，用統計學特性來描述其中包含的不平度、坡度和道路中心線等信息會有一定的誤差。

因此，有必要開發一種新的基于路面掃描數據建虛擬實驗數字路面的方法及存儲介質。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于路面掃描數據建虛擬實驗數字路面的方法及存儲介質，能將實際汽車試驗場中的測試道路進行數字化處理，轉換成能作為虛擬試驗場仿真輸入的路面模型。

第一方面，本發明所述的一種基于路面掃描數據建虛擬實驗數字路面的方法，包括以下步驟：

步驟1、利用三維掃描設備對試驗場道路進行掃描，獲取實際路面的三維掃描點云；

步驟2、將步驟1中的三維掃描點云導入點云比較軟件中，在道路中心線上拾取若干控制點，進行曲線擬合，構建路面模型的中心參考線；

步驟3、利用步驟2中的中心參考線構建二維平面柵格點；

步驟4、將步驟1中得到的三維掃描點云和步驟3中得到的二維平面柵格點云進行對比，分析對比結果并修正控制點的數量，位置和擬合曲線用到的數學函數，使二維平面柵格點的中心參考線接近三維掃描點云的道路中心線，并使二維平面柵格點云的整體輪廓包含在三維掃描點云的掃描范圍內；

步驟5、利用離散數據點插值法計算步驟4中二維平面柵格點對應的高程值，形成三維的柵格點云；

步驟6、將步驟1得到的三維掃描點云和步驟5得到的三維柵格點云進行對比，檢查三維柵格點云的精度，當精度不滿足要求時，通過修改高程值的計算方法提升插值精度；

步驟7、利用步驟6中得到的精確三維柵格點云，創建CRG路面模型，實現試驗場測試道路的數字化處理。

進一步，所述步驟3具體包括如下步驟：

(a)以第一個和最后一個控制點為邊界，根據虛擬試驗場數字路面縱向網格精度的要求，將中心參考線按照固定的間距劃分成若干個分段，各分段之間的劃分點稱為節點；