面臨的挑戰：

為(wei)了(le)(le)(le)(le)支(zhi)持(chi)下(xia)一代北(bei)約參考機(ji)動性(xing)(xing)模型(xing)（NG-NRMM）項(xiang)目，對現有 CAE 機(ji)動性(xing)(xing)分析能(neng)(neng)力進行(xing)評估，使用(yong)了(le)(le)(le)(le)各(ge)種(zhong)不同(tong)的海克斯康產(chan)品(pin)組合(he)對 FED-Alpha（一種(zhong)燃料(liao)效(xiao)率示范車輛(liang)）的機(ji)動性(xing)(xing)進行(xing)了(le)(le)(le)(le)評估和可視(shi)化（圖 1）。為(wei)支(zhi)持(chi)這(zhe)項(xiang)工作，由(you) Eric Pesheck、Venkatesan Jeganathan、Tony Bromwell、Aniruddh Matange 及Paspuleti Rahul Naidu 組成(cheng)的團隊依照現實(shi)世界(jie)的校準數據創建(jian)并(bing)驗(yan)證了(le)(le)(le)(le) Adams 模型(xing)。然后采用(yong)這(zhe)些(xie)經過驗(yan)證的模型(xing)來準確預測各(ge)種(zhong)道(dao)路和越(yue)野操作場(chang)景下(xia)的車輛(liang)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。通過專門開(kai)發的可視(shi)化和機(ji)動性(xing)(xing)映射應用(yong)程(cheng)序，將選自這(zhe)些(xie)分析研究的結果(guo)集整(zheng)合(he)到 Luciad 中(zhong)（海克斯康地理空間產(chan)品(pin)組合(he)的一部分）。此外，還證明了(le)(le)(le)(le) Adams 模型(xing)的實(shi)時(shi)兼容能(neng)(neng)力，可支(zhi)持(chi)各(ge)種(zhong)自主(zhu)場(chang)景和“硬件在環(huan)”場(chang)景。

來自海克斯康的解決方案：

創建并驗(yan)證(zheng) Adams 模型

Adams Car 是 Adams 產品(pin)組合中的(de)垂直(zhi)解(jie)決(jue)方(fang)案，專攻車輛總成和子(zi)系統的(de)建模(mo)和仿真，可用于(yu)創建 FED Alpha Adams Car 的(de)整車模(mo)型（采用基于(yu)模(mo)板的(de)方(fang)法建模(mo)）；

可使(shi)用車(che)輛數(shu)據(ju)填充(chong)可重復使(shi)用的子系(xi)統參數(shu)模板（例(li)如(ru)底盤、輪胎、動力(li)系(xi)等），并(bing)通過集成(cheng)創建整車(che)總(zong)成(cheng)，如(ru)圖 2 所示。典型(xing)的模型(xing)數(shu)據(ju)包括設計(ji)重點(dian)、零件(jian)質(zhi)量屬性(xing)以及部件(jian)兼容性(xing)特征。Adams Car 能對部件(jian)進行(xing)詳(xiang)細(xi)描述，例(li)如(ru)柔韌性(xing)、摩擦力(li)或者與(yu)頻率(lv)有(you)關的行(xing)為(wei)（如(ru)有(you)必(bi)要(yao)）。

模型(xing)中所采用(yong)的(de)(de)逼真度和詳細程(cheng)度取決(jue)于仿真意(yi)圖(tu)和可用(yong)的(de)(de)設(she)計數據。對各(ge)種車輛測試事(shi)件中收集(ji)到的(de)(de)數據進(jin)行對比，以驗(yan)證模型(xing)的(de)(de)準確(que)性(xing)。通過對比與車輛行為、動力學及乘坐品質有關(guan)的(de)(de)指(zhi)標對模型(xing)進(jin)行驗(yan)證。

用 Adams 模型預測車輛性能

隨(sui)后采用經過驗(yan)證的(de) Adams 模(mo)型(xing)來仿真各(ge)種車(che)輛事件(jian)，用以評估車(che)輛的(de)性能和機動性。這些事件(jian)包(bao)括模(mo)擬真實戰場(chang)場(chang)景的(de)道路(lu)及越野(ye)行(xing)駛。對典型(xing)的(de)軍事道路(lu)評估事件(jian)進(jin)行(xing)了仿真，例如雙車(che)道變道可(ke)展(zhan)示(shi)極限(xian)操控性能、半圓形道路(lu)可(ke)展(zhan)示(shi)乘(cheng)坐品質、爬階梯可(ke)展(zhan)示(shi)障礙物通行(xing)能力，這些仿真與測試(shi)結果(guo)非常(chang)吻合。

由于在實現(xian)某(mou)些(xie)任(ren)務目標時，有可能(neng)需要在毫無準(zhun)備的(de)地(di)(di)形上進(jin)行(xing)操作(zuo)，因此對越(yue)野性能(neng)的(de)評估至關(guan)重要。越(yue)野建(jian)模中最重要的(de)一點就是地(di)(di)面(mian)力學(xue)的(de)表(biao)述；土壤(rang)性質以及輪胎(tai)與土壤(rang)表(biao)面(mian)之間的(de)相互作(zuo)用。 本方案中采(cai)用了簡單模型(xing)和(he)精細模型(xing)來(lai)描述地(di)(di)面(mian)力學(xue)。

簡單地面力(li)學模型(xing)采(cai)用基(ji)于(yu)實驗(yan)(yan)測量(liang)的(de)(de)經驗(yan)(yan)關(guan)系來預測可變(bian)形地形對車(che)輛(liang)操作的(de)(de)響應(ying)。該(gai)方法計算(suan)效率高，可依(yi)據定(ding)義(yi)明(ming)確的(de)(de)牽引(yin)和爬坡分(fen)(fen)析來評估車(che)輛(liang)性(xing)能。而且(qie)該(gai)方法還能用于(yu)各種掃描(miao)過的(de)(de)地形形態，以(yi)便(bian)進(jin)行更廣(guang)泛(fan)的(de)(de)越(yue)野性(xing)能分(fen)(fen)析。

另外(wai)，由于該方法(fa)計算效率高，能支持隨機分析方法(fa)，在(zai)仿(fang)真時(shi)可以從統計的角度將因(yin)模(mo)型和地形(xing)輸入的變化(hua)而(er)引(yin)起的不確定性考慮在(zai)內。這(zhe)些隨機仿(fang)真代(dai)表(biao)了(le)數百種潛(qian)在(zai)的土壤特征，能夠預測出整(zheng)個(ge)土壤和地形(xing)屬(shu)性統計范(fan)圍內的車輛性能，進而(er)可得到車輛性能的置信區(qu)間。

此外還采用(yong)(yong)(yong)了逼真度更高的(de)(de)(de)(de)(de)方法，根(gen)據(ju)仿(fang)真微粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)相互作(zuo)用(yong)(yong)(yong)來得到土壤屬性。這通過 Adams 和 EDEM 的(de)(de)(de)(de)(de)協(xie)同仿(fang)真來實現，后者是 DEM 解決方案所提供(gong)的(de)(de)(de)(de)(de)基于(yu)離散元方法（DEM）的(de)(de)(de)(de)(de)仿(fang)真。在離散元方法中(zhong)，材料用(yong)(yong)(yong)一(yi)堆形狀簡單(dan)（通常以(yi)圓(yuan)形和球形為基礎）、相互作(zuo)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)微粒(li)表示(shi)。Adams 和 EDEM 的(de)(de)(de)(de)(de)典型協(xie)同仿(fang)真工作(zuo)流如圖3所示(shi)。根(gen)據(ju)指定的(de)(de)(de)(de)(de)車輛部件(jian)對潛在的(de)(de)(de)(de)(de) EDEM 接觸進行定義。用(yong)(yong)(yong)Adams 確(que)定這些零件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)位移并提供(gong)給 EDEM。然后由EDEM 確(que)定產生的(de)(de)(de)(de)(de)反作(zuo)用(yong)(yong)(yong)力，并將(jiang)其傳遞回 Adams。

采用這些(xie)(xie)方法對拉桿牽引力和(he)沙(sha)床(chuang)加(jia)(jia)速度等測(ce)試進(jin)行(xing)(xing)仿真，以便測(ce)算 FED 在各種越野場景下的(de)牽引行(xing)(xing)為(wei)。雖然進(jin)行(xing)(xing)了密集(ji)的(de)計算，但這些(xie)(xie)仿真不(bu)僅表明逼(bi)真度有(you)了顯(xian)著增加(jia)(jia)，而且(qie)與測(ce)試結果的(de)相關性也(ye)更為(wei)準確。

機動性映射

借助品種(zhong)繁多的(de)(de)(de)(de)(de)海克(ke)斯(si)康產品組合(he)（圖(tu) 5），運用地(di)理(li)空間業務(wu)部的(de)(de)(de)(de)(de) Luciad Lightspeed 技術(shu)將 Adams 預(yu)測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)(de) FED Alpha 機動性特征投影(ying)到(dao) Keewenaw 研究中心（KRC）的(de)(de)(de)(de)(de)測(ce)(ce)試地(di)形上(shang)。將 Adams 預(yu)測(ce)(ce)與(yu)地(di)理(li)空間映射技術(shu)整合(he)在(zai)一起，就可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)基(ji)于(yu)各種(zhong)土壤、等級以(yi)(yi)及預(yu)測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)車(che)輛性能數據的(de)(de)(de)(de)(de)組合(he)，在(zai)整個映射范圍內實現對車(che)輛速度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)視(shi)化。此外(wai)，還可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)根據選定的(de)(de)(de)(de)(de)路線(xian)端點來計(ji)算優(you)化路線(xian)。

可將邊坡預測、障礙(ai)物信息等(deng)附(fu)加(jia)操作(zuo)數據合并到上述框(kuang)架中，由此建立起一個(ge)可運用仿真車輛性能數據對實(shi)際地(di)形進(jin)行全面機動(dong)性評估的平臺。

實(shi)時(shi)虛擬模型性能

在(zai)驗(yan)證用(yong)(yong)于機動(dong)性評(ping)估的全(quan)逼真 Adams 模(mo)型(xing)對與其銜接的硬件(jian)在(zai)環（HIL）和 ADAS 應用(yong)(yong)程序(xu)的適(shi)用(yong)(yong)性時，需要為(wei)全(quan)逼真模(mo)型(xing)創建一個降階實(shi)時兼容變(bian)量。

由(you)該變量可推(tui)導出不同逼真度、滿足(zu)特定(ding)仿(fang)真意圖的(de)(de)(de)車(che)(che)輛動(dong)力學建模(mo)(mo)，這樣用戶只需部署單(dan)一(yi)的(de)(de)(de)建模(mo)(mo)解決(jue)方(fang)案，不必在(zai)各種工具之間進(jin)(jin)行(xing)昂貴且(qie)易于出錯(cuo)的(de)(de)(de)模(mo)(mo)型(xing)轉換。此外(wai)，借助 Adams 實時方(fang)法，用戶可以更加(jia)自由(you)地(di)保留(liu)感興趣的(de)(de)(de)模(mo)(mo)型(xing)特征。通常可根據分析和綜(zong)合要求對(dui)(dui)所選定(ding)的(de)(de)(de)部件和連接(jie)的(de)(de)(de)表述進(jin)(jin)行(xing)一(yi)些(xie)簡(jian)化(hua)(hua)，從而(er)得到實時車(che)(che)輛性(xing)能。在(zai)本例中(zhong)(zhong)，僅對(dui)(dui)防側(ce)傾桿模(mo)(mo)型(xing)進(jin)(jin)行(xing)了簡(jian)化(hua)(hua)。在(zai) VTD（虛擬試駕(jia)）分析環境中(zhong)(zhong)對(dui)(dui)實時模(mo)(mo)型(xing)進(jin)(jin)行(xing)測試以驗證其功能。此外(wai)，還參照基準(zhun)整車(che)(che)性(xing)能對(dui)(dui)該模(mo)(mo)型(xing)的(de)(de)(de)數值精度和效率進(jin)(jin)行(xing)了評估。

Adams 長期以(yi)來一(yi)直(zhi)活(huo)躍在道路(lu)分(fen)析(xi)(xi)領域(yu)。這項工(gong)作展示了如(ru)何運用(yong)各種海克斯康產(chan)品組合來擴展這些模型，并(bing)將其重(zhong)復用(yong)于道路(lu)地形(xing)表述、實時分(fen)析(xi)(xi)以(yi)及操作映射(she)背景下的越野分(fen)析(xi)(xi)。

客戶簡介：

北約(yue)

返回