PanoSim:智能汽车技术与产品研发的利器

(来源:中国科技网-科技日报)

随着我国工业化,城镇化和机动化进程的不断加快,伴随而来的道路交通事故频发,城市交通拥堵加剧和环境污染等一系列问题日益凸显,不仅给人们出行和城市发展,乃至于我国经济,社会和环境的可持续发展带来了严峻的挑战,也严重阻碍了我国汽车工业的持续健康发展。以智能汽车为核心,具有高度智能化的人—车—路一体化的新型智能交通系统为解决我国的交通安全,拥堵及环境污染等提供了一条有效的途径。

随着汽车智能化程度的不断提升,汽车研发的复杂程度也在不断增加,对汽车开发成本和开发周期的压力也在不断增加,许多涉及汽车安全的新技术研发受外界环境影响和试验安全制约,难以有效地开展,传统的研发,测试和验证手段已不能适应。自上世纪90年代兴起的模拟仿真和数字虚拟化技术已经成为了汽车研发过程的关键手段和核心技术,基于数学模型的开发平台和基于数字模拟的开发方法已经成为了当今世界汽车技术研发的先进理念,并被广泛地采纳,并已经成为了当今世界汽车技术研发的主旋律。

然而模拟仿真与数字虚拟化技术在汽车智能化领域的应用还刚刚开始。不同于传统的汽车技术,汽车智能化领域的主要技术难度源于模拟对象的复杂性和不确定性,包括汽车行驶环境和环境传感与感知,道路交通和天气等,使得基于物理特性的建模机理,模型精度和仿真实时性等具有极大的挑战性。近年来欧美等发达国家近年来也正在大力利用其在传统汽车模拟与仿真工具研发上的技术优势努力填补这一巨大的技术和产业空白,也相继开发了一些新技术和新产品。然而由于它们大多基于传统模拟仿真技术发展而来,有其先天性的制约因素。因此目前国际上对汽车智能化领域的模拟仿真技术,特别是对环境传感的物理建模基本还处于起步阶段,包括对雷达,视觉和无线通信系统的建模等,不少还是基于简单的或简化的模型,这是制约其仿真精度和置信度的关键因素之一。

由国家“千人计划”特聘专家邓伟文博士及其领衔的一批高层次人才组成的专业化研发团队多年前就开始了新一代汽车智能驾驶模拟仿真技术的研发工作,经过多年的潜心研究,技术积累与广泛的工程应用和实践,成功地攻克了其中的许多技术难点,研究成果先后在国内外顶级期刊和会议上发表,最终研发出了一款大型汽车智能驾驶模拟仿真软件平台——PanoSim,并获得了国内外大型汽车企业的采用和高度评价。

PanoSim是一款集复杂车辆动力学模型,汽车三维行驶环境模型,汽车行驶交通模型,车载环境传感模型(像机和雷达),无线通信模型,GPS和数字地图模型,Matlab/Simulink仿真环境自动生成,图形与动画后处理工具等于一体的大型模拟仿真软件平台。它基于物理建模和精确与高效兼顾的数值仿真原则,利用先进的虚拟现实技术逼真地模拟汽车驾驶的各种环境和工况,基于几何模型与物理建模相结合的建模理念建立了高精度的像机,雷达和无线通信模型,以支持在高效,高精度的数字仿真环境下汽车动力学与性能,汽车电子控制系统,智能辅助驾驶与主动安全系统,环境传感与感知,自动驾驶等技术和产品的研发,测试和验证。

PanoSim不仅包括复杂的车辆动力学模型,底盘(制动,转向和悬架),轮胎,驾驶员,动力总成(发动机和变速箱)等模型,还支持各种典型驱动型式和悬架形式的大,中,小型轿车的建模以及仿真分析。它提供了先进的三维数字虚拟试验场景建模与编辑功能,支持对道路及道路纹理,车道线,交通标识与设施,天气,夜景等汽车行驶环境的建模与编辑,为汽车智能行驶及环境传感与感知奠定了基础。基于几何模型与物理建模相结合的建模理念建立了高精度的像机模型与雷达模型,为汽车智能行驶环境传感与感知(包括车道线识别,障碍物识别,交通标识和信号检测,目标与障碍物检测,传感信息融合等)奠定了坚实的基础。采用最新计算机软件技术,用户界面全部图形化,操作简便,直观,清晰,不仅支持纯软件仿真,也支持实时硬件在环仿真和驾驶员在环模拟器仿真,以实现在实验室和虚拟环境下对汽车的高效,安全和数字化开发,旨在极大地降低汽车研发成本,缩短开发周期,提高研发质量和安全性,是现代汽车先进技术和产品开发所必备工具。在汽车研发前期(概念和技术设计阶段),PanoSim可以对整车系统和各子系统开展技术需求分析,技术性能指标确定,整车和子系统功能分解,设计和虚拟测试;在汽车研发的中期(原型样机设计阶段),PanoSim可以对整车系统和各子系统进行软硬件设计,算法开发,调试和初步标定以及虚拟测试;在汽车研发后期(原型样机改进定型阶段),PanoSim对整车系统和各个子系统进行功能,质量和可靠性等进行虚拟测试和验证。

经过团队多年的研发,PanoSim已经具备了良好的完整性和一致性,较高的模拟精度和置信度,较高的模拟和数值仿真效率以及友好和直观的用户图形界面。目前已经在北美世界性大型车企和国内多家央企中得到广泛应用,并受到高度评价。

在世界汽车产业120多年历史中,每一次产业转移和升级都与技术创新紧密相关。PanoSim这一具有完全自主知识产权和国际先进水平的产品和技术的推出不仅填补了我国在汽车研发领域高端工具软件的多项空白,也具备了与当今世界汽车智能化研发领域主流商业软件产品竞争的实力。相信将为提升我国汽车工业的自主创新能力和市场竞争力,为中国汽车从大国走向世界强国作出积极贡献。(王姗姗)

学科带头人:邓伟文教授,1963年生,博士,博导,国家“千人计划”特聘教授,吉林大学汽车研究院常务副院长。2010年短暂任职于香港汽车零部件研发中心代理主任,之前长期担任美国通用汽车公司全球科研与发展中心主任研究员,先后3次获最高科研成果奖,2次获最高科技发明创造奖。邓伟文教授长期在工业界和学术界从事车辆动力学及控制,模拟与仿真,汽车电动化与智能化等方面的学术研究与技术应用。申请或获批国内外发明专利近60项,在国内外高水平期刊杂志和学术会议上发表论文100多篇。目前担任“Inter. Journal of Vehicle Autonomous Systems”主编,“International Journal of Vehicle Design”副主编,以及国内外许多期刊杂志编委;曾任“IEEE Transactions on Vehicular Technology”副主编;长期担任IEEE国际运载工具技术年会“汽车电子”和“智能交通”等技术委员会主席,担任包括世界汽车工程联合会(FISITA)等在内的许多国内外学术会议或专业委员会主席等职。2014年“科学中国人”年度人物,2015年IEEE VTS学会Distinguished Lecturer;目前兼任中国仪器仪表学会智能车与机器人委员会副理事长,吉林省汽车电子技术咨询委员会主任等职。

网站精选
车市行情
Baidu