[發(fā)明專利]一種基于SysML的無人車仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110112254.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN112947112B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉飛;賴?yán)铈戮?/a>;張霖;田冬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李明澤

本申請(qǐng)公開了一種基于SysML的無人車仿真方法，該方法包括：根據(jù)預(yù)設(shè)的無人車信息在聯(lián)合仿真系統(tǒng)中構(gòu)建多種數(shù)學(xué)模型，其中，所述數(shù)學(xué)模型包括無人車車輛模型、駕駛場(chǎng)景模型以及運(yùn)動(dòng)控制模型；所述聯(lián)合仿真系統(tǒng)包括多種仿真工具；通過SysML建模語言對(duì)所述多種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述得到SysML模型，并將所述SysML模型轉(zhuǎn)換為XMI文本格式；通過Python語言將所述XMI文本格式所描述的SysML模型轉(zhuǎn)換為Python對(duì)象，根據(jù)所述Python對(duì)象生成驅(qū)動(dòng)腳本，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)腳本驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)仿真工具聯(lián)合仿真。本申請(qǐng)解決了現(xiàn)有技術(shù)中運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真效率較低、信息的完整性和一致性較差的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及無人車仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于SysML的無人車仿真方法。

背景技術(shù)

隨著無人車技術(shù)的發(fā)展，無人車技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，例如，公共交通、快遞以及軍事等眾多領(lǐng)域。仿真技術(shù)作為研究各種復(fù)雜系統(tǒng)的一種必不可少的手段，無人車的研究與開發(fā)工作也離不開車輛仿真技術(shù)。無人車由運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)等組成，為了保證無人車的正常運(yùn)行，在無人車研發(fā)過程中需要對(duì)各種系統(tǒng)進(jìn)行仿真，其中，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真包括環(huán)境模擬、車輛動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的數(shù)學(xué)建模、基于傳感器的環(huán)境檢測(cè)、決策及控制器等內(nèi)容。

在無人車的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真研究過程中需要引入多種仿真工具，例如，仿真工具包括Carsim、MATLAB、Carmaker、Prescan、Vissim等，每種仿真工一般用于對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真的某一方面進(jìn)行仿真。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)無人車的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真一般是通過聯(lián)合仿真的方式將各種仿真工具聯(lián)合起來。目前，聯(lián)合仿真的過程為：根據(jù)不同場(chǎng)景信息編寫信息交互接口，通過信息交互利用多種仿真工具運(yùn)行實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真，但是，無人車的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真過程中可能涉及多種場(chǎng)景的仿真，當(dāng)場(chǎng)景變換時(shí)，一方面需要重新編寫信息交互接口，使得運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真過程耗時(shí)較長，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真效率較低，另一方面需要在每種仿真軟件中更改參數(shù)，在更改過程中容易忘記更改某些參數(shù)導(dǎo)致信息的完整性與一致性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)解決的技術(shù)問題是：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真效率較低、信息的完整性和一致性較差的問題，提供了一種基于SysML的無人車仿真方法，本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的方案中，通過SysML建模語言對(duì)聯(lián)合仿真系統(tǒng)中多種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述得到SysML模型，并將所述SysML模型轉(zhuǎn)換為XMI文本格式，然后通過Python語言將所述XMI文本格式所描述的SysML模型轉(zhuǎn)換為Python對(duì)象，根據(jù)所述Python對(duì)象生成驅(qū)動(dòng)腳本，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)腳本驅(qū)動(dòng)多個(gè)仿真工具聯(lián)合仿真。因此，在本申請(qǐng)實(shí)施例所提供的方案中，由于SysML建模語言本身的特性使得所描述的SysML模型具有特定的結(jié)構(gòu)，通過Python語言將SysML模型轉(zhuǎn)換為Python對(duì)象，然后根據(jù)Python對(duì)象生成驅(qū)動(dòng)腳本具有通用的格式，不僅避免當(dāng)場(chǎng)景變換時(shí)，需要重新編寫驅(qū)動(dòng)接口和腳本，進(jìn)而減小仿真過程耗時(shí)長，提高運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)仿真效率；還不需要在每種仿真軟件中更改參數(shù)，保證了仿真軟件信息的完整性和一致性。

第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種基于SysML的無人車仿真方法，該方法包括：

根據(jù)預(yù)設(shè)的無人車信息在聯(lián)合仿真系統(tǒng)中構(gòu)建多種數(shù)學(xué)模型，其中，所述數(shù)學(xué)模型包括無人車車輛模型、駕駛場(chǎng)景模型以及運(yùn)動(dòng)控制模型；所述聯(lián)合仿真系統(tǒng)包括多種仿真工具；

通過SysML建模語言對(duì)所述多種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述得到SysML模型，并將所述SysML模型轉(zhuǎn)換為XMI文本格式；

通過Python語言將所述XMI文本格式所描述的SysML模型轉(zhuǎn)換為Python對(duì)象，根據(jù)所述Python對(duì)象生成驅(qū)動(dòng)腳本，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)腳本驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)仿真工具聯(lián)合仿真。