[發(fā)明專利]一種用于汽車模擬器中的汽車與地形交互仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010325973.8
• 申請(qǐng)日: 2020-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN111524237B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒長(zhǎng)軍;段奕明;賴智華;李志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 九江精密測(cè)試技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06T19/00
• 分類號(hào): G06T19/00;G06T17/05
• 代理公司: 南昌新天下專利商標(biāo)代理有限公司 36115
• 代理人: 謝德珍

1.一種用于汽車模擬器中的汽車與地形交互仿真方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)生成基于符號(hào)距離函數(shù)的地形

首先根據(jù)用戶輸入設(shè)置山脊線的位置，而后根據(jù)符號(hào)距離函數(shù)的定義計(jì)算整個(gè)區(qū)域的SDF值，依次對(duì)計(jì)算所得的SDF值進(jìn)行取反、平移操作，生成整個(gè)區(qū)域的高度值，再對(duì)生成的高度值進(jìn)行隨機(jī)擾動(dòng)，得最終區(qū)域高度值，并生成最終區(qū)域地形；

2)汽車駕駛模擬器中汽車與地形交互仿真

計(jì)算汽車駕駛模擬器中汽車的四個(gè)輪胎位置，如式(4)～(5)所示，

再根據(jù)所得的每個(gè)輪胎位置計(jì)算每個(gè)輪胎與步驟1)所得地面接觸的高度值，并將每個(gè)輪胎與步驟1)所得地面的高度值作為輪胎地面高度輸入值，輸入至汽車懸架垂向運(yùn)動(dòng)的10自由度汽車模型進(jìn)行汽車姿態(tài)計(jì)算，如式(6)所示，與垂向受力和力矩計(jì)算如式(7)～(9)所示；

式(4)～(9)中，a_x,a_y,a_z、F_x,F_y,F_z分別為X，Y，Z軸方向的加速度和合外力；為繞X，Y，Z軸的角加速度；M_p，M_q，M_r繞X，Y，Z軸的合外力矩；I_xx，I_yy，I_zz汽車?yán)@X，Y，Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；m為汽車質(zhì)量；Fs_i為懸架Z方向受力；C_i，K_i為懸架的阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)；K_ti為輪胎的剛度系數(shù)；z_b，分別為車身質(zhì)心處的垂向位置、速度和加速度；z_wi、分別為車輪位置、垂向速度和加速度；z_bi、為汽車車身懸架處的垂向位置、速度；x_i、y_i分別為X，Y方向力臂；H(x,y)_i為輪胎與地面接觸位置處地面高度；

最后在計(jì)算周期內(nèi)，重復(fù)計(jì)算輪胎與地面接觸位置及地面高度差值，并同時(shí)更新汽車姿態(tài)，即實(shí)現(xiàn)汽車與地形交互仿真。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于汽車模擬器中的汽車與地形交互仿真方法，其特征在于，步驟1)中，符號(hào)距離函數(shù)SDF定義如下所示：

其中，φ(x,y)為符號(hào)距離函數(shù)定義，Ω為邊界；

步驟1)中，生成整個(gè)區(qū)域的高度值計(jì)算如式(2)所示：

Φ(x,y)＝H₀-φ(x,y) (2)

其中，Φ(x,y)為經(jīng)過變換的符號(hào)距離函數(shù)，H₀為需要設(shè)置的高度值偏移量；

步驟1)中，最終區(qū)域高度值計(jì)算如式(3)所示；

H(x,y)＝Φ(x,y)+noise(x,y) (3)

其中，noise為噪聲函數(shù)，并采用隨機(jī)噪聲，目的在于增加高度值的多樣性，避免過于平滑的高度場(chǎng)；H為基于符號(hào)距離函數(shù)的地形函數(shù)，通過該函數(shù)可得到任意位置的高度值。