一种基于北斗导航的汽车模型半实物仿真系统的制作方法

本发明涉及北斗导航、汽车电子领域，特别是涉及一种基于北斗导航的汽车模型半实物仿真系统。

背景技术：

汽车产业是各国核心产业之一，是一个国家制造业发展水平的重要标志性产业，并在世界经济发展和社会进步中扮演着重要角色。近年来，我国的汽车产业发展迅速，成为名副其实的汽车大国。随着我国经济和道路运输条件的快速发展，商用车，在国民生活和设施建设中起着至关重要的作用。我国的汽车工业起步较晚，并且发展缓慢，远落后于汽车工业发达的欧美等国家，在近几年各类汽车蓬勃发展的同时，我国的汽车也经历了从无到有，从整车引进到自主研发，无论是产量还是销量都逐年增加。这也对汽车的质量品质提出了更高更专业的要求，如操纵稳定性，乘坐舒适性以及安全性等以往在乘用车领域考虑的因素也逐渐在重型载货汽车的研发过程中得到考虑。仿真技术为进行车辆的动力学性能仿真提供了有力的工具。但现有的商用车动力学仿真软件较少,无法满足现代重型车辆的发展要求。

整车仿真是汽车仿真技术中的重要组成部分，其仿真的核心就是建立符合实际的整车动力学模型。以多体系统动力学为基础，基于虚拟样机技术可以建立更高自由度的车辆动力学模型，而且能够建立相当接近实际结构的虚拟模型。虚拟样机是一种计算机模型，它能够反映实际产品的特性，包括外观、空间关系以及运动学和动力学特性。借助于这项技术，设计师可以在计算机上建立机械系统模型，伴之以三维可视化处理，模拟在实验搭建环境下系统的运动和动力特性并根据仿真结果精简和优化系统；但是这只是解决了整车的动力学模型的仿真，总体来说还是基于整个模型仿真结果的分析。该汽车模型并没有在真实的环境中去测试其模型的优劣，而且不能得到该模型在运动过程中的各项实时数据。本系统运用的北斗卫星导航系统，能够实时的建立真实的实时环境数据，而且自动驾驶控制系统还可以无限次的训练该模型，并且通过三轴转台得到相应的姿态信息，并得出相应的数据，根据实时数据和标准数据的差异值来对模型进行调整和修改，极大地节省设计人员的时间。

技术实现要素：

为了达到以上目的，本发明提出一种基于北斗导航的汽车模型半实物仿真系统，本系统主要分为以下几个部分：

(1)获取预定行驶路线。udp/ip通讯协议的工作可以看作是两个简单的处理过程：从上到下层的封装过程和由下至上层的分用过程。每个过程都依照规定完成相应功能。udp/ip层次划分鲜明，不同层对应有不同的子协议。从发送方向看，数字汽车模型发出的行驶轨迹信号的数据根据要求发送给udp模块进行处理，udp模块完成数据处理之后将数据送给ip发送模块，由其完成数据报的封装任务，然后交给链路层处理，至此就完成了udp/ip协议发送数据工作。从接收方向看，接收数据链路层的数据帧之后，根据udp/ip协议的分用原理，逐层解包，最终把数据传送到顶层应用程序，中间过程还涉及到数据校验的工作，最后把数据传给卫星信号模拟系统，其系统框图如图2所示。

(2)模拟给定预定行驶路线的北斗卫星信号。该卫星信号发生系统是根据已知动态数据形成卫星定位信号，通过内部系统进行仿真得出该位置的卫星数量及具体位置，进而可以使汽车能够对导航定位性能进行动态模拟仿真，随后通过天线把信号传给卫星导航模块。该系统可以通过有线测试和无线测试两种方式信号传给卫星导航模块，有线测试是经过衰减器、低噪放到卫星导航模块的接收机，实现数据传输；而无线测试是通过天线与天线之间的无线通信实现信号传输的。具体原理框图如图3和图4。

(3)搭建半实物仿真系统。该系统是由卫星导航模块、i/o板卡、自动驾驶控制系统、接口信号转换系统、gt5数字汽车游戏软件和三轴转台六部分构成。其具体工作过程大致如下：自动驾驶控制系统把卫星定位信号、预定轨迹、相应的驾驶动作、即时驾驶姿态和位置信息形成控制指令传给接口板，进行信号转换，把转换后的控制信号传给数字汽车，数字汽车把控制信号经过以太网传输给通讯系统，通讯系统把信号传给gt5汽车模型，对其进行控制，gt5汽车模型沿着预定的行驶路线进行行驶，相应的姿态会在三轴转台上表现出来，并输出实时数据，显示到地面台相应的计算机界面上，并且可以设定仿真次数对模型进行多次训练。通过多次训练，把实时数据和标准数据进行对比，根据差异值方便设计人员对模型进行调整和修改。原理框图如图5所示。

附图说明

图1为本系统的总体原理框图；

图2为行驶动态路线的获取流程图；

图3为有线传输数据流程图；

图4为无线传输数据流程图；

图5为半实物仿真原理框图。

具体实施方式

实施例一。

参照说明书附图1，一种基于北斗导航的汽车模型半实物仿真系统，包含如下部分：

图1为整个系统的框架图，由北斗卫星信号发生系统和半实物仿真系统组成。北斗卫星信号发生系统是根据卫星的定位信号获取地图信息，并设定预定行驶路线，其具体的实现方式是通过udp/ip通讯协议完成的，具体框图如图2所示；然后传输到北斗卫星信号模拟系统的数据模拟给定预定行驶路线的北斗卫星信号，然后根据卫星信号对北斗卫星定位系统进行动态仿真。半实物仿真系统包括通信系统、接口转换、以太网udp/ip传输、gt5汽车模型游戏软件、i/o板卡、自动驾驶控制系统以及三轴转台七部分组成。根据设计人员已经设计好的汽车模型，提取相关的参数，在gt5中定义一个汽车模型，用三轴转台模拟该汽车模型的姿态，通过i/o板卡与pc上的数字模型互联，该系统可以通过北斗实时的定位信息给出某一区域的位置信息，标定出该区域的预定轨迹，模拟该地区的环境信息，并在各个区域设定相应的驾驶动作。自动驾驶控制系统把卫星定位信号、预定轨迹、相应的驾驶动作、即时驾驶姿态和位置信息形成控制指令传给接口板，进行信号转换，把转换后的控制信号传给数字汽车，数字汽车把控制信号经过以太网传输给通讯系统，通讯系统把信号传给gt5汽车模型，对其进行控制，gt5汽车模型沿着预定的行驶路线进行行驶，相应的姿态会在三轴转台上表现出来，并输出实时数据，显示到地面台相应的计算机界面上，并且可以设定仿真次数对模型进行多次训练。通过多次训练，把实时数据和标准数据进行对比，根据差异值方便设计人员对模型进行调整和修改。该系统可以最大限度地保证在实验室条件下模拟真实环境对汽车模型的仿真和分析，节省设计人员的时间。

实施例二。

本实施例提供一种基于北斗导航的汽车模型半实物仿真系统，该系统是由卫星导航模块、i/o板卡、自动驾驶控制系统、接口信号转换系统、gt5数字汽车游戏软件和三轴转台六部分构成；

其中，其中卫星导航模块把北斗卫星定位信息输入至所述自动驾驶控制系统，所述自动驾驶控制系统把卫星定位信号、预定轨迹、相应的驾驶动作、即时驾驶姿态和位置信息形成控制指令传给i/o板卡，通过接口信号转换系统进行信号转换，把转换后的控制信号输入至gt5数字汽车游戏软件并对其中的gt5汽车模型进行控制，gt5汽车模型沿着预定的行驶路线进行行驶，并同步把信号输入所述三轴转台，从而相应的姿态会在三轴转台上表现出来。并且所述三轴转台工作时输出实时数据并通过计算机界面显示所述实时数据。

基于本系统的仿真方法，括以下步骤：

(1)搭建所述系统的硬件模块，所述自动驾驶控制系统根据北斗卫星定位信息，根据预先划定的区域生成所述预定轨迹、相应的驾驶动作、即时驾驶姿态和位置信息；

(2)在gt5游戏软件中，根据设计参数定义一个数字汽车模型，并在游戏中模拟现实中的环境因素，模拟现实生活中的各项因素；在这个环境中通过设定训练次数，进行模型训练，并且输出各项数据，便于调整和修改。

(3)设定仿真次数对模型进行多次训练，通过多次训练，把实时数据和标准数据进行对比，根据差异值方便对汽车模型进行调整和修改。

在不脱离本发明精神或必要特性的情况下，可以其它特定形式来体现本发明。应将所述具体实施例各方面仅视为解说性而非限制性。因此，本发明的范畴如随附申请专利范围所示而非如前述说明所示。所有落在申请专利范围的等效意义及范围内的变更应视为落在申请专利范围的范畴内。