如何使用Simulink構(gòu)建虛擬車輛仿真

虛擬車輛是車輛產(chǎn)品開發(fā)生命周期的虛擬化，通常需要進行車輛行為的系統(tǒng)級仿真。虛擬車輛仿真使汽車工程師能夠快速深入了解真實世界的行為，在不同場景下執(zhí)行虛擬測試，并驗證嵌入式軟件的功能。以這種方式進行前置開發(fā)有助于加快變體評估，安全地研究邊緣情形，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。 要開發(fā)虛擬車輛，您需要經(jīng)過以下五個步驟：

創(chuàng)建車輛模型

集成嵌入式軟件

定義測試場景

仿真和分析

部署仿真

“對于在整個開發(fā)周期中持續(xù)評估需求、模型和軟件來說，虛擬車輛仿真至關(guān)重要?！?/p>

——Robert ter Waarbeek，福特公司技術(shù)專家

創(chuàng)建車輛模型您可以調(diào)節(jié)預(yù)置的參考應(yīng)用以匹配您的車輛設(shè)計。這些參數(shù)化模型涵蓋動力總成和車輛動力學(xué)，可以應(yīng)用于車輛能量優(yōu)化、燃油經(jīng)濟性分析、熱分析和部件選型。您可以使用電氣、機械、流體、熱和多體庫中的組件進一步自定義這些模型。 對于自動駕駛應(yīng)用，您可以結(jié)合使用各種詳細的傳感器模型，例如相機、激光雷達、雷達和超聲波傳感器。 Simulink 是開放的集成平臺，擁有超過 100 個連接合作伙伴，它們均為 Simulink 提供專用的集成接口。您可以利用 Simulink 內(nèi)置的功能樣機接口 (FMI) 支持功能來集成自定義 FMU。

集成嵌入式軟件引入您自己的控制算法，或使用預(yù)置的組件和監(jiān)督控制器，以快速評估整車的閉環(huán)性能。 要測試在 Simulink 和 Stateflow 中建模的控制器，您可以從模型在環(huán) (MIL) 仿真開始。您可以很直接地將這些組件與虛擬車輛模型連接起來，用于在前期設(shè)計階段有效地評估算法。 在開發(fā)后期，您可以使用產(chǎn)品級 C/C++ 代碼進行軟件在環(huán) (SIL) 仿真。您可以通過 Simulink 內(nèi)置的 C/C++ 接口調(diào)用或編譯 C 代碼，并分析導(dǎo)入代碼的代碼覆蓋率。

定義測試場景使用真實的參數(shù)化場景和駕駛場景進行仿真是虛擬開發(fā)過程中至關(guān)重要的一部分，對于自動駕駛而言尤其如此：要實現(xiàn)規(guī)定的數(shù)十億英里試駕以確保其安全性，這是唯一現(xiàn)實可行的方法。借助 MATLAB、Simulink 和多種附加產(chǎn)品，您可以交互式創(chuàng)建復(fù)雜的三維路網(wǎng)和標(biāo)記，或者通過導(dǎo)入高清地圖數(shù)據(jù)生成路網(wǎng)區(qū)域，然后添加交通參與者和軌跡。為了對相機、雷達和激光雷達傳感器進行仿真，您可以利用在 Unreal 環(huán)境中運行的傳感器模型與 Simulink 協(xié)同仿真。 對于電氣化動力總成系統(tǒng)開發(fā)或其他傳統(tǒng)車輛應(yīng)用，可使用一套預(yù)定義的駕駛操作或標(biāo)準(zhǔn)的行駛工況數(shù)據(jù)來幫助您快速評估車輛的性能。您可以輕松對其加以修改，也可以根據(jù) MATLAB 中記錄的車隊測試數(shù)據(jù)合成自定義行駛工況。

仿真和分析基于模型的設(shè)計支持您在建模時檢測和更正系統(tǒng)設(shè)計缺陷。您可以向前和向后步進仿真，以深入了解車輛設(shè)計并理解其意外行為。 當(dāng)整車模型的仿真與預(yù)期一致時，優(yōu)化性能并運行大量仿真研究，以探查設(shè)計空間或驗證整個系統(tǒng)行為。您可以將作業(yè)分發(fā)到本地多核、GPU、集群或云中進行并行執(zhí)行，從而方便地擴展您的仿真。 得到仿真結(jié)果后，您可以使用內(nèi)置的可視化工具和靈活的 MATLAB 數(shù)據(jù)可視化功能查看結(jié)果。此外，您可以根據(jù)您所在組織的標(biāo)準(zhǔn)自動生成仿真報告。

部署仿真仿真的受益者并不僅僅是建模專家；您可以讓更多團隊從中獲益。使用 App 設(shè)計工具，您可以創(chuàng)建自定義 App，并將其打包為 MATLAB App、獨立桌面 App 或 Web App 進行分發(fā)。 如果要將您的虛擬車輛仿真與真實世界的車隊測試數(shù)據(jù)相集成，您還可以選擇將仿真部署到云，利用其中存儲的海量數(shù)據(jù)。 要驗證硬件/軟件集成，您可以使用 MathWorks 的代碼生成產(chǎn)品部署整車模型以進行硬件在環(huán) (HIL) 測試。

審核編輯 ：李倩