标签: 车辆动力学

一、产品概述 在实车ADAS/AD功能测试时，工程师需要在车上安装更高精度的传感器来对车辆的参照物距离进行准确测量，从而判断ADAS/AD功能实现的准确性，因此也需要车上准确的对照点位置。 MXoptiCal是由德国MdynamiX公司开发的一款高精度光学测量工具，旨在实现简便且重复性高的测量，并且精准可靠。该工具通过自动化和高效的测试过程，为汽车ADAS/AD功能测试提供全方位数据对标。 二、核心优势 精度高 ：依据VDI2634标准，测量精度达到±7mm。 操作简便 ：测量过程简单，适用于各种车辆。 高自动化 ：自动记录和自我诊断功能，能够提前发现错误。 高效测试 ：准备成本低，资源消耗少。 三、主要特点 自动记录文档 ：测量过程中的所有数据自动生成记录。 自我诊断 ：内置自我诊断功能，能够提前发现并解决问题。 高重现性 ：测量结果具备高重现性，确保每次测量的一致性。 四、应用领域 MXoptiCal主要应用于道路测试，通过IMU（惯性测量单元）和GPS系统实现高精度定位，适用于多达8个POI（兴趣点）和车轮基准位置的测量。 五、使用步骤 设置参考点 ：在待测车辆上设置参考点。 拍摄照片 ：使用记录设备拍摄车辆照片。 评估数据 ：通过软件评估测量数据，生成测量报告。 六、交付范围 标记器 记录设备 ADMA适配器 天线适配器 标尺 车轮基准工具 七、结语 MXoptiCal可轻松实现精确可靠测量，基于手机即可完成车辆的3D扫描，为汽车ADAS/AD功能测试提供全方位数据对标。 MdynamiX是一家拥有多年经验的国际化公司，总部位于德国的慕尼黑和贝宁根。公司致力于提供车辆动力学、舒适性和NVH技术的先进解决方案，也是各大OEM和供应商在高级驾驶辅助系统和自动驾驶领域的专业合作伙伴。 作为汽车电子测试全产品服务商，北汇信息是MdynamiX在中国的重要合作伙伴，致力于为客户提供专业、高效的底盘、声学、高级驾驶辅助和车辆动力学等测试解决方案。

2023 年，中国电动汽车的发展步入白热化。“车”的概念已然不只是车，它被赋予了更多的期待，如“移动的家，幸福的家”、“未来出行探索者”、“突破科技，启迪未来”、“行无界，智千里”等 …… 可见汽车的智能化和舒适化将是未来发展的主旋律，越来越多的功能将需要工程师去开发和验证。 “ 工欲善其事，必先利其器 ”，如何才能安全高效地进行功能开发和测试验证呢？想必离不开虚拟车辆仿真。 DYNA4 作为 V ector公司的一款虚拟仿真平台， 拥有多年的经验积累，向客户提供已被充分验证的乘用车和商用车的虚拟车辆仿真环境。 利用 DYNA4进行虚拟 仿真，完美解决功能开发和测试验证的难题。早期在 电脑 PC上 进行 闭 环仿真验证相对实车测试更快速，后期还可以结合真实E CU 进行 HIL 仿真。 其底层基于 Simulink 搭建，开放的模块化结构，能有效支持在车辆开发过程中的动力学模型仿真工作。 而就在今年，它的R 8 版本已来，让我们一起去看看它的亮点。 1 . 新增支持Open SCENARIO 的场景引擎： 支持A SAM O pen SCENARIO 1.2 Open SCENARIO 是A SAM 组织定义的动态场景描述文件。基于X ML 格式，用于描述涉及多个实体（如车辆、行人和其他交通参与者）的复杂、同步的交通策略，具体介绍详见A SAM 官网： https://www.asam.net/standards/detail/openscenario/ DYNA4 使用全新的场景引擎直接执行 OpenSCENARIO 1.2 ，无需转换为专有的场景格式。 ASAM OpenSCENARIO 1.2 中定义的示例，都将被 支持并包含在 软件 中 。 控制周围交通和本体车辆，支持具体的逻辑场景。 在场景执行期间，对Simu link 的信号做出反应。 Stanley C on troller 被用于横向控制，也可以与传统车辆控制一起使用。 图1 定义的双车道变道场景示例 OpenSCENARIO文件的专用XML编辑器 显示检索设计为树形结构，源代码选项页用于显示 XML源代码 。 自动匹配参数、变量、目录条目、实体引用及其他元素。 通过“浏览…”功能引用文件和路径。 实时检测和验证问题 将鼠标悬停在相应元素上时，会在工具提示中显示 ASAM 官方说明。 图 2 OpenSCENARIO 编辑器的选项 页 基于 python的场景引擎脚本 的 交互 基于 python的场景引擎脚本可以与OpenSCENARIO并行使用 。 参数和变量： 每个脚本都在一个共享池中，以便在 OpenSCENARIO和基于python的Scenario Engine脚本之间无缝使用 。 变量可以绑定到可追踪的 Simulink信号，信号源和信号修改器 。 支持“测试”和“场景”的分离。 2 . 适用于真实 ECU的虚拟 摄像头 使用 VX1161.51进行图像注入 新的发送器类型支持将相机传感器的图像流传到 VX1161.51硬件 ，并 注入到相机ECUs 中。 在摄像头传感器模块参数 中进行对 VX1161的连接设置， 例如： 拜耳滤波模式等 。 DYNA4 与 VX1161.51通过10Gb/s 的 以太网 进行 连接 。 VX1161.51 与E CU通过FPD-L ink III或GMSL 1/2 进行 连接 。 图 3 使用 DYNA4和VX1161.51 设置图像注入 黑盒屏幕记录 单应性矩阵可用于补偿真实相机与虚拟相机屏幕的错位 3 . 和 CAN oe及 vTEST studio的集成 C AN oe作为主控执行 简化D YNA4 集成操作 仿真模型中不再需要“ DYNA4 与C AN oe 接口 ”模 块 。 支持在 O pen SCENARIO 或者Open DRIVE 场景下，编译用于C ANoe 的D YNA4 运行包。 重置仿真模型时，C AN oe中将保留信号源的最近值。 结果文件 将在 DYNA4运行包的各自Scenario子文件夹中 生成。 与 vTESTstudio集成 可从 CANoe 中的 DYNA4面板的菜单中 直接 导出vTESTstudio的参数文件 。 文件包含 DYNA4运行包中可用的每个数据集的标识符和路径 。 允许在 vTESTstudio中直接导入 参数，并 方便地访问 它们。 图 4 CAN oe中关于 vTEST studio参数从D YNA4 面版导出 4 . 异步模型初始化以避免实时冲突 模型初始化可以异步执行，避免在 HIL测试台架或 V IL 应用 中 可能出现的 实时 冲突。 仿真模型的子系统中提供控制信号，方便在不停止实时仿真的情况下实现对场景的复位。 5 . 结果分析与可视化 全新的 DYNAanimation用户界面 菜单带有图标、工具提示、可扩展元素等，方便用户导览。 增强播放器的可用性，能提供在线、回放和录像模式。 图 5 D YNA a nimation 新界面 新的几何对象 新增车辆的几何形状，例如 梅赛德斯、大众相关车型 。 支持添加具有风效应的体积云。 O pen DRIVE路标的可视化，如“ 双实线 ”或“实 虚线 ”等双线 。 图 6 DYNA4 R8 中新车型和体积云 仿真结果分析 信号视图增强 允许逐步分析数据点。 缩放时，轴上的刻度位置更直观。 图 7 显示 仿真信号 的信号视图 6 . 工作流程和易用性改善 全新的技术help文档 改进设计，提高可读性。 加入新技术增强搜索结果。 默认在互联网浏览器中打开独立的用户手册。 可在 DYNA4 Studio中打开 上下文帮助 ，涵盖了大多数视图 、 组件 、 模块等 说明 。 图 8 新的help文档显示 易用性改进 改进用户的问题反馈。 缺少所需参数时，扩展了防止仿真启动和错误追踪的功能。 在Pro blem View中双击问题 ， 将在对话框中显示 其 详细信息和可能的修复 方法。 动画项目配置器允许暂时隐藏显示动画项目中的对象。 文件替换对话框中文件夹层次结构更为紧凑。 改进在 生成新的 示例 项目和导入现有的项目 时的向导操作。 7 . 更新硬件和软件兼容性 支持C AN oe 17 。 支持Co ncurrent SimWorkbench 2022.2-0 。 支持 NI VeriStand 2023Q1和Q2 。 文至于此，该说再见了，但D YNA4 的精彩并未道尽。 如果您没有听说过D YNA4 这款软件，欢迎关注北汇信息，后续将有更多关于它的介绍；如果您已听说过它的名字并感兴趣，欢迎联系北汇信息，期待与您分享更多应用和方案。 北汇信息携手Vector公司，致力于中国汽车的蓬勃发展，让汽车更安全、舒适、智能！ 注：文中部分图片来源于 Vector。

随着汽车行业如火如荼的发展，各种车辆仿真软件 也不断 获得工程师的 诸多 关注 。虚拟 车辆 仿真，无论是在开发前期还是 H IL 阶段都有着举足轻重的作用 。 而 今天 ， 我们 重点 来聊 一 聊 D YNA4 。 说起 DYNA4 ， 有些 工程师心中 未免 会 疑 问 ，是不是 之前 有款 流行的软件 名为 ve DYNA （ ve hicle dynamics simulation ）和 en DYNA （ en gine dynamics simulation ） ？ 没错， 后来 dSPACE 的 A SM 模型 也是 发 源于此 。 ve DYNA 和 en DYNA 隶属于 T ESIS 公司， 公司 于 2 019 年 被 Vector 收购 。 合并 之 后，软件整合更名为 D YNA4 ，成为了 Vector 大家族中一员 ，专注于 虚拟 车辆仿真。 图2 DYNA4 在Vector官网 DYNA4经过多年的经验积累，向客户提供已被充分验证的乘用车和商用车的虚拟车辆仿真环境。其底层基于Simulink搭建，开放的模块化结构，能有效支持在车辆开发过程中的动力学模型仿真工作。物理模型主要包括车辆动力学和环境道路两方面。 DYNA4在车辆动力学方面： 底盘：具备复杂的车辆动力学模型，丰富的悬架 K &C 分析，支持外特性和硬点多体输入；支持额外输入加载（拖车、额外力、侧向风等） 。 轮胎： T M-E asy 、 Pace jka 、 Ftire 、 M FTire 接口； T M-E asy 优化 低速 接触应力，包含多胎压输入 。 转向：具备万向节模型，包含摩擦、 惯量、阻尼以及 E PS 助力等，支持第三方模型 。 传动 ： 包含机械传动和双电压电气系统模型，如 1 2V 、 48V 、 4 00V 。支持搭建多样的传动系统 。 制动： 包含基本制动系统、平行或者交叉双液压制动以及电子液压制动系统，并包含液压单元库 。 控制系统：电子稳定控制 A BS 、 E SC 、变速箱 T CU 、 D TC 、整车控制单元 V CU 、 H CU 、发动机 E CU 等 。 发动机：包含传统查表模型，以及进气、排气、燃油、燃烧、冷却等半物理模型；也包含基于热力学方程的复杂模型。 图3 DYNA4 模型 架构 在场景方面，具有道路、基础设施及交通等环境的 3D 环境模拟功能，为整车虚拟仿真、驾驶辅助和智能驾驶提供了重要的虚拟仿真环境平台。 环境道路 不同的天气环境：白昼、黑夜、雨天、雪天、雾天等 丰富道路：包括无限大试验测试场、便捷的 3 D 多车道道路、标准且丰富的 Open drive 道路。可自动生成环境植被，提供大量建筑、树木环境装饰库。为客户提供高 清真实 的图形渲染。 交通场景 在 道路 环境中添加动态物体（车辆 / 自行车 / 摩托车 / 行人 / 动物），可触发纵向或横向驾驶行为，例如车道切换等确定有序性行为的变化；同时支持 SUMO 第三方开源交通软件进行随机无序性交通行为仿真，提供开发性接口。在 R 8 版本中，还支持 Open Senario 动态场景文件。 传感器 基于 Simu link 真值 object list ：快速理想的传感器和简捷物理的传感器模型； 基于 G PU 图像处理的原始数据：基于物理的高级传感器模型，使用 G PU 技术计算，包含摄像头、超声波、激光雷达等。 图 4 DYNA animation 中的 虚拟环境 当然，除了这两大部分，DYNA4还具有例如前后处理、视频回放、Plot GUI数据显示、数据记录等诸多辅助工程师测试的功能，贯穿在仿真过程中，为工程师提供一个便利的使用环境。 图5 P lot GUI 界面 利用DYNA4进行虚拟仿真，能够安全高效地进行功能开发和测试验证，电脑 PC上的闭环仿真验证相对实车测试更快速。模型编译后生成的DLL组件，可脱离Simulink环境，集成在CANoe环境中。其与平台良好的低延时性和集成度，保证了测试系统的实时性。例如，可用于开发早期的 MIL和 SIL 环境，或者后期结合ECU等被测件，于硬件在环系统（HIL）上进行测试验证。 图 6 DYNA4 实时运行 总而言之，DYNA4虚拟车辆仿真测试不仅可以服务于整个开发过程，还可用于控制功能设计到验证的整个应用过程。其出色的3D可视化动画和成熟的车辆动力学模型，深得市场青睐。 北汇信息作为Vector的合作伙伴，为汽车行业客户提供从模型在环到整车试验全流程开发的测试解决方案。别走开，后续将会有更多关于DYNA4的使用介绍和应用方案的分享。 如有任何个性化需求，欢迎随时联系我们。

随着 基于模型的开发方法的普及，汽车电子领域的ECU测试阶段也从HiL逐步前移到MiL阶段 ，更好地降低了测试成本，提高了测试效率 。 TPT是 德国 PikeTec 公司 研发的 针对嵌入式系统基于模型的测试工具 ， 特别是针对控制系统的软件功能测试 ， 支持业内主流的工具平台和测试工具，适用于整个电控开发测试过程。 TPT 可以完美 支持MATLAB/Simulink ， 支持 多种常用的 车辆 动力学模型 （如 TESIS公司的DYNA4、IPG公司的CarMaker、MSC公司的 Adams/Car ）， 从而提供 包含控制 模型和被控对象模型在内的闭环测试环境。 北汇信息作为 PikeTec 在中国的 独家 合作伙伴，将为客户提供全方位的支持和高效的测试解决方案。 下面 以 DYNA4为例 ， 实现 TPT与Simulink-DYNA4的联合仿真。 DYNA4-Simulink与 TPT建立通信 ，实现 闭环 测试 首先 打开 DYNA4， 在 DYNA4 中 打开 MATLAB，完成MATLAB 与 DYNA4之间的通信。 TPT 安装 目录 下 ，带有 与 MATLAB的集成 程序 ， 通过 在 上述 打开的 MATLAB 命令行窗口 调用 该程序 ， 完成MATLAB与TPT的通信 。 这样 便实现了TPT与Simulink-DYNA4之间的通信。 在 Simulink Library 里边，便可以找到DYNA4和TPT的模块。 完成上述 配置 之后， 便可以 在TPT中 建立 工程，选择Simulink Platform， 加载 测试 对象模型，模型 包含 Simulink控制模型和DYNA4搭建的被控对象模型 。 TPT可以 自动生成如下的测试框架 。 生成 测试框架之后，便可以在TPT中搭建测试用例， 激励 被测模型，完成测试评估和报告生成。 整个 过程 如下图 所示 。 TPT搭建测试用例 ， 布置测试场景 TPT 可以 分析 模型 的输入、输出接口，导入 模型 参数， 以便 在TPT 中 搭建 测试 用例。 TPT 可以通过 对相同的测试用例， 配置 不同的 模型 参数， 实现 不同 测试 场景的测试用例 。 执行 测试用例， 添加 评估条件， 生成 报告，完成测试 在 TPT里，提供了丰富的GUI界面 来 进行测试评估 ， 比如 Signal Comparison 、 Trigger Rule、Min-Max Comparison、Sequence Check 等。 执行测试 用例，通过 添加的评估 条件，判断测试结果。 具体的 测试信息 可以 在测试报告中查阅。

CANoe作为全球知名的总线仿真测试工具在汽车行业得到了广泛应用，与此同时，CANoe在ECU测试领域也不断扩展，基于VT的自动化测试方案在车身域的ECU领域也早已成为了主流。 借助于不同的软件接口和第三方标准接口协议 FMI （ Functional Mock-up Interface ， 功能模拟接口 ） ，CANoe得到更深入的应用，不仅能支持从MIL到SiL到HIL的不同测试阶段，同时也能支持各种常用的车辆动力学模型（如 TESIS公司的DYNA4、IPG公司的CarMaker、MSC公司的 Ada ms /Car ），进行ADAS等领域的ECU测试。 北汇信息作为 Vector 在中国的合作伙伴，将为客户提供全方位的支持和高效的测试解决方案。 CANoe与 Simulink 的接口 只需 将 CANoe提供的 “ CANoe MATLAB Integration Package ” 安装到所支持的 MATLAB 版本下， CANoe的应用层 （ CANoe IL ） 便可 借助Simulink中的CANoe blockset 直接访问模型中的信号 ， 此时Simulink模型 可 视为CANoe中的一个CAPL节点，可以通过编译生成支持CANoe的 动态链接库 DLL 实现在CANoe 中 仿真。 然后将DYNA4模型生成动态链接库DLL，只需通过一个简单的按钮就可实现无缝导入作为CANoe中的仿真节点。 而DYNA4的优势在于其基于Simulink的模型与模型参数化是独立的，可以从DYNA4框架 快速实现 针对不同车型，不同路况（测试用例）的模型 参数调整 。 其余 总线仿真可以通过CANoe实现 ，例如，通过启动面板上的指示灯开关。这样，带道路和交通情景的驾驶任务在DYNA4中完成了准备和管理，它将从测试管理工具开始，在ECU算法测试发生时作为场景。 下图 这个演示系统展示的是在一个HiL测试环境下的基于摄像头的LDW控制单元测试。 CANoe用于执行所有仿真，并且通过USB-CAN-Adapter作为所有硬件的接口；DYNA4用于生成在特定道路下行驶的车辆模型以及环境模型 ，所生成的道路及环境动画将在显示器中显示；LDW ECU（包括摄像头）作为硬件并且放在显示器前，这样它可以拍摄到显示器中的虚拟路况，LDW ECU处理这些图像信息，并在车辆偏离车道时通过CAN总线发出警告。 如果检测到意外的车道偏离，振动反馈将通过CAN总线从 CANoe 发送到方向盘，向司机发出警告。 CANoe支持FMI FMI是一个独立的工具，可用于不同厂商的工具之间交换仿真模型 （ Functional Mock-up Units – FMU ，功能模拟单元 ） ，实现CANoe和其它仿真工具（如 CarMaker ， Adams/Car 等）之间的协同仿真。 FMU是黑盒模型，有助于 保护 模型所有者的知识产权。 对于整车厂而言，可以在早期就对供应商提交的FMU方式的应用软件进行验证，也可以对于FMU进行标定。 对于CANoe的使用者来说，可以将开环测试扩展为闭环的功能测试，这时就需要复杂的驾驶环境的模拟。 对于CAE工程师而言，也需要在虚拟的仿真环境中，加载一个仿真的部分或者全部的车辆网络。 CANoe 作为FMU 导出 目的：提供一种工具耦合 可以在 选择 需要导出的 信号或系统变量； CANoe 和 配对的 工具都可激活和运行——通过以太网 实现数据交换 ； 支持 FMI 1.0 和 2.0 。 FMU导入CANoe（支持8.5 SP3及以上） 目的：用 CANoe 加载和执行不同来源的模型 输入、输出或参数映射到系统变量；支持针对联合仿真的 FMU s ，不支持针对模型交换的 FMUs ；使用XCP标定FMU；CANoe的仿真步骤支持离线模式；支持 FMI 1.0 和 2.0 。