基于Java 3D技术的虚拟车辆仿真系统

虚拟车辆仿真是智能交通研究中的重要课题,而运用Java3D技术构建该系统则是一个崭新的研究方向。该文详细地阐述了Java3D技术在虚拟车辆仿真系统中的运用,就具体的设计和所涉及的技术问题进行了系统、深入的分析,并提出新的解决办法。最后,对该领域的技术前景进行了展望。

基于TORCS平台的虚拟车辆仿真系统开发

基于TORCS平台,采用虚拟开发模式,进行了虚拟样车的开发。考虑所控制车辆的运动学特性并根据车辆调度策略和控制算法,进行了虚拟仿真,结果表明所开发的虚拟车辆仿真系统有效地提高了样车开发效率并降低了成本。

虚拟车辆通信网络多商品流车行路由控制

为提高交通道路网中车辆的通行效率,提出一种采用车辆通信网络数据信息的多商品流(车流)背压路由控制策略。首先,利用车载无线网络节点组成的道路网,进行实时路况和车辆行驶信息采集,为提高路由控制的实时性和前瞻性,引入车流预测方法,构建虚拟车辆队列,然后提出多商品流(车流)背压路由方法,设计了自适应路由的车辆控制策略,并根据交通压力状况对背压策略权重进行改进,利用可优化参数实现背压路由算法适应能力提升。最后,通过仿真实验,显示所提方法能够更有效的对交通车辆进行控制,提高交通顺畅性。

虚拟车辆电子控制模块标定及验证系统

在传统的发动机ECU开发过程中,需要对ECU中各个电子控制模块进行大量的试验以确定其功能和性能,从而使得整个过程存在开发周期长,开发成本高的缺陷。利用虚拟车辆标定与验证系统可以大大的降低开发的成本以及周期,并对一些难以实际测试的故障以及工况,提供有效的模拟,通过这些,可以有效的排除可能存在的故障。整个虚拟车辆标定及验证系统建立在硬件在环测试的原理与应用基础上,使用Matlab的运行环境。结合发动机基础标定参数,进行发动机建模与配置,使其与实际发动机相匹配,采用实验室自主研发的发动机管理系统EMS。最后,对设计的虚拟车辆进行验证,并进行简单的测试与实际台架相比较,并对测试结果进行分析。

不同级别横风下虚拟轨道车辆动力学性能研究

为了研究虚拟轨道车辆在不同级别横风下的动力学性能,基于非线性胎地耦合关系建立了3编组虚拟轨道车辆多体动力学模型,研究虚拟轨道车辆在AW0和AW3状态下,不同级别横风对其胎地垂向力、抗倾覆稳定性、抗侧滚性能等主要动力学指标的影响。结果表明:AW0状态且低速工况下,不同风级的风载和运行速度对各编组车辆影响较小,车辆动力学性能等指标基本一致;AW3状态下,各个指标值均随着运行速度和风级的提高而增大,且AW0状态下车辆的抗倾覆稳定性总体上优于AW3状态;针对各编组车辆而言,中间车的抗侧滚性能优于头车和尾车,其中尾车的抗侧滚性能最差,但各编组之间的抗倾覆稳定性相差不大。

虚拟轨道车辆关键技术研究现状与挑战

近年来,一种基于虚拟轨道导向的胶轮承载新型轨道交通制式逐渐成为研究的热点,作为一种新兴的轨道交通车辆,虚拟轨道车辆在诸多关键技术上面临挑战。文章从电子导向及虚拟轨道技术、环境感知技术、路权分配策略及动力学承载特性四方面入手,对研究现状、技术原理进行了详细剖析,探讨了虚拟轨道车辆未来发展方向。研究结果表明,电子导向及虚拟轨道技术主要聚焦于在可靠导向信息的基础上,转向系统最优控制策略的选择,传统控制策略可靠性高,对于多因素、多变量的控制系统,基于神经网络的控制算法具有更大优势,但在普适性方面仍需提高;视觉、激光、微波等多源感知技术可以为车辆提供大量的环境信息数据,关键数据的冗余、互补及筛选是虚拟轨道车辆环境感知的基础,实现感知的实时性和高鲁棒性是车辆环境感知的追求目标,结合物联网、机器学习等新兴技术建立更加高效的多源算法融合处理方式或将成为环境感知技术研究热点;路权分配策略旨在有限道路资源下,优化提高虚拟轨道车辆和社会车辆的通行效率,当前主要基于车辆实时动态信息反馈至交通信号控制平台,实现虚拟轨道车辆的通行,道路信息、环境信息及出行规律信息的数据挖掘为路权分配策略提供进一步优化空间;由于虚拟轨道车辆结构的新颖性,基于胎地耦合、机电耦合、车间耦合等多体动力学模型被提出,车辆运行性能、控制策略匹配关系、结构参数优化得到检验,未来大系统的耦合关系和敏感因素需要重点考虑。

Vega中的路径工具在车辆虚拟行驶中的应用

仿真软件Vega可用于车辆行驶的虚拟现实中。介绍了Vega的Lynx界面中的路径创建工具,给出了路径设置的基本流程。结合构建的虚拟场景,成功尝试了创建路径和导航器实例、应用路径工具Path Tool编辑路径控制点和导航参数以及导航车辆的过程,并编程获取了车辆行驶中的姿态及运动参数;对创建与编辑路径时遇到的问题和注意事项进行了探讨,分析了控制点的设置对导航中车辆参数的影响。本例表明车辆虚拟行驶中的固定路径可由Vega来实现。

铰接系统减振器对虚拟轨道车辆动力学性能的影响

虚拟轨道车辆作为新型轨道交通,由于多节编组结构导致车辆自由度较多,可能会出现甩尾、横摆、折叠等不稳定现象,影响车辆行驶稳定性和平稳性。虚拟轨道车辆通过铰接系统进行连接,铰接系统阻尼较小,车辆易出现跑偏、失稳等情况,阻尼较大,则会降低列车的灵活性。基于某三模块六轴虚拟轨道车辆实际参数,建立车辆系统动力学模型,选择直线、换车道以及1/4圆曲线等典型工况,通过联合仿真等方法分析铰接阻尼对车辆动力学性能的影响。研究结果表明:直线工况下,增大阻尼系数能够有效抑制车辆的横摆角加速度,提高车辆的横向平稳性;在B级路谱、70 km/h工况下,阻尼系数为10^(7)N·s/m时,横向平稳性相比未安装铰接减振器降低14.1%,但对车辆垂向平稳性影响较小。换车道工况,阻尼系数过大或过小均会使列车的横向稳定性恶化,合理的阻尼系数将提高车辆的横摆阻尼比,减小车辆间的横向摆振,从而控制后部放大系数和轨迹偏移量;阻尼系数为10^(7)N·s/m时,后部放大系数显著减小,且轨迹偏移量由0.724 m降至0.511 m,减小29.4%。1/4圆曲线工况,增设铰接系统减振器将降低车辆的曲线通过性能,当阻尼系数为10^(7)N·s/m时,转向通道宽度增大10.8%。

盐城SRT2.1超级虚拟轨道车辆铰接装置设计

盐城SRT2.1超级虚拟轨道车辆采用四模块结构,是国内外首次开发的超长多铰接胶轮车辆。文章通过分析车辆的总体参数及结构,设计了一种适合四模块超级虚拟轨道车辆的铰接装置,并完成了仿真分析、产品研制和试验验证,实现了国产铰接装置的装车应用。

基于遗传神经网络的虚拟履带车辆自主导航

为了解决计算机生成兵力CGF(com puter generated forces)实体在虚拟环境中自主导航、进行路径规划的基本问题,以虚拟履带车辆为例,提出了采用神经网络模型对其在三维地形中的自主导航智能行为进行建模。采用遗传算法作为神经网络进行无导师学习的算法,通过仿真实验对模型的可行性和有效性进行验证。遗传神经网络模型经过若干代进化能使虚拟车辆得到较好的行进路径。实验结果证明了模型和算法的正确性。

扭转刚度和扭转阻尼对虚拟轨道车辆性能的影响分析

为研究扭转刚度和扭转阻尼(即车轮的转向刚度和转向阻尼)对受横移控制的虚拟轨道车辆动力学性能的影响,采用多体系统动力学理论及控制理论,建立了考虑胎地耦合与机电耦合的虚拟轨道车辆动力学联合仿真模型。利用该模型,分析了车轮与转向架之间扭转刚度与扭转阻尼对车辆动力学性能和控制系统的影响规律。研究结果表明:扭转刚度和扭转阻尼确有必要存在且满足模型控制系统动态性能和动力学性能的扭转刚度选择2kN/rad,扭转阻尼选择2kN·s/rad。

虚拟轨道车辆二系垂向刚度和阻尼对车辆平稳性和可控性的影响分析

为研究虚拟轨道车辆二系垂向刚度和阻尼对车辆平稳性和可控性的影响及二系垂向刚度和阻尼的优化方案,运用多体动力学理论与循迹控制方法建立了考虑胎地耦合与机电耦合的虚拟轨道车辆动力学联合仿真模型。利用该模型,对二系垂向刚度和阻尼对虚拟轨道车辆平稳性和可控性的影响进行研究。研究结果表明:二系垂向刚度对虚拟轨道车辆平稳性和可控性的影响是相互矛盾的,当二系垂向刚度值约为5 MN/m时能兼顾平稳性与可控性;二系垂向减振器阻尼值取40~50 kN·s/m时能得到较优的车辆平稳性。

基于Android系统和CAN总线的车辆虚拟仪表设计

在现代汽车业中,先进的通信网络技术CAN总线被应用到汽车仪表系统中,实现与汽车各电控单元节点之间的资源共享,使得汽车仪表的功耗、安全性、可靠性得到改善。基于Android系统和CAN总线的车辆虚拟仪表是具有支持驾驶员与车辆进行信息交流、行驶信息的记录和管理及通信功能的平台。

Tesis DYNAware——基于Matlab/Simulink的车辆动力学实时仿真模型

汽车工业通常将硬件在回路(HIL)测试试验台称为“虚拟车辆”或“实验室车辆”。Tesis DYNAware为用户提供一种具有实时能力的“虚拟车辆”模型,并获得了广泛应用。

面向车联网的位置隐私保护方案研究

设计了一种基于虚拟车辆的位置隐私保护方案(virtual vehicle scheme, VVS)。首先,改变了以往证书由可信机构生成的方式,构建一种新的分发假名的网络结构,将生成假名证书的职能赋给证书生成中心(pseudonyms certificate authority, PCA),以此实现证书的分布式管理,进而提高假名的生成效率。其次,向车联网中添加虚拟车辆,辅助想要进行假名变换的车辆。同时,要对车辆的假名及时更换,并撤销有攻击行为的车辆假名。另外,设计一个假名更换策略,进行假名变换的车辆必须符合更换策略要求,进而更好地保护了车辆的位置隐私。从实验结果的仿真效果上看,所设计方案与已有相关方案相比,能够有效降低车辆的计算开销,同时有效解决车辆位置隐私问题。

信号交叉口右转车辆干扰直行车辆行为仿真分析

为描述车辆间信息传递和协同决策过程,表征直行车辆行为特点,提出了基于虚拟车辆的跟驰-换道联合仿真模型,并结合实际交通场景中的数据进行了参数设定和模拟试验。引入右转车辆等价虚拟车辆,向后方直行车辆传递右转车辆汇入信息或者换道信息,使后方直行车辆能够在预测右转车辆汇入过程产生干扰影响的基础上进行行为决策,辅助右转车辆换道行为完成。应用直行车辆的虚拟车辆进行换道决策,若直行车辆决策换道,该直行车辆的虚拟车辆同样会向目标车道的后方车辆传递汇入信息或换道信息,辅助完成换道行为。将旁侧车道上的车辆密度与目标车道上车辆密度的差值作为车辆换道的影响因素,传递了旁侧车道的汇入压力。结果表明:仿真模型产生的轨迹和速度结果能够描述直行车辆在右转车辆干扰下的运行情况和右转车辆干扰信息的传递现象;右转车辆干扰促使更多直行车辆实施换道或者减速避让,增加了交叉口内的交通冲突;当直行流量较低时,右转车流不受控的模式提高了交叉口通行效率,但增加了交通冲突,使交通安全受到一定程度的影响。研究结果为交叉口设计和交通管理提供了理论依据和决策参考。

轮胎式轨道交通车辆动力学研究现状与挑战

总结了几种典型轮胎式轨道交通车辆动力学问题的研究现状,包括跨坐式单轨车辆、悬挂式单轨车辆、胶轮路轨车辆、胶轮有轨电车和虚拟轨道车辆,探讨了轮胎式轨道交通车辆动力学未来的研究内容。研究结果表明:跨坐式单轨车辆动力学研究集中于抗侧倾稳定性、曲线通过性能和车-桥耦合振动,根据跨坐式单轨车辆抗侧倾稳定性变化规律提出的临界侧滚角理论阐明了稳定轮和导向轮预压力的设置原则,给出了稳定轮和导向轮预压力与运行舒适度、曲线限速之间的联系,跨坐式单轨车辆提速的关键是开发性能更优的轮胎,并控制由于运行速度提高所引起的振动恶化;悬挂式单轨车辆动力学研究集中于车辆运行性能和车-桥耦合振动,其倾摆特性和横风引起的倾摆稳定性是悬挂式单轨车辆的特有动力学问题,由于车-桥耦合振动引起的钢质轨道梁低频噪声是有待研究的问题;胶轮路轨车辆在国内的研究刚刚起步,现阶段的主要问题是改善车辆的横向平稳性;胶轮有轨电车动力学研究集中于车辆运行性能和导向轮/轨关系,研究难点在于阐明其导向稳定性的机理和影响因素;作为一种新型轨道交通车辆,虚拟轨道车辆提出了许多新的动力学研究问题,包括循迹控制、机械架构与循迹控制策略的匹配性、纵向力分配、分布式驱动等,或将成为轮胎式轨道交通车辆动力学研究的新热点。