数字孪生平台的构建系统、方法及AEB测试装置、方法与流程

本发明涉及汽车主动安全测试的，更具体地，涉及一种数字孪生平台的构建系统、方法及aeb测试装置、方法。

背景技术：

1、在汽车工业稳定发展的背景下，我国汽车保有量不断攀升。汽车的普及固然可以为人们的生活带来很多便利，但同样也带来了较多的问题，例如因汽车制动不当，交通事故频发，导致驾乘人员伤亡的数量不断提升，且同时造成了较大的经济损失。

2、自动制动系统(aeb，autonomous emergency braking)是一种汽车主动安全技术，可以自动监测汽车前方目标的距离和相对速度。当驾驶员制动过晚，制动力过小，或者未进行制动时，车辆将进行报警或主动制动，aeb系统能够在很大程度上避免或缓解追尾事故的发生，保障驾乘人员安全。目前，市面上车型所搭载的aeb系统功能，大都来自于供应商的打包方案，aeb系统功能很难与旗下车辆完美契合，没有办法达到最理想的使用效果。随着近年来车企的技术革新，越来越多车款均有搭载aeb系统功能，同时也因为全球对于交通安全意识的抬头，不仅消费者关注，许多新车安全评鉴协会ncap也开始将aeb测试项目列为新车安全评鉴的指标之一。

3、目前，国家汽标委已在组织制定多项关于aeb性能要求的标准，在标准中均提到了开展功能安全方面的试验要求，但是并没有给出aeb测试的具体配套设备，无法根据标准给出的功能安全要求开展aeb系统的功能安全测试试验。

4、此外，aeb测试一般需要在aeb系统功能开发得到充分验证后进行，若在aeb系统功能开发前期直接进行整车级aeb测试，aeb系统功能无法得到充分验证，存在重复开发的风险，造成aeb的开发周期不可控。但是，对于传统的做法，即在aeb系统功能开发完成后进行aeb测试，若aeb测试无法通过，需要对被试aeb系统在测试过程中的测试参数进行更新(软件算法层面)或被试aeb系统底层线控制动系统控制所需的元件(硬件)参数进行更新，然而，当前被试aeb系统的测试参数优化与底层线控制动系统控制所需的元件参数优化还无法同步实现，导致aeb系统测试效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种数字孪生平台的构建系统，基于数字孪生技术，以进行安全可靠的aeb测试；目的之二在于提供一种数字孪生平台的构建方法；目的之三在于提供一种aeb测试装置，以底层线控制动系统控制所需的元件参数更新作为切入点，在测试aeb系统的过程中，根据测试结果，调整被试aeb系统的测试参数，解决在aeb系统测试时，被试aeb的测试参数优化与底层线控制动系统控制所需的元件参数优化无法同步实现的问题，以更好地进行aeb测试；目的之四在于提供一种aeb测试方法，提高aeb系统的测试效率。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种数字孪生平台的构建系统，包括：

4、状态监控单元，用于实时监测被试aeb系统的运行状态，获取运行状态参数信号；

5、数字孪生单元，用于构建被试aeb系统的基础硬件数字孪生体；

6、设有第一仿真平台和第二仿真平台，第一仿真平台接收被试aeb系统的运行状态参数信号，进行联合实时仿真，输出被试aeb系统的真实状态；第二仿真平台接收触发被试aeb系统的信号，运行基础硬件数字孪生体，进行联合实时仿真，输出被试aeb系统的虚拟状态；

7、参数优化单元，用于将被试aeb系统的真实状态与被试aeb系统的虚拟状态进行对比，根据对比结果确定参数更新权重，更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数，得到最终的硬件数字孪生体，即得所需的数字孪生平台。

8、根据上述技术手段，借助数字孪生技术构建被试aeb系统的基础硬件数字孪生体，以第一仿真平台和第二仿真平台分别进行被试aeb系统的联合实时仿真，实现“镜像”，对比被试aeb系统的真实状态和被试aeb系统的虚拟状态更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数，实现被试aeb系统底层线控制动系统控制所需的元件参数优化，得到最终的硬件数字孪生体，以便进行安全可靠的aeb测试。

9、进一步，被试aeb系统包括：底层线控制动系统、底层线控制动系统对应的仿真模型。

10、根据上述技术手段，在被试aeb系统中，底层线控制动系统作为被试aeb系统的实物硬件，在被试aeb系统被触发时，可进行工作，产生运行状态参数信号，底层线控制动系统对应的仿真模型可在第一仿真平台和第二仿真平台分别进行联合实时仿真，以形成基础硬件数字孪生体模型。

11、进一步，被试aeb系统的运行状态参数信号包括底层线控制动系统的工作控制响应信号。

12、进一步，状态监控单元包括至少一个用于监测被试aeb系统运行状态的传感器，传感器的输入端连接底层线控制动系统，传感器的输出端连接第一仿真平台。

13、进一步，状态监控单元还包括显示控制台、数字显示器，传感器、显示控制台、数字显示器依次连接。

14、根据上述技术手段，在被试aeb系统被触发后，被试aeb系统中的底层线控制动系统开始工作，传感器与底层线控制动系统连接，监测其运行状态，获取到运行状态参数信号，可传输至显示控制台，通过显示控制台传输至数字显示器进行显示，便于开发人员对被试aeb系统的底层线控制动系统的运行状态进行可视化查看。

15、进一步，数字孪生单元还设有可储存模型的模型储存盘及第一数据收发单元，模型储存盘的输入端连接被试aeb系统，被试aeb系统中的仿真模型储存于模型储存盘，模型储存盘的输出端分别连接第一仿真平台的输入端和第二仿真平台的输入端，第一仿真平台和第二仿真平台分别读取模型储存盘内的仿真模型，进行联合实时仿真，构建出被试aeb系统中底层线控制动系统的基础硬件数字孪生体，第一仿真平台的输出端和第二仿真平台的输出端连接第一数据收发单元，分别将联合实时仿真后的模型信息传输至第一数据收发单元。

16、根据上述技术手段，基础硬件数字孪生体是在最开始被试aeb系统还未被触发时，第一仿真平台和第二仿真平台均读取模型储存盘中储存的仿真模型，并进行联合实时仿真得到的，此时被试aeb系统中的底层线控制动系统还未开始工作，此时形成仿真模型对应虚拟状态下的初始数字孪生体。

17、进一步，在被试aeb系统被触发时，被试aeb系统输出目标制动压力，被试aeb系统中的底层线控制动系统开始工作，传感器监测被试aeb系统中底层线控制动系统的运行状态，获取运行状态参数信号并传输至第一仿真平台，第一仿真平台基于运行状态参数信号进行联合实时仿真，输出底层线控制动系统的真实状态至第一数据收发单元。

18、进一步，运行状态参数信号传输至第一仿真平台，第一仿真平台基于运行状态参数信号进行联合实时仿真后，还输出车辆的实际运动状态变化信息。

19、根据上述技术手段，在被试aeb系统被触发时，底层线控制动系统开始工作，传感器监测被试aeb系统中底层线控制动系统的运行状态信号，基于运行状态信号进行联合实时仿真，第一仿真平台上运行的是对应底层线控制动系统的实物测试，此时得到底层线控制动系统的真实状态，同时还能得到车辆的运动状态变化信息，这些信息作为后续判断被试aeb系统是否通过测试的依据。

20、进一步，在被试aeb系统被触发时，触发信号同步传输至第二仿真平台，第二仿真平台读取仿真模型并运行，输出触发信号对应的底层目标压力控制信号，硬件数字孪生体根据目标压力控制信号输出实际制动压力，第二仿真平台基于硬件数字孪生体输出的实际制动压力进行联合实时仿真，输出底层线控制动系统的虚拟状态至第一数据收发单元。

21、进一步，参数优化单元包括第二数据收发单元、数据储存单元、数据解析单元、数据对比模块及系统参数矫正模块，所述第二数据收发单元的输入端连接数字孪生单元的输出端，数字孪生单元将底层线控制动系统的真实状态信息及底层线控制动系统的虚拟状态信息传输至第二数据收发单元，第二数据收发单元的输出端分别连接数据储存单元的输入端及数据解析单元的输入端，数据解析单元、数据对比模块及系统参数矫正模块依次相连，系统参数矫正模块连接第二仿真平台；

22、数据解析单元将底层线控制动系统的真实状态信息及底层线控制动系统的虚拟状态信息进行解析后，将解析结果传输至数据对比模块，数据对比模块将底层线控制动系统的真实状态与底层线控制动系统的虚拟状态进行对比，输出对比结果至系统参数矫正模块，系统参数矫正模块根据对比结果确定参数更新权重，更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数。

23、进一步，系统参数矫正模块根据对比结果确定的参数更新权重满足以下公式：

24、

25、其中，α表示底层线控制动系统的某一元件参数更新权重；ε表示底层线控制动系统的某一元件参数在底层线控制动系统的真实状态与底层线控制动系统的虚拟状态下的误差；ε0表示允许误差阈值，ε1表示快速迭代阈值，f(ε)表示误差在允许误差阈值与快速迭代阈值之间时，底层线控制动系统的某一元件参数更新权重，由开发者自行设计；所述的某一元件参数包括：主动缸活塞面积、机轮缸活塞面积及线控电机控制电流；

26、更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数的过程满足公式：

27、p(k+1)＝(1-α)p(k)+α[p'(k)-p(k)]

28、其中，p(k)和p(k+1)分别表示第k次和第k+1次更新时，基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的某一元件参数的值；p'(k)表示第k次更新时，基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的某一元件参数的导数；

29、在误差ε达到设置的误差阈值范围内时，更新停止，得到最终的硬件数字孪生体。

30、根据上述技术手段，实现aeb系统测试过程中的硬件层面底层线控制动系统的元件参数优化更新。

31、一种数字孪生平台的构建方法，包括以下步骤：

32、构建被试aeb系统的基础硬件数字孪生体；

33、触发被试aeb系统；

34、实时监测被试aeb系统的运行状态，获取运行状态参数信号；

35、第一仿真平台接收被试aeb系统的运行状态参数信号，进行联合实时仿真，输出被试aeb系统的真实状态；

36、第二仿真平台接收触发被试aeb系统的信号，运行基础硬件数字孪生体，进行联合实时仿真，输出被试aeb系统的虚拟状态；

37、将被试aeb系统的真实状态与被试aeb系统的虚拟状态进行对比，根据对比结果确定参数更新权重，更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数，得到最终的硬件数字孪生体，即得所需的数字孪生平台。

38、根据上述技术手段，借助数字孪生技术构建被试aeb系统的基础硬件数字孪生体，以第一仿真平台和第二仿真平台分别进行被试aeb系统的联合实时仿真，对比被试aeb系统的真实状态和被试aeb系统的虚拟状态更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数，得到最终的硬件数字孪生体，以便进行安全可靠的aeb测试。

39、一种aeb测试装置，包括所述的数字孪生平台的构建系统，还包括aeb系统开发单元；aeb开发单元上设有轨迹分析模块，第二仿真平台基于硬件数字孪生体进行联合实时仿真后，还输出车辆的虚拟运动状态变化信息，轨迹分析模块根据车辆的虚拟运动状态变化信息判断车辆是否发生碰撞或接触，以确认被试aeb系统是否通过测试，在被试aeb系统未通过测试时，根据车辆的虚拟运动状态信息形成的车辆虚拟轨迹，调整被试aeb系统的测试参数。

40、根据上述技术手段，在被试aeb系统被触发时，触发信号直接同步传输至第二仿真平台，触发信号对应有底层目标压力控制信号，硬件数字孪生体根据目标压力控制信号输出实际制动压力，第二仿真平台相当于运行硬件数字孪生体的测试，此时得到底层线控制动系统的虚拟状态，同时还能得到车辆的虚拟运动状态变化信息，这些信息作为后续判断被试aeb系统是否通过测试的依据，基于第二仿真平台输出的被试aeb系统的虚拟状态判断被试aeb系统是否通过测试，调整被试aeb系统的测试参数，解决在aeb系统测试时，被试aeb的测试参数优化与底层线控制动系统控制所需的元件参数优化无法同步实现的问题，进一步提升了aeb系统的开发效率。

41、进一步，所述测试装置还包括显示模块，所述显示模块包括：与第一仿真平台对应的第一仿真场景渲染模块、与第二仿真平台对应的第二仿真场景渲染模块及显示器，参数更新单元分别连接第一仿真场景渲染模块的输入端及第二仿真场景渲染模块的输入端，第一仿真场景渲染模块的输出端及第二仿真场景渲染模块的输出端均连接显示器，第二仿真场景渲染模块的输出端还连接轨迹分析模块。

42、进一步，所述aeb测试转置还包括：虚拟交通场景生成模块及触发模块，虚拟交通场景生成模块分别连接触发模块及被试aeb系统，触发模块在虚拟交通场景生成模块生成的虚拟交通场景中设置触发信号，设置了触发信号的虚拟交通场景加载于被试aeb系统，触发被试aeb系统。

43、进一步，调整的被试aeb系统的测试参数包括：被试aeb系统反应时间、制动力建立速度及触发制动的最小间距。

44、一种aeb测试方法，包括以下步骤：

45、构建被试aeb系统的基础硬件数字孪生体；

46、触发被试aeb系统；

47、实时监测被试aeb系统的运行状态，获取运行状态参数信号；

48、第一仿真平台接收被试aeb系统的运行状态参数信号，进行联合实时仿真，输出被试aeb系统的真实状态；

49、第二仿真平台接收触发被试aeb系统的信号，运行基础硬件数字孪生体，进行联合实时仿真，输出被试aeb系统的虚拟状态；

50、将被试aeb系统的真实状态与被试aeb系统的虚拟状态进行对比，根据对比结果确定参数更新权重，更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数，得到最终的硬件数字孪生体；

51、基于最终的硬件数字孪生体进行被试aeb系统测试。

52、进一步，基于最终的硬件数字孪生体进行被试aeb系统测试的过程为：

53、第二仿真平台接收触发被试aeb系统的信号，运行最终的硬件数字孪生体，进行联合实时仿真，输出被试aeb系统的虚拟状态；

54、根据被试aeb系统的虚拟状态，判断被试aeb系统是否通过测试，若是，被试aeb系统的测试参数不调整；否则，调整被试aeb系统的测试参数。

55、根据上述技术手段，基于数字孪生技术，在测试aeb系统的过程中，根据aeb系统测试结果，调整被试aeb系统的测试参数，解决在aeb系统测试时，被试aeb的测试参数优化与底层线控制动系统控制所需的元件参数优化无法同步实现的问题。

56、进一步，第一仿真平台和第二仿真平台分别读取被试aeb系统的仿真模型，进行联合实时仿真，构建出被试aeb系统中底层线控制动系统的基础硬件数字孪生体。

57、根据上述技术手段，基础硬件数字孪生体是在最开始被试aeb系统还未被触发时，第一仿真平台和第二仿真平台均读取仿真模型，并进行联合实时仿真得到的，此时被试aeb系统中的底层线控制动系统还未开始工作，此时形成仿真模型对应虚拟状态下的初始数字孪生体。

58、进一步，根据对比结果确定的参数更新权重满足以下公式：

59、

60、其中，α表示底层线控制动系统的某一元件参数更新权重；ε表示底层线控制动系统的某一元件参数在底层线控制动系统的真实状态与底层线控制动系统的虚拟状态下的误差；ε0表示允许误差阈值，ε1表示快速迭代阈值，f(ε)表示误差在允许误差阈值与快速迭代阈值之间时，底层线控制动系统的某一元件参数更新权重，由开发者自行设计；所述的某一元件参数包括：主动缸活塞面积、机轮缸活塞面积及线控电机控制电流；

61、更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数的过程满足公式：

62、p(k+1)＝(1-α)p(k)+α[p'(k)-p(k)]

63、其中，p(k)和p(k+1)分别表示第k次和第k+1次更新时，基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的某一元件参数的值；p'(k)表示第k次更新时，基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的某一元件参数的导数；

64、在误差ε达到设置的误差阈值范围内时，更新停止，得到最终的硬件数字孪生体。

65、根据上述技术手段，实现aeb系统测试过程中的底层线控制动系统控制所需的的元件参数优化更新。

66、本发明的有益效果：

67、本发明提出一种数字孪生平台的构建系统、方法及aeb测试装置、方法，借助数字孪生技术构建被试aeb系统的基础硬件数字孪生体，对比被试aeb系统的真实状态和被试aeb系统的虚拟状态更新基础硬件数字孪生体对应的底层线控制动系统的元件参数，得到最终的硬件数字孪生体，第二仿真平台接收触发被试aeb系统的信号。在aeb测试中，运行最终的硬件数字孪生体，进行联合实时仿真，输出被试aeb系统的虚拟状态，根据被试aeb系统的虚拟状态，判断被试aeb系统是否通过测试，调整被试aeb系统的测试参数，同步实现被试aeb的测试参数优化与底层线控制动系统控制所需的元件参数优化，提高了aeb测试效率。