CN103198168A - 一种离线仿真方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离线仿真方法，包括将数据记录文件中的信号映射到仿真模型中的输入端口的映射步骤和对仿真环境进行配置的配置步骤。通过本发明可以快速方便地把数据导入模拟环境，避免反复多次的硬件在回路试验。

Description

一种离线仿真方法

技术领域

本发明涉及仿真技术，尤其涉及利用实车测试数据实现离线仿真的方法。

背景技术

现代汽车电控系统的功能复杂度越来越高，这使得基于模型的控制策略开发流程得到日益广泛的应用。控制策略开发流程包括需求定义、控制策略模型开发、策略仿真验证、实车标定等阶段。在上述各阶段中，控制策略模型是贯穿始终的核心元素，各个阶段均围绕其展开工作。相应地，作为控制策略模型输入输出接口和参与中间计算的各个信号量，在整个流程中同样具有非常一致的物理意义。

实车标定是控制策略开发流程的最后一个环节，在标定过程中会记录到大量的测试数据，对这些实车测试数据可以采用相关软件进行分析以实现发现问题、优化标定等目的。然而，在目前的开发过程中，上述流程仍存在一些不便之处。例如，如果在实车标定中的某种工况提出对控制策略的更改需求，策略的设计、修改和优化的过程常常是一个尝试修改、实车验证然后再修改、再验证，并如此反复多次的过程。这一过程会消耗大量的时间，从而降低了整个开发流程的效率。如果能在修改后立即在计算机上仿真复现问题工况，则能够提高效率。

此外，实车标定中发现问题的工况本身就经常不易复现，而由于数据记录设备软硬件能力的限制，往往无法记录下控制策略逻辑信号流的每个点。这样，后期分析只能通过外围数据进行，相对不易定位问题关键点，或者需要通过反复试验以期再次复现和记录。如果能通过外围数据在计算机上仿真复现控制器当时的计算过程，则有利于尽快解决问题。

再如，实车标定中为完成对某个功能的标定，常需要反复进行大量试验来尝试不同参数组合并优化，如果该优化过程能部分地通过离线仿真环境在计算机上实现，然后再进行实车验证，则能减少实车试验任务量，提高效率。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种离线仿真方法，包括将数据记录文件中的信号映射到仿真模型中的输入端口的映射步骤和对仿真环境进行配置的配置步骤，其中所述数据记录文件中记录的是车辆实际测得的数据。

根据本发明的一个方面的离线仿真方法，其中在映射步骤之前，还包括对数据记录文件中的数据进行解析的解析步骤。

根据本发明的一个方面的离线仿真方法还包括改变仿真模型的标定常数的步骤。

根据本发明的一个方面的离线仿真方法，其中对数据记录文件中的数据进行解析的解析步骤包括：通过数据插值将数据整理成统一的长度。

根据本发明的一个方面的离线仿真方法，其中数据插值包括采用最近点的方法。

根据本发明的一个方面的离线仿真方法，其中数据插值为线性插值。

根据本发明的一个方面的离线仿真方法，其中所述配置步骤包括设置仿真时间、仿真步长和仿真算法。

根据本发明的一个方面的离线仿真方法，其中仿真模型为Simulink模型。

根据本发明的一个方面的离线仿真方法，其中数据记录文件的格式为ETAS公司定义的通用数据文件格式、文本格式或者Excel列表格式。

附图说明

通过阅读以下详细说明，并参考附图，可以对本发明有一个更全面的了解。

附图中：

图1示出了一种离线仿真框图；

图2示出了具有文件格式转换模块的离线仿真框图；

图3示出了具有数据长度转换模块的离线仿真框图；

图4示出了具有数据文件解析模块的离线仿真框图；

图5示出了本发明和现有技术的对比。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明。需要注意的是，实施例中具体描述的特征不应都被理解为对实现本发明是必要的或者唯一的，本领域的人员能够理解这些特征可能是示例性的而非限定性的。

图1示出了本发明的一个实施例，用于离线仿真驾驶员急松制动的工况。模块101表示的是数据记录文件模块，其内容包括踏板值、电机转速等等，均为实车数据，即从实际运转的车辆上测得的数据。模块102为急松制动仿真模块，数据记录文件中的信号被映射到急松制动仿真模块的输入。这样，仿真的输出可以指导现实中的车辆的设置，而在该特定设置下测得的数据又作为输入被提供到仿真模块中。为了准确地识别上述工况，策略中涉及车速阈值、踏板值变化阈值，滤波时间常数等多个标定量。为了实现本发明的发明目的，即避免反复进行多次“策略再设计再修改再优化-实车验证”这一复杂和低效的过程，实际操作中，在实车上需要连续驾驶并尽量尝试不同的踏板工况，记录踏板值和电机转速。这样，在设置离线仿真环境后，在离线环境下可以方便地改变车速阈值、踏板值变化阈值，滤波时间常数等多个标定常数并观察仿真模块的输出，最终确定最优的标定参数。由于仿真模块使用的是实车数据，由此确定的标定参数可靠性很高，几乎不需要再重复工作。

图2示出了本发明的另外一个实施例。针对同样的离线仿真驾驶员急松制动的工况，模块201表示的是数据记录文件模块，其内容包括踏板值、电机转速等等。模块202为急松制动仿真模块，但其并不能直接以数据记录文件中的数据为输入。这是因为模块201中的多种数据记录并不是以模块202能够直接读取的格式记录的。这里不能直接读取的原因可能有多种，例如可能是因为模块202可能只能读取某一特定的文件格式，如ASCII文件，而模块201中记录的数据中至少一部分是由ASCII文件以外的其它文件格式记录的。常见的其它文件格式包括ETAS公司定义的通用数据文件格式(用标定软件INCA记录)，或自定义的Excel列表输入。为了解决上述文件格式匹配的问题，图2所示的实施例中包括文件格式转换模块203，其作用在于将仿真模块202所不能够直接读取的格式转换成其可以直接读取的格式。

图3示出了本发明的又一个实施例。针对同样的离线仿真驾驶员急松制动的工况，模块301表示的是数据记录文件模块，其内容包括踏板值、电机转速等等。模块302为急松制动仿真模块，但其也并不能直接以数据记录文件中的数据为输入，原因是模块302需要使用的是涉及多个物理量在相同的采样频率下的数据序列。而模块301中的各种数据是由不同的数据获取设备分别获取的，其采样频率一般是不相同的。这一问题可以通过对数据获取设备的改造而实现，特别是直接根据仿真模块的要求而对其进行的改造。但是作为一种更易于实现的方式，可以提供一种数据长度转换模块303，其可以针对已有的数据进行处理以模拟出统一采样率下的数据序列，或者说是具有统一(时间)长度的数据。这种处理可以通过数据插值来实现。对于枚举型和布尔型变量，其取值是非连续的，因此插值可以采用最近点方法，最近点可以固定地选取在时间序列上已有的最近的之前或之后的点，或者根据相距的时间距离动态地选取之前或者之后的最近点。而对于其它取值连续的变量，则可以采用线性插值方法。当然上述方法仅仅是作为示例，本领域的技术人员在本发明提供的插值方式的启发可以想到各种其它的插值方式，例如对于一些已知的呈现出明显的数据分布特征的量，可以采用各种非线性插值方法。

图4示出了本发明的又一个实施例。其中，模块401表示的是数据记录文件模块。模块402为仿真模块，而模块403表示的是数据文件解析模块，其包括图2和图3中所示的文件格式转换模块和数据长度转换模块的功能，也用于实现其它的数据转换功能以实现数据记录文件中的数据和仿真模块的输入要求之间的匹配。这里，模块402并不局限为仿真急松制动模块而可以是针对任何其它问题的仿真模块。

图5将本发明的实施例和现有技术进行了对比。图中上部的系统501表示的是现有技术，下部的系统502表示的本发明的实施例。现有技术中的仿真往往是着眼于对客观真实世界的模拟，其重点均在于建立合适的数学和物理模型，以使其对于输入能得到最拟真的响应。手段上采用硬件或者软件的方式实现。如图5所示，上部所表示的现有技术的仿真中，真实世界对仿真平台没有反馈。而如图5的下半部分所示，本发明着眼于采取某种优化的手段，将真实世界中采集的数据转移到仿真环境(例如Simulink仿真环境)，具体应用于计算、分析等，离线标定是其中一种应用。

虽然附图和前面的详述中介绍了本发明的优选实施方案和装置，但是应当理解的是，本发明并不局限于具体公布的实施方案，在不偏离权利要求规定的范围的前提下，仍然可以有多种的修改和变形。

Claims (9)

1.一种离线仿真方法，包括将数据记录文件中的信号映射到仿真模型中的输入端口的映射步骤和对仿真环境进行配置的配置步骤，其中所述数据记录文件中记录的是车辆实际测得的数据。

2.如权利要求1所述的离线仿真方法，其中在映射步骤之前，还包括对数据记录文件中的数据进行解析的解析步骤。

3.如权利要求1或2所述的离线仿真方法还包括改变仿真模型的标定常数的步骤。

4.如权利要求1或2所述的离线仿真方法，其中对数据记录文件中的数据进行解析的解析步骤包括：

通过数据插值将数据整理成统一的长度。

5.如权利要求4所述的离线仿真方法，其中数据插值包括采用最近点的方法。

6.如权利要求4所述的离线仿真方法，其中数据插值为线性插值。

7.如权利要求1或2所述的离线仿真方法，其中所述配置步骤包括设置仿真时间、仿真步长和仿真算法。

8.如权利要求1或2所述的离线仿真方法，其中仿真模型为Simulink模型。

9.如权利要求1或2所述的离线仿真方法，其中数据记录文件的格式为ETAS公司定义的通用数据文件格式、文本格式或者Excel列表格式。

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