CN115782782A - 智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置及方法。该镜像数字孪生装置,用于对智能网联汽车的动力学行为进行镜像数字孪生,包括:数据采集模块、数据接口以及镜像数字孪生模块,其中,数据采集模块设置在智能网联汽车中,实时采集该智能网联汽车的包括车辆运动控制信号的车载网络数据,数据接口对车载网络数据进行处理得到车辆运动控制信号,并将该车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块,镜像数字孪生模块设有采用数字孪生技术搭建的并且与智能网联汽车及其动力学行为相匹配的虚拟车辆模型,显示虚拟车辆模型,并根据接收到的车辆运动控制信号实时更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆的实时动力学行为的镜像数字孪生。

Description

智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置及方法
技术领域
本发明属于智能网联汽车技术领域,特别涉及一种智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置及方法。
背景技术
随着智能网联汽车领域的快速发展,汽车为用户提供了更方便、更舒适的驾车体验。但在汽车迈向智能化、网联化之后,尤其是众多的网联接口,也给智能网联汽车带来了巨大的安全挑战。
数字孪生技术在智能网联汽车领域的应用,可以保障智能网联汽车的安全性,同时提高汽车设计、制造与调试的数字化和智能化。借助数字孪生技术,可以在虚拟空间中孪生出智能网联汽车实体的状态和动力学行为模型,实现整车的动力学行为在虚拟世界中的反馈,进而实现对智能网联汽车的远程监控、状态分析等,提高其安全系数,辅助智能网联汽车的设计、调试,并降低维护成本。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置及方法,能够在虚拟空间中孪生出智能网联汽车的物理动力学行为,从而实现对智能网联汽车的态势感知,以辅助车辆的设计、评估及运营状态监控。
本发明为了实现上述目的,采用了以下方案:
<方案一>
本发明提供一种智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,用于对智能网联汽车的动力学行为进行镜像数字孪生,具有这样的特征,包括:数据采集模块、数据接口以及镜像数字孪生模块,其中,数据采集模块设置在智能网联汽车中,实时采集该智能网联汽车的包括车辆运动控制信号的车载网络数据,数据接口对车载网络数据进行处理得到车辆运动控制信号,并将该车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块,镜像数字孪生模块设有采用数字孪生技术搭建的并且与智能网联汽车及其动力学行为相匹配的虚拟车辆模型,显示虚拟车辆模型,并根据接收到的车辆运动控制信号实时更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆的实时动力学行为的镜像数字孪生。
在本发明提供的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置中,还可以具有这样的特征:其中,数据接口还用于将从车载网络数据中得到的车辆运动控制信号作为历史车辆运动控制信号进行存储。
在本发明提供的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置中,还可以具有这样的特征:其中,数据接口将存储的历史车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块,镜像数字孪生模块显示虚拟车辆模型,并根据接收到的历史车辆运动控制信号更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆的历史动力学行为的镜像数字孪生。
在本发明提供的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置中,还可以具有这样的特征:其中,数据采集模块从智能网联汽车的车载总线上采集车辆网络数据。
在本发明提供的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置中,还可以具有这样的特征:其中,车辆运动控制信号包括纵向运动控制信号和横向运动控制信号,纵向运动控制信号包括驱动控制信号和制动控制信号,横向运动控制信号包括转向控制信号。
在本发明提供的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置中,还可以具有这样的特征:其中,驱动控制信号包括节气门开度控制信号,制动控制信号包括刹车踏板行程控制信号,转向控制信号包括转向轮转角控制信号。
在本发明提供的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置中,还可以具有这样的特征:其中,虚拟车辆模型是根据智能网联汽车的车辆基础数据搭建而成的,车辆基础数据包括整车机械参数、驱动***信息、制动***信息以及转向***信息。
在本发明提供的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置中,还可以具有这样的特征:还包括:车辆状态监控模块,用于对数据采集模块采集到的车载网络数据的流量进行实时监测,并在实时流量值超过预设浮动值生成包含车辆处于异常状态提示内容的警示信息。
<方案二>
本发明还提供了一种智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生方法,用于对智能网联汽车的动力学行为进行镜像数字孪生,具有这样的特征,包括以下步骤:
步骤S1,实时采集智能网联汽车的包括车辆运动控制信号的车载网络数据;
步骤S2,对车载网络数据进行处理得到车辆运动控制信号,并将该车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块;
步骤S3,显示采用数字孪生技术搭建的并且与智能网联汽车及其动力学行为相匹配的虚拟车辆模型,并根据接收到的车辆运动控制信号实时更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆的实时动力学行为的镜像数字孪生。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置及方法,因为数据采集模块实时采集该智能网联汽车的包括车辆运动控制信号的车载网络数据,数据接口对车载网络数据进行处理得到车辆运动控制信号并将该车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块,镜像数字孪生模块显示采用数字孪生技术搭建的并且与智能网联汽车及其动力学行为相匹配的虚拟车辆模型,并根据接收到的车辆运动控制信号实时更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆的实时动力学行为的镜像数字孪生,所以,本发明能够在虚拟空间中孪生出智能网联汽车的物理动力学行为,从而实现对智能网联汽车的实时态势感知,以辅助车辆的设计、评估及运营状态监控。
附图说明
图1是本发明的实施例中智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置的结构框图;以及
图2是本发明的实施例中智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置对智能网联汽车的动力学行为进行镜像数字孪生的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
<实施例>
参考图1,本实施例提供的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置100,用于对智能网联汽车200的动力学行为进行镜像数字孪生。该智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置100包括:数据采集模块10、数据接口20以及镜像数字孪生模块30。
数据采集模块10设置在智能网联汽车200中,用于从智能网联汽车200的车载总线上实时采集该智能网联汽车200的车载网络数据,该车载网络数据至少包括车辆运动控制信号。
车辆运动控制信号包括纵向运动控制信号和横向运动控制信号,纵向运动控制信号包括驱动控制信号和制动控制信号,横向运动控制信号包括转向控制信号。
在本实施例中,驱动控制信号包括但不限于节气门开度控制信号,制动控制信号包括但不限于刹车踏板行程控制信号,转向控制信号包括但不限于转向轮转角控制信号。
数据接口20用于对数据采集模块10采集到的车载网络数据进行处理得到车辆运动控制信号,并将该车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块30;还用于将从车载网络数据中得到的车辆运动控制信号作为历史车辆运动控制信号进行存储,并将存储的历史车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块30。
镜像数字孪生模块30设有与智能网联汽车200及其动力学行为相匹配的虚拟车辆模型,用于显示虚拟车辆模型,并根据接收到的车辆运动控制信号实时更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆200的实时动力学行为的镜像数字孪生;还用于显示虚拟车辆模型,并根据接收到的历史车辆运动控制信号更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆200的历史动力学行为的镜像数字孪生。
具体地,虚拟车辆模型是采用数字孪生技术并根据智能网联汽车200的车辆基础数据搭建而成的,其中,物理车辆基础数据包括整车机械参数、驱动***信息、制动***信息以及转向***信息。
相对应地,本发明还提供了与上述的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置100相对应的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生方法。如图2所示,该智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生方法对智能网联汽车200的动力学行为进行镜像数字孪生的动作流程,包括以下步骤:
步骤S1,使用数据采集模块10实时采集智能网联汽车200的包括车辆运动控制信号的车载网络数据。
具体地,数据采集模块10从智能网联汽车200的车载总线上实时采集上述的车载网络数据。
步骤S2,数据接口20对车载网络数据进行处理得到车辆运动控制信号,并将该车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块30。
步骤S3,镜像数字孪生模块30显示虚拟车辆模型,并根据接收到的车载运动控制信号实时更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆200的实时动力学行为的镜像数字孪生。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置及方法,因为数据采集模块实时采集该智能网联汽车的包括车辆运动控制信号的车载网络数据,数据接口对车载网络数据进行处理得到车辆运动控制信号并将该车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块,镜像数字孪生模块显示采用数字孪生技术搭建的并且与智能网联汽车及其动力学行为相匹配的虚拟车辆模型,并根据接收到的车辆运动控制信号实时更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆的实时动力学行为的镜像数字孪生,所以,本实施例能够在虚拟空间中孪生出智能网联汽车的物理动力学行为,从而实现对智能网联汽车的实时态势感知,以辅助车辆的设计、评估及运营状态监控。
另外,因为数据接口还能够将从车载网络数据中得到的车辆运动控制信号作为历史车辆运动控制信号进行存储,并将存储的历史车辆运动控制信号传输给镜像数字孪生模块,镜像数字孪生模块显示虚拟车辆模型,并根据接收到的历史车辆运动控制信号更新虚拟车辆模型,从而实现对智能网联车辆的历史动力学行为的镜像数字孪生,进而实现对智能网联汽车的历史态势感知,以便对智能网联车辆的历史状态进行分析,对辅助车辆的设计、评估及运营状态监控提供更加全面的支持。
<变形例>
本变形例是实施例的进一步改进,对于和实施例相同的结构,给予相同的符号,并省略相同的说明。
在本变形例中,智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置100还包括车辆状态监控模块。该车辆状态监测模块能够对数据采集模块10采集到的车载网络数据的流量进行实时监测,并在实时流量值超过预设浮动值时生成包含车辆处于异常状态提示内容的警示信息。
在本变形例中,因为还具有车辆状态监控模块,能够检测出智能网联汽车是否处于遭受攻击的异常状态或正常状态,用以调试或验证异常检测的策略,辅助入侵检测和防御***的设计与开发。
上述实施方式为本发明的优选案例,并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,用于对智能网联汽车的动力学行为进行镜像数字孪生,其特征在于,包括:
数据采集模块、数据接口以及镜像数字孪生模块,
其中,所述数据采集模块设置在所述智能网联汽车中,实时采集该智能网联汽车的包括车辆运动控制信号的车载网络数据,
所述数据接口对所述车载网络数据进行处理得到所述车辆运动控制信号,并将该车辆运动控制信号传输给所述镜像数字孪生模块,
所述镜像数字孪生模块设有采用数字孪生技术搭建的并且与所述智能网联汽车及其动力学行为相匹配的虚拟车辆模型,显示所述虚拟车辆模型,并根据接收到的所述车辆运动控制信号实时更新所述虚拟车辆模型,从而实现对所述智能网联车辆的实时动力学行为的镜像数字孪生。
2.根据权利要求1所述的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,其特征在于:
其中,所述数据接口还用于将从所述车载网络数据中得到的所述车辆运动控制信号作为历史车辆运动控制信号进行存储。
3.根据权利要求2所述的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,其特征在于:
其中,所述数据接口将存储的所述历史车辆运动控制信号传输给所述镜像数字孪生模块,
所述镜像数字孪生模块显示所述虚拟车辆模型,并根据接收到的所述历史车辆运动控制信号更新所述虚拟车辆模型,从而实现对所述智能网联车辆的历史动力学行为的镜像数字孪生。
4.根据权利要求1所述的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,其特征在于:
其中,所述数据采集模块从所述智能网联汽车的车载总线上采集所述车辆网络数据。
5.根据权利要求1所述的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,其特征在于:
其中,所述车辆运动控制信号包括纵向运动控制信号和横向运动控制信号,
所述纵向运动控制信号包括驱动控制信号和制动控制信号,
所述横向运动控制信号包括转向控制信号。
6.根据权利要求5所述的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,其特征在于:
其中,所述驱动控制信号包括节气门开度控制信号,
所述制动控制信号包括刹车踏板行程控制信号,
所述转向控制信号包括转向轮转角控制信号。
7.根据权利要求1所述的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,其特征在于:
其中,所述虚拟车辆模型是根据所述智能网联汽车的车辆基础数据搭建而成的,
所述车辆基础数据包括整车机械参数、驱动***信息、制动***信息以及转向***信息。
8.根据权利要求1所述的智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生装置,其特征在于,还包括:
车辆状态监控模块,用于对所述数据采集模块采集到的所述车载网络数据的流量进行实时监测,并在实时流量值超过预设浮动值生成包含车辆处于异常状态提示内容的警示信息。
9.一种智能网联汽车动力学行为的镜像数字孪生方法,用于对智能网联汽车的动力学行为进行镜像数字孪生,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,实时采集智能网联汽车的包括车辆运动控制信号的车载网络数据;
步骤S2,对所述车载网络数据进行处理得到所述车辆运动控制信号,并将该车辆运动控制信号传输给所述镜像数字孪生模块;
步骤S3,显示采用数字孪生技术搭建的并且与所述智能网联汽车及其动力学行为相匹配的虚拟车辆模型,并根据接收到的所述车辆运动控制信号实时更新所述虚拟车辆模型,从而实现对所述智能网联车辆的实时动力学行为的镜像数字孪生。
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