A Review on the Development of Vehicle Driving Simulator

With the development of the economy, cars have become the common means of transportation for people, and the safety issues related to this and the new technologies are being taken seriously. Vehicle driving simulator, as a kind of simulation equipment, is mostly used in the research, experiment and development of new technology enterprises, meanwhile, it also can realize simulation of car running performance, driving training, and make users get real driving experience. In this paper, present development situation at home and abroad of vehicle driving simulator, and the species, composition and working principle of vehicle driving simulator are introduced and teviewed. Based on vehicle driving simulator ＂driver-vehicle-road environment＂ in the simulation environment, the dynamic simulation of virtual driving system, visual simulation system, driving simulation of ABS and ESP control were analyzed.

Dynamics Modeling of Heavy Special Driving Simulator

Based on the dynamical characteristic parameters of the real vehicle, the modehng approach ancl procedure of dynamics of vehicles are expatiated. The layout of vehicle dynamics is proposed, and the sub-models of the diesel engine, drivetrain system and vehicle multi-body dynamics are introduced. Finally, the running characteristic data of the virtual and real vehicles are compared, which shows that the dynamics model is similar closely to the real vehicle system.

电动汽车驱动电机与负载模拟系统建模及电弧故障仿真研究

电弧故障是引发电动汽车电气火灾的重要原因之一。电动汽车行驶工况复杂,电机及其驱动系统电压高、电流大,且其电弧故障随机性强、隐蔽性高导致真车故障实验难以开展,因此提出一种借助小功率电机与负载系统模拟故障的方法,以便快速开展大量实验,研究电弧故障特性。首先,在电动汽车负载转矩计算和等效缩放的基础上搭建了模拟实验平台,采集三相永磁同步电机线路串联电弧故障电流。其次,运用MATLAB软件构建空间矢量脉宽调制控制的电动汽车驱动电机与负载模拟系统,引入Cassie电弧故障模型并进行改进,对电动汽车三相永磁同步电机线路串联电弧故障展开仿真分析。最后,采用基于平肩宽度占比和小波包分解能量占比的特征提取方法,将仿真数据与实测数据进行比较并定量评价。结果表明,所提出的高斯电弧故障复合模型的相对平均误差最小,仅为7.6%。所构建的仿真系统可有效模拟实际线路的电弧故障,对电动汽车电气火灾的防控具有重要意义。

听觉-言语认知负荷下工作记忆容量对跟车行驶影响

听觉-言语认知负荷作为一种典型的认知负荷,是驾驶人认知分心的主要来源,容易导致驾驶绩效下降,认知负荷对驾驶绩效的影响程度与个体工作记忆有关。为研究听觉-言语认知负荷下工作记忆容量对跟车驾驶绩效的影响,本文开展心理学与模拟驾驶实验。首先,设置不同听觉-言语认知负荷水平的n-back任务,构建车头时距变化和前车速度变化的跟车场景;其次,采集并预处理工作记忆容量、驾驶人操作行为与车辆运行状态数据,选择跟车速度差、绝对加速度、横向稳定性、制动反应时间及跟车间距作为分析指标,获得36名被试数据;最后,采用方差分析及事后比较,分析认知负荷和工作记忆容量在跟车时对驾驶绩效的影响,并探讨两种因素对驾驶绩效的交互和调节作用。研究表明:认知负荷增加导致驾驶人更大的加减速倾向,更长的制动反应时间;工作记忆容量较高的驾驶人具有更小的制动反应时间和更稳定的跟车间距,更频繁的方向修正和更好的车道保持水平;在工作记忆容量和制动反应时间中,听觉-言语认知负荷具有正向调节作用。本文可以为驾驶安全培训干预提供驾驶人认知特性方面的见解和理论参考。

面向车-路-图协同的分布式自动驾驶仿真平台架构及应用

为解决车路图协同仿真环境下的单机式测试平台效率低下、系统可扩展性不足的问题,本文提出了一种面向车-路-图协同的分布式自动驾驶仿真平台架构,并将该平台命名为VIMS(vehicle-infrastructure-map system)。VIMS平台以CARLA作为虚拟仿真引擎,通过引入真实高精地图,接入驾驶模拟器、信号机等硬件在环设备,形成了虚实结合的交通场景;考虑功能的交互作用,VIMS平台分为主世界、智能车、智能路侧和高精地图4个模块,采用ROS分布式架构实现模块内部的相对独立和模块间的互联互通;考虑到平台的计算可靠性与可用性,采用分布式计算实现4个模块间的独立计算。通过车道保持和车路图协同定位算法为例进行应用验证,通过平台实现了数据采集、传输和算法的验证测试与评价,结果表明,本文所提出的平台可以实现车、路、图协作的实时仿真,保证模块的有机运行,系统架构可扩展性高。

汽车-动力两轮车碰撞前驾驶员风险感知研究

人机共驾阶段人类驾驶员对驾驶环境保持较高的风险感知水平是保证及时有效、稳定安全接管的核心。本研究通过开展风险感知模拟驾驶试验,获取了驾驶员在典型汽车-动力两轮车碰撞场景下的驾驶行为及脑电响应数据。从驾驶行为层面以制动TTC(time to collision)和平均加速度为评价指标,利用分位数回归构建了驾驶员风险感知量化模型,通过独立样本检验发现驾驶经验、碰撞场景类型对驾驶员风险感知存在显著影响。在脑电响应层面,通过双独立样本检验及FDR校正发现Alpha频段与驾驶员风险感知显著相关。此外,提出了驾驶员风险感知神经机理,包括视觉感知与认知加工两个阶段。研究结果有助于提升人机共驾汽车的安全性。

高速电驱系统的油量和效率关系研究

新能源汽车的高速发展,推动了电驱动系统技术的快速迭代升级,驱动电机的转速越来越高。为研究电驱动系统高速化对系统效率的影响,文章深入探究了高速运行状态下润滑油量与电驱系统效率之间的关系。以一款120 kW电驱系统为研究对象,首先利用Masta-Nano FlowedX软件进行不同扭矩、不同转速下的效率仿真分析,随后,通过台架实验对仿真结果进行验证,探究了润滑油量、转速与电驱系统运行效率之间的关联性,并确认了理论分析与实际应用的一致性。文章提出了一种基于实际工况的优化策略,对电驱动系统优化设计具有一定的理论指导价值,也为实际操作提供了方法论参考,对推动新能源汽车相关技术的发展具有重要影响。

基于DEM-MBD对履带车辆在不同颗粒尺寸砂地行驶性能分析

为研究地面颗粒尺寸大小对履带车辆行驶性能的影响,利用DEM-MBD耦合软件对履带车辆行驶进行仿真,地面条件设置为砂地,并结合履带-地面力学对仿真结果进行分析。对履带车辆行驶偏移和沉陷量分析,得出砂地颗粒尺寸越大,履带行驶偏移量越大,沉陷量越少。本文可为履带车辆优化设计提供基础。

“双碳”背景下智能网联汽车节能驾驶策略设计与仿真研究

智能网联汽车由于其在提升车辆行驶安全性和经济性上的优势成为了当前研究的热点。为了探索智能网联汽车的节能特性,提出了一种针对智能网联汽车的编队节能驾驶策略,并设计了基于Matlab的单车和多车运行仿真实验来验证该驾驶策略的节能效益。单车运行场景下的仿真结果表明:优化车辆能够避免在交叉路口停车、更快到达终点并且能耗降低约5.84%;多车运行场景下的仿真结果表明:编队行驶的节能驾驶策略下道路总能耗降低约11.54%。

仿真测试在自动驾驶系统开发中的重要性

仿真测试作为一种重要的技术手段,对于自动驾驶系统的开发具有重要的影响。通过对自动驾驶系统的仿真测试,可以在不同的场景和条件下评估系统的性能和安全性,从而提高自动驾驶系统的可靠性和稳定性。本文将深入探讨仿真测试的基本理论、关键技术和方法,以及其在自动驾驶系统开发中的应用,同时也将探讨仿真测试面临的挑战和未来的发展方向,以期为自动驾驶系统的研发和优化提供有力的理论支持。

PERFORMANCE SIMULATION OF VEHICLES EQUIPPED WITH TRACTION DRIVE CVTS

A computer model for the performance simulation of vehicles equipped with traction drive continuously variable transmission （CVT） is presented. The model integrates the traction drive CVT subsystem into an existing overall vehicle system. The characteristics of engine output torque are formulated using neural networks, and torque converter is modeled using lookup tables. Component inputs and outputs are coupled in the dynamic equations and interfaces in the powertrain system. The model simulation can provide evaluation of vehicle performance in drivability, fuel economy and emission levels for various drive ranges prior to the prototyping of the vehicle. As a design tool, the model assists engineers in understanding the effect ofpowertrain components on vehicle performance and making decisions in the selection of key design parameters. The model is implemented in the MATLAB/Simulink environment. The performance simulation of a test vehicle is included as a numerical example to illustrate the effectiveness of the model.

Development of driver-vehicle-road closed-loop semi-physical simulation system

As hybrid vehicles introduced the motor, the vehicle structure has a significant change in the power matching. A driver-vehicle-road closed-loop semi-physical simulation system, which makes real driving parts together with the simulation car, will bring convenience to the new car design. We used the computer software to simulate the road with a slope, curve and some other features based on the actual road condition, and analyzed the whole road scene in addition to geometry and physical characteristics. Analyzing and constructing the vehicle dynamics basic template, appropriate changes to the template can obtain the desired vehicle dynamics model with an external device to control the model vehicle. It combined the physical operation system with visual display, which gave us real driving feelings and increased the vehicle design predictive accuracy.

Power Matching and Simulation Analysis of ISG Hybrid Electric Vehicle

Aiming at the limitation of ISG light hybrid electric vehicle, the power matching design of ISG moderate hybrid electric vehicle was studied. According to the requirements of vehicle performance indicators, the parameters of vehicle power drive system including engine, ISG motor, battery and related power transmission system were designed;the basic control strategy of ISG moderate hybrid electric vehicle was put forward;the dynamic model of vehicle was established by using MATLAB/Simulink software platform, and the vehicle performance was simulated under selected cycle conditions. The simulation results show that the parameter matching of the drive system is reasonable, the power performance of the vehicle meets the corresponding requirements, and the fuel economy has been significantly improved.

分布式驱动电动汽车四轮转向与横摆力矩集成控制研究

针对四轮独立驱动与独立转向的分布式驱动电动汽车稳定性控制问题,提出了一种四轮转向与横摆力矩集成控制策略。采用分层控制结构,基于模糊理论设计上层控制器,根据期望横摆角速度、期望质心侧偏角与实际值的偏差,计算附加后轮转角和附加横摆力矩;下层控制器包括四轮转角控制器和四轮力矩分配器,附加后轮转角控制器根据转向盘转角和车速分别采用比例前馈加模糊反馈或阿克曼转向进行附加后轮转角控制,四轮力矩分配器根据附加横摆力矩需求采用二次规划算法对四轮力矩进行优化分配。选取典型实验工况,通过联合仿真实验对后轮转向与横摆力矩集成控制策略进行验证。结果表明:集成控制策略能有效提高分布式驱动电动汽车稳定性。

基于轮胎分段仿射辨识模型的车辆行驶状态估计策略研究

以车辆横向运动过程中的行驶状态精确估计为目标,提出了一种考虑轮胎非线性侧偏力学特性的行驶状态估计算法。为准确反映特殊行驶工况下车辆横向动力学行为演化规律,采用分段仿射辨识方法建立了轮胎非线性侧偏力学特性模型,进而实现整车横向动力学分段仿射模型的构建。在此基础上,基于强跟踪平方根容积卡尔曼滤波算法设计了针对系统分段仿射模型的“多模切换”行驶状态估计策略,以期当系统状态发生突变时依然能够保持良好的状态估计精度。基于CarSim和Matlab/Simulink建立了车辆行驶状态估计性能联合仿真验证平台,通过设置两种典型工况,对车辆横摆角速度和质心侧偏角的状态估计效果进行了验证。结果表明,所提出的估计算法能够实现特殊行驶工况下车辆行驶状态的高精度估计。

基于驾驶模拟技术的车路协同生态驾驶预警系统节能减排效果分析

本研究旨在测试车路协同条件下生态驾驶的节能减排潜力。研究基于驾驶模拟技术搭建以生态车道(Ecolane)为路端、生态驾驶人机交互系统(EcoHMI)为车端的车路协同生态驾驶预警系统(Ecolane-HMI-CVIS)。招募40名驾驶人开展驾驶模拟实验和主观问卷调查,探究Ecolane-HMI-CVIS对机动车能耗排放的影响。与实验对照组相比,Ecolane-HMI-CVIS降低能耗1.03%,分别降低CO_(2)、CO、HC、NOX1.01%,10.72%,1.52%和9.83%;驾驶人主观认同且客观行为遵循Ecolane-HMI-CVIS预警信息时,车辆能耗排放最低。研究结果表明,车路协同生态驾驶预警系统能够促使驾驶人采用生态驾驶行为,从而降低车辆能耗排放;同时,驾驶人主观认知对预警系统的节能减排效果有明显影响,驾驶人感知有用性的影响最为显著。

光照对车辆速度知觉的影响

目的在模拟驾驶场景中探究不同光照条件对车辆速度知觉的影响。方法采用3(光照条件:白天、黄昏、夜间)×3(标准速度:36 km/h、72 km/h、108 km/h)的被试内设计,并使用基于交叉阶梯法的二择一迫选任务(2-AFC)采集32名被试对车辆速度估计的主观相等点(PSE)、相对标准速度的估计误差和相对白天的估计误差。结果(1)光照效应存在,白天条件下的主观相等点显著高于其余两种条件;标准速度会影响光照对速度知觉的作用,仅在72 km/h和108 km/h的速度条件下存在光照效应,且在108 km/h的条件下,白天的主观相等点仅显著高于黄昏条件的主观相等点。(2)两类估计误差的结果进一步验证了主观相等点的结果。结论(1)光照效应存在,光照变化影响速度知觉,光照降低会导致速度的高估;(2)标准速度的变化会影响光照效应的作用,光照效应仅在中、高速条件下存在。

智能网联汽车测试方案研究与展望

对智能网联汽车开展全方位的测试评价,是智能网联汽车安全上路与产业顺利落地的重要保障。基于智能网联汽车的测试现状、测试技术路径、测试评价规范和标准,在满足智能网联汽车现有道路测试要求及未来多应用融合方面,创新性地提出智能网联汽车测试方案总体架构,并详细阐述虚拟仿真测试、网联测试、自动驾驶功能测试、大规模并发测试、互联互通测试5个业务应用。最后结合我国智能网联汽车的实际应用与行业需求,对智能网联汽车测试的未来发展方向进行展望。

基于改进云组合赋权的智能网联驾驶场景安全性评价方法

准确可靠的驾驶场景安全性评价是智能网联车辆推广应用的基础,但智能网联驾驶场景复杂多变,以固定数值为指标权重的评价方法无法充分考虑因此带来的模糊性和随机性。为此,研究了基于改进云组合赋权的智能网联驾驶场景安全性评价方法。建立了包含静态环境层、动态行为层、智能要素层的智能网联驾驶场景要素库,制定场景设计方案;按照功能场景、逻辑场景、具体场景的顺序进行场景解构,提取相关要素,设计形成场景;引入云模型概念,结合博弈论思想改进云组合赋权;基于云模型运算法则构建综合云,表征各场景安全性,构建理想云评价模型;提出相对相似度指标作为评价结果,量化分析场景安全性并排序。依据场景设计方案进行仿真试验,对比层次分析法、优序图法、熵值法、变异系数法、博弈组合赋权及原云组合赋权等赋权评价方法,其评价结果与仿真结果在99%置信水平下显著相关,二者的皮尔逊相关系数为0.649,较上述其他评价方法分别提高了5.5%、7.8%、19.7%、13.7%、8.1%、0.8%;同时,该方法事故识别准确率为78.13%,高于Baumann等所用方法的44.29%和Xia等所用方法的57.2%。研究结果表明:基于改进云组合赋权的场景安全性综合评价方法能够兼顾主、客观赋权的优点,可以改善当前固定数值权重造成评价结果不够真实的缺陷,提高智能网联驾驶场景安全性评价的准确性。