KR102524904B1

KR102524904B1 - 차량 시뮬레이션 방법, 장치, 전자 장치 및 저장 매체

Info

Publication number: KR102524904B1
Application number: KR1020210028123A
Authority: KR
Inventors: 이농 탄; 샤오 추이; 딩펑 구오; 정광 주
Original assignee: 베이징 바이두 넷컴 사이언스 앤 테크놀로지 코., 엘티디.
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2021-03-03
Publication date: 2023-04-24
Also published as: JP7263415B2; US11827202B2; CN111368424B; US20210276539A1; EP3876136A1; CN111368424A; JP2021138363A; KR20210111709A

Abstract

본 발명은 차량 시뮬레이션 방법, 장치, 전자 장치 및 저장 매체를 개시하며, 자율 주행 기술 분야에 관한 것이다. 구체적인 구현 방식은, 타이어 동역학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하며; 차체 동역학 모듈을 통해 제어 명령과 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터를 결정하여 차량 시뮬레이션의 수행에 사용하고, 현재 순간의 타이어 정상 부하를 결정하여 다음 순간의 타이어 병진력의 결정에 사용한다. 본 발명의 실시예는 동역학 모델과 기존 무인 차량의 전체 프레임 워크의 결합을 실현함으로써, 차량 시뮬레이션 테스트의 완전한 폐쇄 루프를 형성하고 차량 시뮬레이션 결과와 도로 테스트 간의 매칭 정도를 향상시키며, 차량 시뮬레이션 테스트로 도로 테스트를 대체하고, 차량 테스트 효율을 제고하고 차량 테스트 비용을 절감할 수 있다.

Description

차량 시뮬레이션 방법, 장치, 전자 장치 및 저장 매체{METHOD AND APPARATUS FOR SIMULATING VEHICLE, DEVICE, AND MEDIUM}

본 발명은 데이터 처리 기술에 관한 것으로, 특히 자율 주행 기술 분야, 구체적으로 차량 시뮬레이션 방법, 장치, 전자 장치 및 저장 매체에 관한 것이다.

무인 차량은 바퀴 달린 이동 로봇이라고도 하는 스마트 카의 일종으로서, 차량 탑재 센싱 시스템을 통해 도로 환경을 감지하고 자동으로 주행 경로를 계획하고 미리 정해진 목적지에 도달하도록 차량을 제어한다.

기술의 발전과 더불어 무인 차량의 성능도 지속적으로 최적화되고 있다. 무인 차량에 새로운 차량 특성이 연결될 때, 일반적으로 차량의 성능을 테스트해야 한다. 상기 테스트에는 시뮬레이션 테스트와 도로 테스트가 포함된다.

기존 기술에서는 무인 차량을 시뮬레이션할 때 주로 계획 속도 정보와 위치 정보 등 차량 상태 정보를 직접 하달하는 방식으로 구현되며, 실제 차량의 실행 상황은 고려하지 않는다. 따라서, 시뮬레이션 효과와 차량의 실제 운전 결과의 차이가 커서 차량 테스트에 소요되는 시간 비용과 경제적 비용이 높다.

본 발명의 실시예는 시뮬레이션 테스트와 도로 테스트의 매칭 정도를 향상시켜 도로 테스트를 시뮬레이션 테스트로 대체하고 차량의 테스트 효율을 제고하고 테스트 비용을 줄일 수 있는 차량 시뮬레이션 방법, 장치, 전자 장치 및 저장 매체를 제공한다.

제1 측면에서, 본 발명의 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법은, 타이어 동역학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계; 및 차체 동역학 모듈을 통해 상기 제어 명령과 상기 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 타이어 동역학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하며; 차체 운동학 모듈을 통해 제어 명령과 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하며, 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용된다. 상술한 기술 방안은 타이어 동역학 모듈과 차체 운동학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령의 처리 및 두 동역학 모듈 간의 데이터 상호 작용에 따라 타이어 병진력과 차체 운동학 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하며, 동역학 모델과 기존 무인 차량의 전체 프레임 워크의 결합을 구현하여 차량 시뮬레이션 테스트의 완전한 폐쇄 루프를 형성하고, 차량 시뮬레이션 결과의 시뮬레이션 정밀도를 향상시키며, 더 나아가 차량 시뮬레이션 결과와 도로 테스트 간의 매칭 정도를 향상시킴으로써, 차량에 새로운 차량 특성을 도입할 때, 차량 시뮬레이션 테스트로 도로 테스트를 대체하는 것을 실현할 수 있으며, 차량 테스트 효율을 제고하고 차량 테스트 비용을 절감할 수 있다. 이와 동시에, 차체 동역학 모듈 및 타이어 동역학 모듈을 통해 타이어 병진력과 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 각각 결정하며, 서로 다른 동역학 모듈이 각자의 역할을 수행함과 동시에 서로 보완하여 동역학 모델에서 코드 세그먼트 간의 분리를 실현한다.

대안적으로, 현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정하는 단계 후에, 상기 방법은, 상위 플래닝 모듈이 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 기반으로 차량 시뮬레이션 동작을 제어하도록, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상기 상위 플래닝 모듈에 전송하는 단계를 더 포함한다.

전술한 발명의 선택 가능한 구현 방식에서, 현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정하는 단계 후에, 상위 플래닝 모듈이 현재 순간의 차체 동작 데이터를 기반으로 차량 시뮬레이션 동작을 제어하도록, 차체 동역학 모듈을 통해 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상위 플래닝 모듈에 전송함으로써 차량 시뮬레이션 과정에 대한 제어를 구현한다.

대안적으로, 현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정하는 단계 후에, 상기 방법은, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하를 타이어 동역학 모듈에 전송하는 단계; 및 타이어 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하를 기반으로 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계; 를 더 포함한다.

전술한 발명의 선택 가능한 구현 방식에서, 현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정하는 단계 후에, 차체 운동학 모듈을 통해 현재 순간의 타이어 정상 부하를 타이어 동역학 모듈에 전송하고; 타이어 동역학 모듈을 통해 현재 순간의 타이어 정상 부하를 기반으로 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하여 다음 순간의 차량 시뮬레이션의 실행을 위해 데이터 지원을 제공한다.

대안적으로, 상기 제어 명령은 기어 위치, 구동 페달 개방도, 브레이크 페달 개방도 및 스티어링 휠 조향 중의 적어도 하나를 포함한다.

전술한 발명의 선택 가능한 구현 방식은 제어 명령을 세분화하여 차량 시뮬레이션 테스트의 적용 시나리오를 다양화함으로써, 변속, 가속, 제동 및 조향 등 조건에서 모두 차량의 시뮬레이션 테스트를 실현할 수 있다.

대안적으로, 제어 명령, 이전 순간의 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계 전에, 상기 방법은, 타이어 동역학 모듈 및 차체 동역학 모듈 중 적어도 하나를 통해 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라 상기 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환하는 단계를 더 포함하며, 상기 차량 제어 매개 변수는 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나를 포함한다.

전술한 발명의 선택 가능한 구현 방식에서, 타이어 병진력을 결정하는 단계 전에, 타이어 동역학 모듈 및/또는 차체 동역학 모듈을 통해 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라 제어 명령을 타이어 동역학 모듈과 차체 동역학 모듈에 의해 식별 가능한 차량 제어 매개 변수로 변환하여 후속 과정에서 차체 동작 데이터, 타이어 병진력 및 타이어 정상 부하를 결정하기 위해 보장을 제공한다.

대안적으로, 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계는, 구동 토크, 제동 토크, 타이어 회전 반경, 타이어 압력, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 동작 매개 변수를 결정하는 단계; 타이어 회전 반경, 상기 타이어 동작 매개 변수 및 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도에 따라 현재 순간의 타이어 종 방향 슬립율을 결정하고, 상기 타이어 종 방향 슬립율과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 종 방향 력을 결정하는 단계; 및 타이어 축거, 상기 타이어 동작 매개 변수 및 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도에 따라 현재 순간의 타이어 측면 슬립각을 결정하고, 상기 타이어 측면 슬립각과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 횡력을 결정하는 단계; 를 포함하며, 상기 타이어 병진력은 타이어 종 방향 력 및 타이어 횡력을 포함한다.

전술한 발명의 선택 가능한 구현 방식에서, 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 과정을 타이어 동작 매개 변수를 결정하고 타이어 동작 매개 변수에 따라 타이어 종 방향 력과 타이어 횡력을 각각 결정하는 과정으로 세분화함으로써, 타이어 병진력의 결정 메커니즘을 개선한다.

대안적으로, 상기 제어 명령, 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하는 단계는, 풍속과 타이어 축거에 따라 공기 저항과 공기 저항 토크를 각각 결정하는 단계; 차량 관성 모멘트, 상기 공기 저항, 공기 저항 토크, 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 차체 가속도 및 차체 요각 가속도를 각각 결정하는 단계; 상기 차체 가속도, 상기 차체 요각 가속도, 타이어 축거, 공기 저항 및 공기 저항 토크에 따라 상기 타이어 정상 부하를 결정하는 단계; 및 상기 차체 가속도 및 차체 요각 가속도에 따라 차체 동작 매개 변수를 결정하는 단계; 를 포함하며, 상기 차체 동작 매개 변수는 차체 가속도, 차체 속도, 차체 위치, 차체 요각, 차체 요각 속도 및 차체 요각 가속도 중의 적어도 하나를 포함한다.

전술한 발명의 선택 가능한 구현 방식에서, 현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정하는 과정을 공기 저항과 공기 저항 토크의 결정 및 차체 가속도와 차체 요각 가속도의 결정 과정으로 세분화하고, 더 나아가 상기 결정된 결과에 따라 현재 순간의 차체동작 매개 변수와 타이어 정상 부하를 결정함으로써, 현재 순간의 차체동작 매개 변수와 타이어 정상 부하의 결정 메커니즘을 개선한다.

대안적으로, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상기 상위 플래닝 모듈에 전송하는 단계 전에, 상기 방법은, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 차체 동역학 모듈에 의해 사용되는 제1 좌표계에서 상기 상위 플래닝 모듈에 의해 사용되는 제2 좌표계로 변환하는 단계를 더 포함한다.

전술한 발명의 선택 가능한 구현 방식에서, 상위 플래닝 모듈에 현재 순간의 차체 동작 데이터를 전송하기 전에, 차체 동역학 모델을 통해 현재 순간의 차체 동작 데이터에 대해 좌표계 변환을 수행함으로써, 상위 플래닝 모듈이 직접 차체 동작 데이터에 따라 차량의 제어를 실행할 수 있어 상위 플래닝 모듈의 데이터 계산량을 줄이며, 상위 플래닝 모듈의 투명한 제어 및 기존 상위 플래닝 모듈의 직접 재사용을 구현한다.

제2 측면에서, 본 발명의 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 장치는, 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 타이어 동역학 모듈; 상기 제어 명령과 상기 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하는 차체 동역학 모듈 - 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용됨 - ;을 포함한다.

제3 측면에서, 본 발명의 실시예는 또한 전자 장치를 제공하며, 상기 전자 장치는, 하나 이상의 프로세서; 및 상기 하나 이상의 프로세서와 통신 연결되는 메모리;를 포함하고, 상기 메모리에는 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어가 저장되며, 상기 명령어가 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 제1 측면의 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법을 수행한다.

제4 측면에서, 본 발명의 실시예는 또한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 제공하는바, 상기 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 경우, 본 발명의 제1 측면의 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법이 수행된다.

제 5 측면에 따르면, 본 발명의 실시예는 또한 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램을 제공하는바, 상기 컴퓨터 프로그램의 명령이 실행될 경우, 본 발명의 제1 측면의 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법이 수행된다.

상기 선택 가능한 구현 방식의 다른 효과는 구체적인 실시예를 결부하여 아래에서 설명될 것이다.

첨부도면은 기술 방안을 더 잘 이해하기 위해 사용되며, 본 발명에 대한 제한을 구성하지 않는다. 여기서,
도 1A는 본 발명의 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 시스템의 소프트웨어 아키텍처의 개략도이다.
도 1B는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법의 흐름도이다.
도 2A는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법의 흐름도이다.
도 2B는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수평 방향의 차체 모델의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 장치의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 차량 시뮬레이션 방법을 구현하기 위한 전자 장치의 블록도이다.

이하, 첨부 도면을 결부하여 본 발명의 예시적인 실시예에 대해 설명하며, 이해를 돕기 위해, 본 설명에는 본 발명의 실시예의 다양한 세부 사항이 포함되며, 이를 단순히 예시적인 것으로 간주해야 한다. 따라서, 당업자는 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 여기에 설명된 실시예에 대해 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 인식해야 한다. 마찬가지로, 이하의 설명에서 명확성과 간결성을 위해 잘 알려진 기능 및 구조에 대한 설명은 생략한다.

후속 실시예의 기술 방안을 명확하게 설명하기 위해, 먼저 본 발명의 실시예에 관한 차량 시뮬레이션 시스템의 소프트웨어 아키텍처에 대해 예시적으로 설명한다.

도 1A에 도시된 차량 시뮬레이션 시스템을 참조하면, 상위 플래닝 모듈(10), 타이어 동역학 모듈(20) 및 차체 동역학 모듈(30)을 포함하여 구성된다.

상위 플래닝 모듈(10)은 시뮬레이션 요구 사항에 따라 타이어 동역학 모듈(20)과 차체 동역학 모듈(30)에 제어 명령을 하달하기 위해 사용된다.

타이어 동역학 모듈(20) 및 차체 동역학 모듈(30)은 미리 구성된 타이어 모델과 차체 모델을 통해 제어 명령에 따라 차체 동작 데이터를 결정하고 결정된 차체 동작 데이터를 상위 플래닝 모듈(10)에 피드백하기 위해 사용된다.

상위 플래닝 모듈(10)은 또한 차량이 가상 시뮬레이션 플랫폼에서 차체 동작 데이터에 따라 차량의 시뮬레이션 작업을 수행하도록 제어하기 위해 사용된다.

실시예 1

도 1B는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법의 흐름도이며, 본 발명의 실시예는 무인 차량에 대해 시뮬레이션 테스트를 수행하는 경우에 사용된다. 해당 방법은, 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현되며 구체적으로 일정한 데이터 연산 능력을 갖춘 전자 장치에 구성되는 차량 시뮬레이션 장치를 통해 수행된다. 상기 전자 장치는 차량의 제어 시스템에 통합될 수 있다.

도 1B에 도시된 차량 시뮬레이션 방법은 단계S101 내지 단계S102를 포함한다.

S101, 타이어 동역학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정한다.

그중, 제어 명령은 기어 위치, 구동 페달 개방도, 브레이크 페달 개방도 및 스티어링 휠 조향 중의 적어도 하나를 포함하며, 차량을 운전하는 과정에 운전자가 차량을 제어하는 상황을 시뮬레이션하기 위해 사용된다.

타이어 병진력은 차량의 주행 방향에 영향을 주는 타이어 횡력을 포함하며, 스티어링 휠 조향을 포함하는 제어 명령을 하달하여 타이어 횡력을 제어할 수 있으며; 타이어 종 방향 력은 차량의 주행 속도에 영향을 주며, 기어 위치, 구동 페달 개방도 및 브레이크 페달 개방도 등을 포함하는 제어 명령을 하달하여 차량의 가속 및 감속을 제어할 수 있다.

타이어의 중심을 원점으로, 세로 방향은 타이어 회전 방향을 따른 수평 전진 방향이고, 가로 방향은 타이어 표면이 왼쪽을 가리키고 세로 방향에 수직인 방향이다.

차량의 조향 과정에서 각각 앞바퀴와 뒷바퀴에 대응하는 가로 방향이 다르고, 세로 방향도 다르다. 따라서, 앞바퀴와 뒷바퀴에 대해 타이어 정상 부하와 타이어 병진력을 별도로 계산해야 한다.

S102, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 제어 명령과 상기 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하며, 그중, 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용된다.

차체 동작 데이터는 차체 가속도, 차체 속도, 차체 위치 및 차체 요각 중의 적어도 하나를 포함한다.

타이어 정상 부하는 타이어의 수직 방향의 응력을 나타낸다.

예시적으로, 차체 동역학 모듈은 제어 명령과 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정한다.

본 발명의 실시예의 선택 가능한 구현 방식에서, 차체 동역학 모듈은 현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정한 후, 상위 플래닝 모듈이 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 기반으로 차량 시뮬레이션 동작을 제어하도록, 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상기 상위 플래닝 모듈에 전송한다.

일반적으로, 차체 동역학 모듈과 상위 플래닝 모듈에 사용되는 좌표계는 서로 다른데, 상위 플래닝 모듈의 데이터 계산량을 줄이고 상위 플래닝 모듈의 투명한 제어 및 기존 상위 플래닝 모듈의 직접 재사용을 구현하기 위해, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상기 상위 플래닝 모듈에 전송하기 전에, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 차체 동역학 모듈에 의해 사용되는 제1 좌표계에서 상기 상위 플래닝 모듈에 의해 사용되는 제2 좌표계로 변환할 수 있다.

그중, 제1 좌표계는 차체 좌표계이고, 제2 좌표계는 세계 좌표계일 수 있다.

차체 좌표계는 차량의 질량 중심을 원점으로 하고, 차량의 앞방향을 x축 방향으로 하고, 차량의 왼쪽 수직 방향을 y축 방향으로 하고, 수직 방향을 z축 방향으로 한다.

본 발명의 실시예의 다른 선택 가능한 구현 방식에서, 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해, 현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정한 후, 차체 운동학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하를 타이어 동역학 모듈에 전송하여 타이어 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하를 기반으로 다음 순간의 타이어 병진력을 결정할 수 있다.

타이어 동역학 모듈을 통해 타이어 병진력을 결정하고 차체 동역학 모듈을 통해 타이어 정상 부하와 차체 동작 데이터를 결정할 때, 설정된 알고리즘 모델을 기반으로 벡터 계산을 수행해야 하지만, 제어 명령은 차량에서 작동되는 모듈(예를 들어, 가속기, 브레이크, 기어 또는 스티어링 휠 등)의 아날로그 수량을 나타내기 위해서만 사용되기 때문에, 제어 명령은 타이어 동역학 모듈과 차체 운동학 모듈이 인식할 수 있는 데이터의 양으로 변환되어야 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 상위 플래닝 모듈에 의해 제어 명령을 타이어 동역학 모듈 및 차체 동역학 모듈에 하달하는 과정에 전처리 모듈을 통해 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라 상기 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환할 수 있으며, 차량 제어 매개 변수는 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나를 포함한다. 이에 따라, 전처리 모듈은 차량 제어 매개 변수를 타이어 동역학 모듈 및 차체 동역학 모듈로 전송하여 사용하도록 한다.

제어 시스템 중의 모듈의 수량을 줄이기 위해, 전처리 모듈을 타이어 동역학 모듈 및/또는 차체 동역학 모듈에 통합함으로써, 타이어 동역학 모듈 및/또는 차체 동역학 모듈을 통해 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환할 수 있다. 타이어 동역학 모듈 또는 차체 동역학 모듈을 통해 제어 명령을 변환할 때, 변환하여 얻은 차량 제어 매개 변수를 다른 동역학 모듈에 전송하여 사용하도록 한다.

실시예 2

도 2A는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법의 흐름도이며, 본 발명의 실시예에서는 상기 실시예의 기술 방안을 기반으로 최적화 및 개선을 수행한다.

또한, 제어 명령 및 이전 순간의 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하기 전에, 타이어 동역학 모듈 및 차체 동역학 모듈 중 적어도 하나를 통해 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라 상기 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환하는 단계를 추가할 수 있으며, 그중, 차량 제어 매개 변수는 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나를 포함하며, 후속 단계에서 현재 순간의 차체 동작 데이터를 결정하기 위해 데이터 지원을 제공한다.

도 2A에 도시된 3자유도(degree of freedom, DOF) 에서의 수평 차체 모델을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 자유도는 독립 좌표의 수량을 나타낸다. 차량의 가로 방향과 세로 방향의 병진 및 z축을 중심으로 한 회전을 통해 3 개의 자유도를 제공한다.

본 발명의 실시예는 3개의 좌표계를 포함하며, 각각 타이어 좌표계, 차체 좌표계 및 세계 좌표계이다.

타이어 동역학 모듈은 타이어 좌표계를 기반으로 데이터의 계산을 수행한다. 앞바퀴(Front Wheel)를 예를 들면, 타이어 좌표계는 O_fx_fy_fz_f이다. O_f는 앞바퀴의 중심이고; x_f는 앞바퀴 회전 방향의 수평 전진 방향이고; y_f는 앞바퀴 타이어 표면이 왼쪽을 가리키고 x_f와 수직되는 방향이며; z_f는 오른손 법칙을 따른 수직으로 윗쪽을 향한 방향이다. 이에 따라, 뒷바퀴(Rear Wheel)의 타이어 좌표계는 O_rx_ry_rz_r이다. O_r는 뒷바퀴의 중심이고; x_r는 뒷바퀴의 회전 방향의 수평 전진 방향이고; y_r는 뒷바퀴 타이어 표면이 왼쪽을 가리키고 x_r와 수직되는 방향이며; z_r는 오른손 법칙을 따른 수직으로 윗쪽을 향한 방향이다.

차체 동역학 모듈은 차체 좌표계를 기반으로 데이터의 계산을 수행한다. 차체 좌표계는 Oxyz이다. O는 차량의 질량 중심이고; 차량의 앞방향은 x축 방향이고; 차량의 왼쪽 수직 방향은 y축 방향이고; 수직 방향은 z축 방향이다.

도 2A에 도시된 차량 시뮬레이션 방법은 단계S201 내지 단계S203을 포함한다.

S201, 타이어 동역학 모듈 및 차체 동역학 모듈 중 적어도 하나를 통해 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라 상기 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환한다.

차량 제어 매개 변수는 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나를 포함한다.

예시적으로, 후속 단계에서 현재 순간의 차체 동작 데이터를 결정할 때, 먼저 타이어 동역학 모듈을 통해 타이어 병진력을 결정한 후, 차체 동역학 모듈을 통해 타이어 동역학 모듈에 의해 결정된 타이어 병진력에 따라 차체 동작 데이터를 결정한다. 따라서, 상위 플래닝 모듈과 동역학 모듈 간의 데이터 상호 작용량을 줄이기 위해, 일반적으로 타이어 동역학 모듈에 의해 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환하고, 차체 동역학 모듈에서 데이터가 필요한 경우 타이어 동역학 모듈에서 데이터를 획득한다.

S202, 타이어 동역학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정한다.

타이어 동역학 모듈은 타이어 모델을 기반으로 현재 순간의 타이어 병진력을 결정한다. 타이어 모델에서는 타이어 좌표계를 사용한다.

예시적으로, 제어 명령 및 이전 순간의 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계는, 구동 토크, 제동 토크, 타이어 회전 반경, 타이어 압력, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 동작 매개 변수를 결정하는 단계; 타이어 회전 반경, 상기 타이어 동작 매개 변수 및 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도에 따라 현재 순간의 타이어 종 방향 슬립율을 결정하고, 상기 타이어 종 방향 슬립율과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 종 방향 력을 결정하는 단계; 및 타이어 축거, 상기 타이어 동작 매개 변수 및 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도에 따라 현재 순간의 타이어 측면 슬립각을 결정하고, 상기 타이어 측면 슬립각과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 횡력을 결정하는 단계; 를 포함하며, 상기 타이어 병진력은 타이어 종 방향 력 및 타이어 횡력을 포함한다.

타이어 동작 매개 변수는 타이어 회전 가속도 또는 타이어 회전 속도일 수 있다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 x _f 및 y _f 방향에서 앞바퀴 속도의 성분V _xft 및 V _yft ，그리고 x _r 및 y _r 방향에서 뒷바퀴 속도의 성분V _xrt 및 V _yrt 을 결정하며,

V _x , V _y 은 각각 x축 및 y축에서 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도의 성분이고; δ _f , δ _r 는 각각 차량의 앞바퀴 회전 각도 및 차량의 뒷바퀴 회전 각도로서, 스티어링 휠 회전 각도와 스티어링 휠에서 타이어로의 변속비의 비율에 의해 결정되며, 변속비는 상수이다. r은 이전 순간의 차체 요각 속도이며; l _f 및 l _r 는 차량의 앞바퀴 축거와 차량의 뒷바퀴 윤거이다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 타이어 회전 가속도 또는 타이어 회전 속도를 결정한다. 그중, 타이어 회전 가속도는 앞바퀴 회전 가속도

및 뒷바퀴 회전 가속도

를 포함하고; 타이어 회전 속도는 앞바퀴 타이어 회전 속도ω _f 및 뒷바퀴 타이어 회전 속도ω _r 를 포함한다.

그중, T _af 및 T _bf 는 각각 앞바퀴 구동 토크 및 뒷바퀴 구동 토크이고, T _bf 및 T _br 는 각각 앞바퀴 제동 토크 및 뒷바퀴 제동 토크이고, R _e 은 타이어 회전 반경이고, p _i 는 타이어 압력이고, F _zf 및 F _zr 는 각각 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 앞바퀴 및 뒷바퀴의 타이어 정상 부하이고, a, b, c, α, β는 상수이고, M _yf 및 M _yr 는 각각 앞바퀴 및 뒷바퀴의 구름 마찰 토크이며;

및

는 각각 이전 순간의 앞바퀴 및 뒷바퀴의 타이어 회전 속도이다. 그중, F _xf 및 F _xr 는 각각 이전 순간의 타이어 종 방향 력F _x 에 포함되는 앞바퀴 종 방향 력F _xf 및 뒷바퀴 종 방향 력F _xr 이다.

예시적으로, v=0.01, b=0, c=0, α=0, β=1이다.

그중, T _af 및 T _bf , T _bf 및 T _br 는 차량의 주행 모드와 제동 모드에 따라 구동 토크 및 제동 토크를 분배할 수 있다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 현재 순간의 타이어 종 방향 슬립율을 결정하며, 타이어 종 방향 슬립율은 앞바퀴 종 방향 슬립율κ _f 및 뒷바퀴 종 방향 슬립율κ _r 을 포함한다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 현재 순간의 타이어 종 방향 력을 결정하며, 그중, 타이어 종 방향 력은 앞바퀴 종 방향 력F _xf 및 뒷바퀴 종 방향 력F _xr 을 포함한다.

그중, F( )는 마법 공식을 사용하여 타이어 종 방향 력을 계산할 때의 제1 공식이고; F _zf , F _zr 는 각각 이전 순간의 앞바퀴 정상 부하 및 뒷바퀴 정상 부하이다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 현재 순간의 타이어 측면 슬립각을 결정하며, 타이어 측면 슬립각은 앞바퀴 측면 슬립각α _f 및 뒷바퀴 측면 슬립각α _r 을 포함한다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 현재 순간의 타이어 횡력을 결정하며, 타이어 횡력은 앞바퀴 횡력F _yf 및 뒷바퀴 횡력F _yr 을 포함한다.

그중, G( )는 마법 공식을 사용하여 타이어 횡력을 계산할 때의 제2 공식이며, 제1 공식과 제2 공식은 서로 다르다.

S203, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 제어 명령 및 상기 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정한다. 그중, 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용된다.

예시적으로, 상기 제어 명령과 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하는 단계는, 풍속과 타이어 축거에 따라 공기 저항과 공기 저항 토크를 각각 결정하는 단계; 차량 관성 모멘트, 상기 공기 저항, 공기 저항 토크, 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 차체 가속도 및 차체 요각 가속도를 각각 결정하는 단계; 상기 현재 순간의 차체 가속도, 차체 요각 가속도, 타이어 축거, 공기 저항 및 공기 저항 토크에 따라 상기 타이어 정상 부하를 결정하는 단계; 및 상기 차체 가속도 및 차체 요각 가속도에 따라 차체 동작 매개 변수를 결정하는 단계; 를 포함한다.

차체 동작 매개 변수는 차체 가속도, 차체 속도, 차체 위치, 차체 요각, 차체 요각 속도 및 차체 요각 가속도 중의 적어도 하나를 포함한다.

차체 동역학 모듈은 차체 좌표계를 기반으로 데이터의 계산을 수행하지만, 타이어 동역학 모듈은 타이어 좌표계를 기반으로 데이터의 계산을 수행한다. 따라서, 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력, 즉 앞바퀴 종 방향 력F _xf , 뒷바퀴 종 방향 력F _xr , 앞바퀴횡력F _yf 및 뒷바퀴 횡력F _yr 을 사용하는 경우, 좌표를 변환해야 한다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 타이어 병진력을 타이어 좌표계에서 차체 좌표계로 변환한다. 즉:

그중, F’ _xf , F’ _xr , F’ _yf 및 F’ _yr 는 각각 차체 좌표계에서 앞바퀴 종 방향 력, 뒷바퀴 종 방향 력, 앞바퀴 횡력 및 뒷바퀴 횡력이다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 시뮬레이션 요구 사항 중의 풍속을 세계 좌표계에서 차체 좌표계로 변환한다. 즉:

그중, W _x , W _y 및 W _z 는 각각 세계 좌표계에서 시뮬레이션 요구 사항 중의 풍속의 X, Y 및 Z축 상의 성분이고; w_x, w_y 및 w_z는 각각 차체 좌표계에서 시뮬레이션 요구 사항 중의 풍속의 x, y 및 z축 상의 성분이고; ψ는 이전 순간 차체 요각이며;

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 상대 풍속

을 결정한다. 즉:

그중,

는 각각 이전 순간의 차체 속도의 세로 방향 성분과 가로 방향 성분이다.

예시적으로, 다음 공식을 사용하여 차체 좌표계에서 공기 저항의 x, y 및 z축 상의 성분F _dx , F _dy 및 F _dz 을 결정한다. 즉:

그중, R은 기체 상수이고, T는 주변 공기 온도이고, C _d , C _s 및 C _l 는 각각 차체 좌표계에서 x, y 및 z축에 따른 공기 저항 계수이고, A_f는 차량의 바람을 맞는 면적이고, P_abs는 주변 절대 기압이고, 상기 매개 변수의 값은 이미 알고 있는 값이다.

예시적으로, 차체 좌표계에서 다음 공식을 통해 차체 좌표계의 x축을 따라 회전하는 공기 저항 피치 모멘트M _dp 와 차체 좌표계의 y축을 따라 회전하는 공기 저항 요각 모멘트M _dy 를 포함하는 공기 저항 토크를 결정한다. 즉:

그중, C _pm 및 C _ym 는 각각 차체 좌표계에서 공기 저항이 y축 및 z축을 중심으로 회전하는 토크 저항 매개 변수이며, l _f 및 l _r 는 각각 차량의 앞바퀴 축거 및 뒷바퀴 축거이고, 상기 매개 변수의 값은 이미 알고 있는 값이다.

예시적으로, 차체 좌표계에서 다음 공식을 사용하여 현재 순간의 차체 가속도

및 차체 요각 가속도

를 결정한다.

그중, m은 차량의 총 질량이고,

는 이전 순간의 차체 요각 속도이고,

및

는 각각 x 및 y축에서 이전 순간 차체 속도의 성분이고, I _zz 는 차량의 z축을 따른 관성 모멘트이고,

및

는 각각 x 및 y축에서 현재 순간의 차체 가속도의 성분이다.

예시적으로, 차체 좌표계에서 다음 공식을 사용하여 현재 순간의 차체 속도

, 차체 위치(x,y), 차체 요각 속도r 및 차체 요각ψ을 결정할 수 있다.

그중,

및

는 각각 x축 및 y축에서 이전 순간의 차체 속도의 성분이고;

및

는 각각 x축 및 y축에서 현재 순간의 차체 속도의 성분이고; x_t-1 및 y_t-1는 각각 x축 및 y축에서 이전 순간 차체 위치의 성분이고; x_t 및 y_t는 각각 x축 및 y축에서 현재 순간의 차체 위치의 성분이다.

예시적으로, 차체 좌표계에서 다음 공식을 사용하여 현재 순간의 타이어 정상 부하F _z 를 결정하며, 타이어 정상 부하는 앞바퀴 정상 부하F _zf 및 뒷바퀴 정상 부하F _zr 를 포함한다.

그중, h는 차량의 질량 중심에서 지면까지의 높이이다.

본 발명의 실시예는 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계 전에, 타이어 동역학 모듈 및/또는 차체 동역학 모듈을 통해 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환하는 단계를 추가로 포함하며, 차량이 인식할 수 있는 아날로그 량을 타이어 동역학 모듈과 차체 동역학 모듈에 사용할 수 있는 데이터 량으로 변환함으로써, 타이어 동역학 모듈 및 차체 동역학 모듈의 최종 차체 모션 데이터의 결정을 위해 데이터 지원을 제공한다.

실시예 3

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 장치의 구조도이며, 본 발명의 실시예는 무인 차량에 대해 시뮬레이션 테스트를 수행하는 경우에 사용된다. 해당 장치는 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현되며 구체적으로 전자 장치에 구성된다. 당해 전자 장치는 차량의 제어 시스템에 통합될 수 있다.

도 3에 도시된 차량 시뮬레이션 장치(300)는 타이어 동역학 모듈(301) 및 차체 동역학 모듈(302)을 포함한다.

타이어 동역학 모듈(301)은 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용된다.

차체 동역학 모듈(302)은 상기 제어 명령과 상기 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하기 위해 사용되며, 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 타이어 동역학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하며; 차체 운동학 모듈을 통해 제어 명령과 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하며, 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용된다. 상술한 기술 방안은 타이어 동역학 모듈과 차체 운동학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령의 처리 및 두 동역학 모듈 간의 데이터 상호 작용에 따라 타이어 병진력과 차체 운동학 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하며, 동역학 모델과 기존 무인 차량의 전체 프레임 워크의 결합을 구현하여 차량 시뮬레이션 테스트의 완전한 폐쇄 루프를 형성하고, 차량 시뮬레이션 결과의 시뮬레이션 정밀도를 향상시키며, 더 나아가 차량 시뮬레이션 결과와 도로 테스트 간의 매칭 정도를 향상시킴으로써, 차량에 새로운 차량 특성을 도입할 때, 차량 시뮬레이션 테스트로 도로 테스트를 대체하는 것을 실현할 수 있으며, 차량 테스트 효율을 제고하고 차량 테스트 비용을 절감할 수 있다. 이와 동시에, 차체 동역학 모듈 및 타이어 동역학 모듈을 통해 타이어 병진력과 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 각각 결정함으로써, 동역학 모델에서 데이터 분리를 실현한다.

또한, 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정한 후, 차체 동역학 모듈은,

상위 플래닝 모듈이 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 기반으로 차량 시뮬레이션 동작을 제어하도록, 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상기 상위 플래닝 모듈에 전송하기 위해 사용된다.

또한, 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정한 후,

차체 동역학 모듈은 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하를 타이어 동역학 모듈에 전송하기 위해 사용되며;

타이어 동역학 모듈은 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하를 기반으로 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용된다.

또한, 상기 제어 명령은 기어 위치, 구동 페달 개방도, 브레이크 페달 개방도 및 스티어링 휠 조향 중의 적어도 하나를 포함한다.

또한, 제어 명령과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하기 전에,

타이어 동역학 모듈(301) 및 차체 동역학 모듈(302) 중 적어도 하나는 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라 상기 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환하며;

상기 차량 제어 매개 변수는 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 타이어 동역학 모듈(301)은 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계를 수행할 때, 구체적으로,

구동 토크, 제동 토크, 타이어 회전 반경, 타이어 압력, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도 및 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 동작 매개 변수를 결정하며;

타이어 회전 반경, 상기 타이어 동작 매개 변수 및 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도에 따라 현재 순간의 타이어 종 방향 슬립율을 결정하고, 상기 타이어 종 방향 슬립율과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 종 방향 력을 결정하며; 및

타이어 축거, 상기 타이어 동작 매개 변수 및 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도에 따라 현재 순간의 타이어 측면 슬립각을 결정하고, 상기 타이어 측면 슬립각과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 타이어 정상 부하에 따라 현재 순간의 타이어 횡력을 결정한다.

상기 타이어 병진력은 타이어 종 방향 력 및 타이어 횡력을 포함한다.

또한, 차체 동역학 모듈(302)은 상기 제어 명령과 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하는 단계를 수행할 때, 구체적으로,

풍속과 타이어 축거에 따라 공기 저항과 공기 저항 토크를 각각 결정하며;

차량 관성 모멘트, 상기 공기 저항, 공기 저항 토크, 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라 차체 가속도 및 차체 요각 가속도를 각각 결정하며;

상기 현재 순간의 차체 가속도, 상기 차체 요각 가속도, 타이어 축거, 공기 저항 및 공기 저항 토크에 따라 상기 타이어 정상 부하를 결정하며; 및

상기 차체 가속도 및 차체 요각 가속도에 따라 차체 동작 매개 변수를 결정한다.

상기 차체 동작 매개 변수는 차체 가속도, 차체 속도, 차체 위치, 차체 요각, 차체 요각 속도 및 차체 요각 가속도 중의 적어도 하나를 포함한다.

또한, 차체 동역학 모듈(302)은 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상기 상위 플래닝 모듈에 전송하는 단계 전에,

상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 차체 동역학 모듈에 의해 사용되는 제1 좌표계에서 상기 상위 플래닝 모듈에 의해 사용되는 제2 좌표계로 변환한다.

상기 차량 시뮬레이션 장치는 본 발명의 임의의 실시예에 따른 차량 시뮬레이션 방법을 수행할 수 있으며, 차량 시뮬레이션 방법을 수행하기 위한 기능 모듈 및 유익한 효과를 갖는다.

실시예 4

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 전자 장치 및 판독 가능한 저장 매체를 제공한다.

도 4는 본 발명의 실시예의 차량 시뮬레이션 방법을 구현하기 위한 전자 장치의 블록도이다. 전자 장치는 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 워크 스테이션, 개인 디지털 비서, 서버, 블레이드 서버, 메인 프레임 컴퓨터 및 기타 적합한 컴퓨터와 같은 다양한 형태의 디지털 컴퓨터를 가리킨다. 전자 장치는 개인용 디지털 처리, 휴대폰, 스마트 폰, 웨어러블 장치 및 기타 유사한 컴퓨팅 장치와 같은 다양한 형태의 모바일 장치를 가리킬 수도 있다. 본 명세서에 표시된 구성 요소, 이들의 연결 및 관계, 및 그 기능은 단지 예시일 뿐이며, 본 명세서에서 설명된 및/또는 요구되는 발명의 구현을 제한하려는 것이 아니다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전자 장치는 하나 이상의 프로세서(401), 메모리(402) 및 고속 인터페이스와 저속 인터페이스를 포함하는 각 구성 요소를 연결하기 위한 인터페이스를 포함한다. 각 구성 요소는 서로 다른 버스에 의해 서로 연결되고, 공통 마더 보드에 설치되거나 필요에 따라 다른 방식으로 설치될 수 있다. 프로세서는 메모리에 저장되어 외부 입력/출력 장치(예를 들어, 인터페이스에 연결된 디스플레이 장치)에 GUI의 그래픽 정보를 표시하기 위한 명령어를 포함하는 전자 장치에 의해 실행되는 명령어를 처리할 수 *?*있다. 다른 실시예에서, 필요한 경우, 다중 프로세서 및/또는 다중 버스를 다중 메모리와 함께 사용할 수 있다. 마찬가지로, 여러 전자 장치를 연결할 수 있으며, 각 장치는 필요한 작업의 일부분(예를 들어, 서버 어레이, 블레이드 서버 그룹 또는 다중 프로세서 시스템)을 제공할 수 있다. 도 4은 프로세서(401)가 하나인 경우를 예를 들어 나타낸 것이다.

메모리(402)는 본 발명에 따라 제공되는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체이다. 적어도 하나의 프로세서를 통해 본 발명의 차량 시뮬레이션 방법을 수행할 수 있도록, 메모리에는 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어가 저장된다. 본 발명의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에는 컴퓨터가 본 발명의 차량 시뮬레이션 방법을 수행하도록 컴퓨터 명령어가 저장된다.

비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 메모리(402)는 본 발명의 실시예의 차량 시뮬레이션 방법에 대응하는 프로그램 명령/모듈(예를 들어, 도 3에 도시된 타이어 동역학 모듈(301) 및 차체 동역학 모듈(302))과 같은 비 일시적 소프트웨어 프로그램, 비 일시적 컴퓨터 실행 가능 프로그램 및 모듈을 저장하기 위해 사용된다. 프로세서(401)는 메모리(402)에 저장된 비 일시적 소프트웨어 프로그램, 명령어 및 모듈을 실행함으로써, 서버의 다양한 기능 애플리케이션 및 데이터 처리를 실행한다. 즉, 상기 방법 실시예의 차량 시뮬레이션 방법을 구현한다.

메모리(402)는 프로그램 저장 영역 및 데이터 저장 영역을 포함할 수 있으며, 프로그램 저장 영역에는 운영 체제, 적어도 하나의 기능에 필요한 응용 프로그램이 저장될 수 있고, 데이터 저장 영역에는 차량 시뮬레이션 방법을 구현하기 위한 전자 장치의 사용에 따라 생성된 데이터가 저장될 수 있다. 또한, 메모리(402)는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치 또는 기타 비 일시적 고체 상태 저장 장치와 같은 비 일시적 메모리를 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 메모리(402)는 프로세서(401)에 대해 원격으로 제공되는 메모리를 선택적으로 포함할 수 있으며, 이러한 원격 메모리는 네트워크를 통해 차량 시뮬레이션 방법을 구현하기 위한 전자 장치에 연결될 수 있다. 상기 네트워크의 예는 인터넷, 기업 인트라넷, 근거리 통신망, 이동 통신 네트워크 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

차량 시뮬레이션 방법을 구현하기 위한 전자 장치는 입력 장치(403) 및 출력 장치(404)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(401), 메모리(402), 입력 장치(403) 및 출력 장치(404)는 버스에 의해 연결되거나 또는 다른 방식으로 연결될 수 있으며, 도 4는 버스에 의한 연결을 예를 들어 나타낸 것이다.

입력 장치(403)는 입력된 숫자 또는 문자 정보를 수신하고, 차량 시뮬레이션 방법을 구현하기 위한 전자 장치의 사용자 설정 및 기능 제어와 관련된 키 신호 입력을 생성할 수 있으며, 예를 들어, 터치 스크린, 키패드, 마우스, 트랙 패드, 터치 패드, 표시기 스틱, 하나 이상의 마우스 버튼, 트랙볼, 조이스틱 및 기타 입력 장치를 포함할 수 있다. 출력 장치(404)는 디스플레이 장치, 보조 조명 장치 (예를 들어, LED), 촉각 피드백 장치(예를 들어, 진동 모터) 등을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 장치는 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이 및 플라즈마 디스플레이를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 디스플레이 장치는 터치 스크린일 수 있다.

본 출원의 실시예에 따르면, 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램을 더 제공한다. 당해 컴퓨터 프로그램의 명령이 실행될 경우, 본 출원 실시예의 차량 시뮬레이션 방법이 실행된다.

본 명세서에 설명된 시스템 및 기술의 다양한 구현은 디지털 전자 회로 시스템, 집적 회로 시스템, 주문형ASIC(주문형 집적 회로), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합을 통해 구현될 수 있다. 이러한 다양한 구현 방식은 다음을 포함할 수 있다. 즉: 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서를 포함하는 프로그래밍 가능 시스템에서 실행 및/또는 해석될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에서 구현되며, 상기 프로그래밍 가능 프로세서는 전용 또는 일반 프로그래밍 가능 프로세서일 수 있으며, 저장 시스템, 하나 이상의 입력 장치 및 하나 이상의 출력 장치에서 데이터 및 명령어를 수신할 수 있고,데이터 및 명령을 상기 저장 시스템, 상기 적어도 하나의 입력 장치 및 상기 적어도 하나의 출력 장치로 전송할 수 있다.

이러한 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 응용 프로그램 또는 코드라고도 함)에는 프로그래밍 가능한 프로세서에 대한 기계 명령어가 포함되며, 고급 프로그래밍 및/또는 객체 지향 프로그래밍 언어 및/또는 어셈블리/기계 언어를 사용하여 이러한 컴퓨터 프로그램을 구현할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "기계 판독 가능 매체" 및 "컴퓨터 판독 가능 매체"라는 용어는 기계 명령어 및/또는 데이터를 프로그램 가능 프로세서에 제공하는 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 장비 및/또는 장치(예를 들어,자기 디스크, 광 디스크, 메모리, 프로그램 가능 논리 장치 (PLD))를 지칭하며, 기계가 판독할 수 있는 신호인 기계 명령어를 수신할 수 있는 기계 판독 가능 매체를 포함한다. 용어 "기계 판독 가능 신호"는 기계 명령어 및/또는 데이터를 프로그래밍 가능 프로세서에 제공하는 모든 신호를 지칭한다.

사용자와의 상호 작용을 위해, 여기에 설명된 시스템 및 기술을 컴퓨터에서 구현할 수 있으며, 상기 컴퓨터는 사용자에게 정보를 표시하는 디스플레이 장치(예를 들어, CRT모니터 또는 LCD모니터)와, 키보드 및 포인팅 장치(예를 들어, 마우스 또는 트랙볼)를 구비하며, 사용자는 키보드 및 포인팅 장치를 통해 정보를 입력하여 컴퓨터에 제공할 수 있다. 다른 유형의 장치를 사용하여 사용자와의 상호 작용을 제공할 수도 있는데, 예를 들어, 사용자에게 제공되는 피드백은 모든 형태의 감각 피드백(예를 들어, 시각적 피드백, 청각적 피드백 또는 촉각적 피드백) 일 수 있고, 임의의 방식(사운드 입력, 음성 입력 또는 촉각 입력 포함)을 통해 사용자에 의한 입력을 수신할 수 있다.

여기에 설명된 시스템 및 기술은 백엔드 구성 요소를 포함하는 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 데이터 서버), 또는 미들웨어 구성 요소를 포함하는 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 애플리케이션 서버), 또는 프런트엔드 구성 요소를 포함하는 컴퓨팅 시스템(예를 들어, 그래픽 사용자 인터페이스 또는 웹 브라우저가 있는 사용자 컴퓨터를 포함할 수 있으며, 사용자는 그래픽 사용자 인터페이스 또는 웹 브라우저를 통해 여기에 설명된 시스템 및 기술 구현과 상호 작용할 수 있음), 또는 이러한 백엔드 구성 요소, 미들웨어 구성 요소 또는 프런트엔드 구성 요소의 임의의 조합을 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 모든 형태 또는 매체의 디지털 데이터 통신(예를 들어, 통신 네트워크)을 통해 시스템의 구성 요소를 서로 연결할 수 있다. 통신 네트워크의 예로는 LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), 인터넷 및 블록체인 네트워크를 포함할 수 있다.

컴퓨터 시스템에는 클라이언트와 서버가 포함될 수 있다. 클라이언트와 서버는 일반적으로 서로 멀리 떨어져 있으며, 일반적으로 통신 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트와 서버 간의 관계는 해당 컴퓨터에서 컴퓨터 프로그램을 실행하고 서로 클라이언트-서버 관계를 유지함으로써 생성된다.

위에 표시된 다양한 형태의 프로세스를 사용하여 단계를 재정렬, 추가 또는 삭제할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 본 발명에서 설명된 다양한 단계들은 본 발명에 개시된 기술적 해결책의 원하는 결과를 달성할 수 있는 한, 병렬로 수행되거나, 순차적으로 또는 서로 다른 순서로 수행될 수 있으며, 본 명세서에서는 이를 제한하지 않는다.

상기 구체적인 구현 방식은 본 발명의 보호 범위에 대한 제한을 구성하지 않는다. 당업자는 설계 요건 및 기타 요인에 따라 다양한 수정, 조합, 하위 조합 및 대체가 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 정신과 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 대체 및 개선은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims

차량 시뮬레이션 방법에 있어서,
타이어 동역학 모듈을 통해 상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라, 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계; 및
차체 동역학 모듈을 통해 상기 제어 명령과 상기 현재 순간의 타이어 병진력에 따라, 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하는 단계 - 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용됨 - ;를 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정하는 단계 후에,
상위 플래닝 모듈이 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 기반으로 차량 시뮬레이션 동작을 제어하도록, 차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상기 상위 플래닝 모듈에 전송하는 단계를 더 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
현재 순간의 차체 동작 데이터와 타이어 정상 부하를 결정하는 단계 후에,
차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하를 타이어 동역학 모듈에 전송하는 단계; 및
타이어 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하를 기반으로 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계; 를 더 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 방법.
제1항에 있어서,
상기 제어 명령은 기어 위치, 구동 페달 개방도, 브레이크 페달 개방도 및 스티어링 휠 조향 중의 적어도 하나를 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 방법.
제4항에 있어서,
제어 명령, 이전 순간의 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라, 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계 전에,
타이어 동역학 모듈 및 차체 동역학 모듈 중 적어도 하나를 통해 사전 설정된 제어 매개 변수 보정 테이블에 따라, 상기 제어 명령을 차량 제어 매개 변수로 변환하는 단계를 더 포함하며,
상기 차량 제어 매개 변수는 구동 토크 및 제동 토크 중 적어도 하나를 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 방법.
제5항에 있어서,
상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라, 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 단계는,
구동 토크, 제동 토크, 타이어 회전 반경, 타이어 압력, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도 및 타이어 정상 부하에 따라, 현재 순간의 타이어 동작 매개 변수를 결정하는 단계;
타이어 회전 반경, 상기 타이어 동작 매개 변수 및 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도에 따라, 현재 순간의 타이어 종 방향 슬립율을 결정하고, 상기 타이어 종 방향 슬립율과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 타이어 정상 부하에 따라, 현재 순간의 타이어 종 방향 력을 결정하는 단계; 및
타이어 축거, 상기 타이어 동작 매개 변수 및 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 속도에 따라, 현재 순간의 타이어 측면 슬립각을 결정하고, 상기 타이어 측면 슬립각과 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 타이어 정상 부하에 따라, 현재 순간의 타이어 횡력을 결정하는 단계; 를 포함하며,
상기 타이어 병진력은 타이어 종 방향 력 및 타이어 횡력을 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 방법.
제5항에 있어서,
상기 제어 명령 및 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라, 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하는 단계는,
풍속과 타이어 축거에 따라, 공기 저항과 공기 저항 토크를 각각 결정하는 단계;
차량 관성 모멘트, 상기 공기 저항, 공기 저항 토크, 타이어 동역학 모듈에 의해 출력된 현재 순간의 타이어 병진력에 따라, 차체 가속도 및 차체 요각 가속도를 각각 결정하는 단계;
상기 현재 순간의 차체 가속도, 상기 차체 요각 가속도, 타이어 축거, 공기 저항 및 공기 저항 토크에 따라, 상기 타이어 정상 부하를 결정하는 단계; 및
상기 차체 가속도 및 차체 요각 가속도에 따라, 차체 동작 매개 변수를 결정하는 단계; 를 포함하며,
상기 차체 동작 매개 변수는 차체 가속도, 차체 속도, 차체 위치, 차체 요각, 차체 요각 속도 및 차체 요각 가속도 중의 적어도 하나를 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 방법.
제2항에 있어서,
차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 상기 상위 플래닝 모듈에 전송하는 단계 전에,
차체 동역학 모듈을 통해 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터를 차체 동역학 모듈에 의해 사용되는 제1 좌표계에서 상기 상위 플래닝 모듈에 의해 사용되는 제2 좌표계로 변환하는 단계를 더 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 방법.
차량 시뮬레이션 장치에 있어서,
상위 플래닝 모듈에 의해 하달된 제어 명령, 이전 순간에 차체 동역학 모듈에 의해 출력된 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하에 따라, 현재 순간의 타이어 병진력을 결정하는 타이어 동역학 모듈;
상기 제어 명령과 상기 현재 순간의 타이어 병진력에 따라, 현재 순간의 차체 동작 데이터 및 타이어 정상 부하를 결정하는 차체 동역학 모듈 - 상기 현재 순간의 차체 동작 데이터는 차량 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되며, 상기 현재 순간의 타이어 정상 부하는 다음 순간의 타이어 병진력을 결정하기 위해 사용됨 - ;을 포함하는,
것을 특징으로 하는 차량 시뮬레이션 장치.
하나 이상의 프로세서; 및
상기 하나 이상의 프로세서와 통신 연결되는 메모리; 를 포함하고,
상기 메모리에는 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어가 저장되며, 상기 명령어가 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 차량 시뮬레이션 방법을 수행하는,
것을 특징으로 하는 전자 장치.
컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 경우, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 차량 시뮬레이션 방법이 수행되는,
것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램의 명령이 실행될 경우, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 차량 시뮬레이션 방법이 수행되는,
것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램.