[發明專利]數字孿生虛實多車混行仿真方法及裝置

在審

• 申請號: 202110936056.8
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113642177A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 許慶;楊純穎;秦洪懋;李克強;王建強;陳鵬;蔡孟池;董江紅
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張文姣

本發明公開了一種數字孿生虛實多車混行仿真方法及裝置，該方法包括基于數字孿生建模技術在計算機中構建與物理空間的智能網聯汽車相似動力學特性的虛擬車輛模型；基于通信構建虛擬車輛模型與智能網聯汽車的信息交互渠道，并在信息空間中構建多車協同場景；利用虛擬車輛模型和多車協同場景進行仿真，得到數字孿生虛實多車混行仿真結果，并將該結果反饋給智能網聯汽車。該方法解決了相關技術中存在參數預設后動態更新困難、難以靈活調節等問題，將數字孿生技術引入到了智能網聯汽車的仿真領域，通過建立虛擬車輛模型，嘗試用其表征物理系統中的智能網聯汽車，進行多車實驗，具有時間成本低、場景靈活度高等優點。

技術領域

本發明涉及智能交通技術領域，特別涉及一種數字孿生虛實多車混行仿真方法及裝置。

背景技術

汽車的智能化和網聯化是當今汽車產業發展的大趨勢，智能網聯汽車相比傳統駕駛員駕駛汽車，在提升交通效率方面有很大優勢。在智能網聯汽車商業化之前需對相關技術或算法進行大量實驗驗證以保障安全性，但實車實驗往往造價昂貴且存在諸多限制，故在進行實車實驗前往往先進行仿真。

當前常用的自動駕駛仿真軟件包括CarSim、Prescan、Carla等，這些軟件或平臺在車輛動力學建模、傳感器建模、場景重構等方面具備良好的特性，但是這些軟件的設計模式存在著固有缺陷，主要體現在以下方面：

以上仿真軟件運行流程主要包含預設參數-仿真運行-得出結果-參數調整等步驟，這種串行式的執行流程很難在單次運行過程中有效對參數進行動態更新，當模型和客觀情況差別較大時，隨著仿真時長增加，模型不準確性對仿真結果帶來的影響會愈加顯著；仿真始終具有滯后性，復雜系統的仿真耗時長久，仿真結果無法有效應對復雜系統的快速變化，系統的動態變化無法作為實時輸入作用到仿真系統中。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種數字孿生虛實多車混行仿真方法，該方法解決了相關技術中存在參數預設后動態更新困難、難以靈活調節等問題，將數字孿生技術引入到了智能網聯汽車的仿真領域，通過引入虛擬車輛，嘗試用其表征物理系統中真實存在的智能網聯汽車，基于虛擬車輛開展多車實驗，具有時間成本低、場景靈活度高的優點。

本發明的另一個目的在于提出一種數字孿生虛實多車混行仿真裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種數字孿生虛實多車混行仿真方法，包括以下步驟：基于數字孿生建模技術在計算機中構建與物理空間的智能網聯汽車相似動力學特性的虛擬車輛模型；基于通信構建所述虛擬車輛模型與所述智能網聯汽車的信息交互渠道，在信息空間中構建多車協同場景；利用所述虛擬車輛模型和所述多車協同場景中的智能網聯汽車進行混跑仿真，得到虛實多車混行的仿真運行結果。

本發明實施例的數字孿生虛實多車混行仿真方法，將并行式的數字孿生解決方案代替傳統的仿真軟件/平臺串行式地仿真流程，具備時間成本低、場景靈活度高等特點；通過引入虛擬小車，使其模擬智能網聯汽車，解決當下需要多車的實車實驗難以開展的問題，為需要多車的研究、如隊列控制、多車編隊等提供了可能的實驗平臺，基于此可驗證多車協同算法的有效性。

另外，根據本發明上述實施例的數字孿生虛實多車混行仿真方法還可以具有以下附加的技術特征：

可選地，在本發明的一個實施例中，基于所述虛擬車輛模型和通信渠道，進行信息空間對物理系統實時運行狀態的映射。

可選地，在本發明的一個實施例中，所述物理系統包括路側設置、交通基礎設施和行駛車輛中的一項或多項，并且所述模型包括路側設施模型、交通基礎設施模型和行駛車輛模型中的一項或多項。