CN109765800A - 一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，该车辆运行仿真计算系统的输入端连接Logitech G29驾驶模拟器；其中，该车辆运行仿真计算系统包括数据实时采集与存储子系统、车辆动力学实时解算子系统、系统仿真逻辑控制子系统和车辆运行参数动态输出子系统；本发明的系统相对同样车辆基本属性参数的CarSim车辆仿真系统得到的100km/h‑0km/h紧急制动对比实验，得到本研究所开发车辆运行仿真计算系统得到的制动时间与制动距离的相对误差分别为5.065％和8.314％，所开发系统与CarSim车辆仿真系统得到的结果具有较高的一致性，可以满足预期的功能要求。

Description

一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统

技术领域

本发明属于车辆与道路交通安全领域，涉及一种车辆运行仿真系统，具体涉及一种基于驾驶操作数据实时采集的仿真车辆运行计算系统。

背景技术

驾驶操作数据实时采集技术和车辆动态实时仿真技术是车辆运行仿真系统仿真实时性、高效性与精确性的基础。基于实时操作数据采集的车辆运行仿真系统现阶段已经普遍应用于驾驶培训、新车型开发、道路交通安全仿真等各型驾驶模拟器中。

目前厂商采用的数据采集卡大多针对于单一某一方面的信号数据采集，很少有公司能够提供软硬件相结合且专门用于汽车驾驶操作数据实时采集的数据采集卡，同时数据采集卡所使用的数据采集系统成本高昂，使一部分科研团体或个人难以接受。虽然基于单片机的数据采集系统成本相对前者较低，但存在开发周期长、储存用量有限、不利于用户对数据进行整体分析等缺点。汽车驾驶模拟器中开发型汽车驾驶模拟器主要服务于车企与研究机构，仿真度较高但价格高昂，而价格相对低廉的训练型汽车驾驶模拟器主要服务于驾驶操作培训及安全教育，仿真度难以达到科研技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统及实现方法，解决了现有的汽车驾驶操作数据实时采集存在数据单一、成本高的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，该车辆运行仿真计算系统的输入端连接Logitech G29驾驶模拟器；其中，该车辆运行仿真计算系统包括数据实时采集与存储子系统、车辆动力学实时解算子系统、系统仿真逻辑控制子系统和车辆运行参数动态输出子系统，其中，驾驶操作数据实时采集与存储子系统用于采集Logitech G29驾驶模拟器中各项模拟操作数据信息，并把采集到的数据信息传输到车辆动力学实时解算子系统；车辆动力学实时解算子系统用于实时计算出仿真过程中车辆运行的各项运动参数，并把计算所的数据信息传输到系统仿真逻辑控制子系统；系统仿真逻辑控制子系统用于将接收到的数据进行仿真模拟，并将模拟所得的数据信息传输到车辆运行参数动态输出子系统；车辆运行参数动态输出子系统用于将仿真过程中驾驶操作数据及车辆运行状态参数进行实时输出显示、保存与动态示意图。

优选地，驾驶操作数据实时采集与存储子系统包括驾驶操作数据实时采集与预处理模块和驾驶操作数据管理模块，其中，驾驶操作数据实时采集与预处理模块用于采集Logitech G29驾驶模拟器中的数据信息，并把采集到的数据进行预处理，之后传输到驾驶操作数据管理模块，驾驶操作数据管理模块将接收到的数据进行实时输出显示、保存及绘制曲线。

优选地，Logitech G29驾驶模拟器通过USB连接计算机，计算机通过DirectX SDK的DirectInput组件与该车辆运行仿真计算系统连接。

优选地，驾驶操作数据实时采集与预处理模块用于采集Logitech G29驾驶模拟器中的方向盘转角、制动踏板行程、油门踏板行程、离合器踏板行程、档位操纵杆以及点火开关状态，并对采集到的数据进行中值滤波预处理，得到转向盘转角、转向盘角速度、转向盘角加速度、加速踏板位移、加速踏板线速度、加速踏板线加速度、离合踏板位移、离合踏板线速度、离合踏板线加速度、制动踏板位移、制动踏板线速度和制动踏板线加速度。

优选地，车辆动力学实时解算子系统包括转向系模块、发动机模块、传动系模块、制动系模块、悬架模块、车身模块和轮胎地面力学模型解算模块，其中，

转向系模块用于通过所建立的转向系模型将采集到的驾驶模拟器的转向盘角位移参数θ转化为实际仿真车辆的前轮转角参数δ，具体地，所建立的转向系模型的数学表达式为式(1)：

δ＝θ/i_s0 (1)

其中，δ为前轮转角参数，deg；θ为方向盘角位移参数，deg；i_s0为转向系总角传动比；

发动机模块用于通过所建立的连续油门开度发动机扭矩输出计算模型将采集到的驾驶模拟器油门踏板行程x和点火开关状态转化为发动机的输出扭矩T_e1并将其传递到传动系，建立的连续油门开度发动机扭矩输出计算模型的数学表达式为式(6)：

T_e1＝156.7+0.06323n-(9.227e-06)n²-(7.013e-11)n³ (6)

其中，T_e1为发动机输出扭矩，N·m；n为发动机转速，r/min；

传动系模块用于根据采集到的驾驶模拟器离合踏板行程L_clu、挡位信息及发动机输出扭矩T_e1，通过所建立的传动系扭矩输出计算模型，得到输入到仿真车辆驱动轮的扭矩；其中，传动系扭矩输出计算模型的数学函数如式(9)：

T_reout＝T_Geoutgi_Regi_eRe (9)

其中，T_reout为传动系扭矩，N·m；i_Re为主减速器传动比；i_eRe为主减速器传动效率；

制动系模块用于根据采集到的驾驶模拟器制动踏板行程L_blu，通过所建立的制动系制动力矩计算模型，得到作用于仿真车辆各车轮的制动器制动力矩；其中，制动系制动力矩计算模型的数学表达式：

T_fbout＝T_boutgβ (11)

T_rbout＝T_boutg(1-β) (12)

其中，T_bout为整车制动器制动力矩，T_bmax为整车制动器最大制动力矩，L_blu为任意时刻制动踏板行程，BL_b1为制动踏板空行程，BL_bmax为制动踏板最大行程，T_fbout为前轴制动器制动力矩，T_rbout为后轴制动器制动力矩，β为制动器制动力分配系数；

车身模块用于根据悬架传递到车身的力，通过所建立的车身模型进行计算，得到车身质心在车辆坐标系下的姿态角和在地面坐标系下的速度等车辆瞬时运动状态信息；具体地：

首先，建立六自由度的车身动力学模型，采用SAE J1954规则规定的标准车辆坐标系X_BY_BZ_B，并假设车身为均匀刚体且左右对称，受力点为车身质心O_B，则各个参数关系如下式(13)：

其次，令车身质心O_B在地面固定坐标系下的绝对速度矢量和绝对角速度矢量分别为和则和在车身坐标系下的坐标分别为式(14)和式(15)：

接着，得到车身质心加速度在车辆固定坐标系X_BY_BZ_B中的坐标表达式为式(16)：

接着，根据达朗贝尔原理，且令车身质量为M_B，则得到如下方程式(17)：

接着，令车身绕X_B，Y_B，Z_B轴的转动惯量分别为I_Bx，I_By，I_Bz，则由欧拉动力学方程得到如下方程式(18)：

最后，根据上式(17)、(18)给出的六个方程和坐标系转换，求出车身质心在车辆坐标系和地面坐标系下的绝对加速度和角加速度，然后通过积分计算求得车身质心在车辆坐标系下的姿态角和在地面坐标系下的位置等车辆瞬时运动状态信息；

悬架模块利用悬架运动学模型构建车身与车轮间的运动约束关系；

轮胎地面力学模型解算模块采用Fiala轮胎模型计算得到车辆的位置和速度。

优选地，系统仿真逻辑控制子系统包括车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块、车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制；其中，所述车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块用于接收到的数据信息，以及对车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的模型参数进行初始化设置，进而确定车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的仿真顺序。

优选地，车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块的具体方法是：

首先，对车辆的基本属性参数进行初始化设置；

接着，读取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态；根据接收到的数据信息判断车辆点火开关是否打开，如点火开关打开，则根据获取的数据信息判断车辆是否起步；若点火开关未打开，则继续获取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态，同时，通过姿态变化仿真逻辑流程控制对车辆进行车身姿态仿真模拟；若车辆已起步，则通过车辆起步工况仿真逻辑流程控制对车辆进行起步工况仿真模拟；若车辆未起步，则通过车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制对车辆进行行驶工况仿真模拟；

接着，将车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的仿真结果输出，并保存车辆行驶状态参数；

接着，根据输出的仿真结果判断车辆的车速，若车速等于0，则仿真结束，若车速不等于0，则继续获取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态，判断车辆是否起步，直至车速等于0为止。

优选地，所述车辆起步工况仿真逻辑流程控制模块用于对车辆起步过程进行仿真模拟，具体方法是：S1，获取车辆动力学实时解算子系统输出的同一周期内的油门、离合和挡位的驾驶操作数据；

S2，根据接收到的数据信息断离合器分离的状态，其中，若离合器未分离，则进入S3；若离合器分离，则进入S4；

S3,计算此时空挡发动机的转速后，再次获取油门、离合和挡位的驾驶操作数据；

S4,判断此时变速器是否挂挡，若处于空挡状态时，则进入S3；若处于挂挡状态时，则进入S5；

S5，再次获取油门、离合和挡位的驾驶操作数据，根据获取的数据信息计算发动机此时的输出扭矩和传动系输出扭矩，进而计算车辆的加速度，从而得到下一周期初始车速、离合器从动盘的转速；

S6，判断发动机转速是否等于离合器从动盘转速，若发动机转速不等于离合器从动盘转速，则进入S5；若发动机转速等于离合器从动盘转速，则计算下一周期初始发动机转速，进而判断发动机转速是否小于怠速时的转速，若发动机转速小于怠速时的转速，则发动机熄火仿真结束；反之，则起步过程结束。

优选地，所述车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制模块用于对正常车辆变速行驶过程进行仿真模拟，具体地：S1，获取车辆动力学实时解算子系统输出的同一周期内的变速器的驾驶操作数据；

S2，根据S1获取的数据判断变速器是否处于空挡，其中，若变速器处于空挡，则进入S3；反之，则进入S4；

S3，计算空挡发动机转速，进而计算车辆的绝对加速度，之后进入S6；

S4，根据上一周期末的速度和当前挡位计算发动机转速，进而计算车辆绝对加速度，之后进入S6；

S5，根据获取的方向盘的转角计算前轮转角；

S6，根据上述所得的车辆绝对加速度、前轮转角，以及上一周期末的车速和位置计算本周期末的车速和位置；并对本周期末的车速进行判断，其中，若车速小于0时，则将车速置0，并进入S7；反之，则直接进入S7；

S7，根据S2对变速器的判断，其中，若变速器处于空挡时，则判断此时车速，并进入S8；反之，则判断离合器是否分离，并进入S9；

S8，若此时的车速小于0.01，则将车速置0，并进入S10；反之，则直接进入S12；

S9，若离合器处于分离状态，则进入S8；反之，则保持此时的车速与发动机间的比例关系，之后判断是否踩下制动，并进入S10；

S10，若踩下制动，则根据此时的车速计算发动机的转速，并判断此时的发动机转速，进入S11；反之，则进入S12；

S11，若发动机的转速小于怠速，则发动机熄火，仿真结束；反之，则进入S12；

S12，输出并保存本仿真周期末的速度、位置参数，并进入S1。

优选地，所述车辆姿态变化仿真逻辑流程控制模块用于对正常车辆行驶过程中车身姿态变化进行仿真模拟，具体地：

S1，设定及初始化车辆基本属性参数，并输入仿真时间记录量TIME＝0；

S2，读取驾驶操作数据周期性开始循环，并判断点火开关是否打开，其中，若点火开关未打开，则循环结束；反之，则判断车辆是否起步，并进入S3；

S3，若车辆未起步，则通过车辆动力学模型解算得到本循环周期的车身加速度和角加速度值，接着，用改良欧拉法计算得到本循环周期末的车身姿态参数，之后判断车辆是否停车，并进入S5；反之，则判断TIME是否等于0，并进入S4；

S4，若TIME＝0，则得到侧偏角＝0、俯仰角＝0和横摆角速度＝0，接着进入S2；反之，通过车辆动力学模型解算得到本循环周期的车身加速度和角加速度值，接着，用改良欧拉法计算得到本循环周期末的车身姿态参数，之后判断车辆是否停车，并进入S5；

S5，若停车，则仿真结束，反之，则输入TIME＝TIME+仿真周期，然后进入S2，继续循环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，反应快速、精确度高、操作方便、硬件系统要求低、成本低廉、通用性好，可较好的满足一般性科研团体或机构对道路交通安全仿真领域的需求，为道路交通安全领域的研究提供帮助，具有明显的行业共性和社会公益性。本发明的系统相对同样车辆基本属性参数的CarSim车辆仿真系统得到的100km/h-0km/h紧急制动对比实验，得到本研究所开发车辆运行仿真计算系统得到的制动时间与制动距离的相对误差分别为5.065％和8.314％，所开发系统与CarSim车辆仿真系统得到的结果具有较高的一致性，可以满足预期的功能要求。

附图说明

图1是实时仿真操作信号传递流程示意图；

图2是基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算实现方法流程示意图；

图3是车辆动力学实时解算流程示意图；

图4是转向系解算流程示意图；

图5是发动机解算流程示意图；

图6是传动系解算流程示意图；

图7是制动系解算流程示意图；

图8是车身受力分析图；

图9是车辆悬架运动约束分析图；

图10是车辆运行仿真整体逻辑流程示意图；

图11是车辆起步工况仿真逻辑流程示意图；

图12是车辆变速行驶工况仿真逻辑流程；

图13是车身姿态仿真逻辑流程示意图；

图14是仿真试验车辆运动状态参数动态输出图；

图15是仿真车辆运动状态实时解算数据存储TXT文档图；

图16是整车动力学模型循环求解过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其中，该车辆运行仿真计算系统为输出端，其输入端连接Logitech G29驾驶模拟器。

包括驾驶操作数据实时采集与存储子系统、车辆动力学实时解算子系统、系统仿真逻辑控制子系统和车辆运行参数动态输出子系统，其中，

驾驶操作数据实时采集与存储子系统用于采集Logitech G29驾驶模拟器中各项模拟操作数据信息，并把采集到的数据信息传输到车辆动力学实时解算子系统；

车辆动力学实时解算子系统用于实时计算出仿真过程中车辆运行的各项运动参数，并把计算所得的数据信息传输到系统仿真逻辑控制子系统；

系统仿真逻辑控制子系统根据接收的数据信息进行仿真同一周期的车辆姿态、位置、速度及加速度数据信息，并把仿真所得的数据信息传输到车辆运行参数动态输出子系统；

车辆运行参数动态输出子系统用于将仿真过程中驾驶操作数据及车辆运行状态参数进行实时输出显示、保存与动态示意图。

驾驶操作数据实时采集与存储子系统包括驾驶操作模块、驾驶操作数据实时采集与预处理模块和驾驶操作数据管理模块，其中，

驾驶操作数据实时采集与预处理模块用于采集驾驶操作模块中的数据信息，并把采集到的数据进行预处理，之后传输到驾驶操作数据管理模块，驾驶操作数据管理模块将接收到的数据进行实时输出显示、保存及绘制曲线。

驾驶操作模块为Logitech G29驾驶模拟器，包括转向盘、加速踏板、离合踏板、制动踏板、档位操作杆和点火开关操作按钮。

驾驶操作数据实时采集与预处理模块用于采集转向盘、加速踏板、离合踏板、制动踏板、档位操作杆和点火开关操作按钮的状态信息，并对接收到的信息进行中值滤波预处理，之后把预处理后得到的数据信息传输到驾驶操作数据管理模块。

驾驶操作数据实时采集与预处理模块进行数据采集时的具体方法是：

首先，将Logitech G29驾驶模拟器通过USB连接线接入载有基于MicrosoftVisual C++6.0平台开发的车辆运行仿真计算系统的计算机上；该计算机通过DirectX SDK的DirectInput组件与该车辆运行仿真计算系统连接；

然后，通过Logitech驱动软件对驾驶模拟器的基本参数进行调校，其中，方向盘转角自动回正；

接着，设置DirectX SDK的DirectInput组件；

最后，对驾驶模拟器中方向盘转角、制动踏板行程、油门踏板行程、离合器踏板行程、档位操纵杆以及点火开关状态进行实时数据采集。

驾驶操作数据实时采集与预处理模块对采集到的数据进行预处理的具体方法是：

驾驶操作数据实时采集与预处理模块对所采集到的方向盘转角、制动踏板行程、油门踏板行程、离合器踏板行程、档位操纵杆以及点火开关状态进行中值滤波预处理，得到转向盘转角、转向盘角速度、转向盘角加速度、加速踏板位移、加速踏板线速度、加速踏板线加速度、离合踏板位移、离合踏板线速度、离合踏板线加速度、制动踏板位移、制动踏板线速度和制动踏板线加速度。

车辆动力学实时解算子系统计算仿真过程中车辆运行的各项运动参数的具体方法是：

通过所获取的实时驾驶操作参数数据及对仿真车辆基本属性参数的设置，根据所建立的仿真车辆各个子系统模块的解算，得到车辆各子系统的实时运行状态，初步实现车辆运行状态的求解；其中，

如图3所示，车辆动力学实时解算子系统包括转向系模块、发动机模块、传动系模块、制动系模块、悬架模块、车身模块和轮胎地面力学模型解算模块，其中，

转向系模块用于通过所建立的转向系模型将采集到的驾驶模拟器的转向盘角位移参数θ转化为实际仿真车辆的前轮转角参数δ，解算流程如图4所示。本系统将其简化为完全刚性系统，即认为转向系角传动比为定值，在取得转向盘转角后通过直接除以转向系角传动比便可得到前轮转角的数值，因此，所建立的转向系模型的数学表达式为式(1)：

δ＝θ/i_s0 (1)

其中，δ为前轮转角参数，deg；θ为方向盘角位移参数，deg；i_s0为转向系总角传动比。

发动机模块用于通过所建立的连续油门开度发动机扭矩输出计算模型将采集到的驾驶模拟器油门踏板行程x和点火开关状态转化为发动机的输出扭矩并将其传递到传动系，建立的连续油门开度发动机扭矩输出计算模型的数学表达式为式(6)，其中，式(6)解算流程如图5所示，

首先，获取某型汽油发动机在不同的负荷率条件下，同一转速对应不同的输出扭矩，实施例，如下表1所示，结合最小二乘法构造多项式拟合发动机的稳态转矩与转速之间的曲线，其计算如公式(2)所示；

表1某型汽油发动机实测实验部分数据

其次，由发动机的稳态转矩与转速之间的曲线得到相应的拟合函数，如式(3)所示；

接着，根据步骤一中所得的现有数据代入正规方程组(4)中求解。得到拟合系数a₀＝1.567、a₁＝0.06323、a₂＝-9.227e-06、a₃＝-7.013e-11。

接着，将拟合系数a₀＝1.567、a₁＝0.06323、a₂＝-9.227e-06、a₃＝-7.013e-11代入式(3)，可得拟合式(5)；

接着，进而得到油门开度为100％时发动机稳态输出扭矩T与转速n的函数拟合关系为式(6)。

同理，应用相同方法可以得到该型发动机其余85％、70％、50％、35％、20％、0％油门开度时发动机输出扭矩与转速间的函数拟合关系，求得上述不同油门开度条件下拟合函数的拟合系数如下表2所示：

表2不同油门开度下发动机输出扭矩与转速拟合函数拟合系数

M_e＝a₀+a₁·n+a₂·n²+a₃·n³ (2)

式中：M_e为发动机输出扭矩，N·m；n为发动机转速，r/min；a_i为扭矩与转速关系拟合系数(i＝0,1,2,3)；

y＝a₀+a₁·x+a₂·x²+a₃·x³ (3)

y＝156.7+0.06323x-(9.227e-06)x²-(7.013e-11)x³ (5)

T_e1＝156.7+0.06323n-(9.227e-06)n²-(7.013e-11)n³ (6)

式中：T_e1为发动机输出扭矩，N·m；n为发动机转速，r/min。

传动系模块用于根据采集到的驾驶模拟器离合踏板行程L_clu、挡位信息及发动机输出扭矩T_e1，通过所建立的传动系扭矩输出计算模型及解算流程，得到输入到仿真车辆驱动轮的扭矩，其流程示意如图6所示，具体地：

离合踏板行程L_clu和离合器扭矩之间的计算模型的数学表达式如下式(7)所示：

式中：L_clu为表示离合器任意时刻踏板行程；CL_c1为离合器刚开始分离时踏板行程；CL_c2为离合器彻底分离时踏板行程；CL_max为离合器踏板最大行程，N·m；T_ccan为离合器可传递的静态扭矩，N·m；T_cmax为离合器能传递的最大打滑扭矩，T_emax为发动机输出最大扭矩，也可用离合器扭矩储备系数β与发动机最大扭矩的乘积表示，N·m；

本发明建模过程中所选车型变速器包含五个前进挡和一个倒挡，各挡传动比为：i₁、i₂、i₃、i₄、i₅、i_R，传动效率为i_e1、i_e2、i_e3、i_e4、i_e5、i_eR，根据上述假设则变速器和各挡位之间的传递扭矩关系函数如式(8)所示

T_Geout＝T_coutgi_ggi_e (8)

式中：T_Geout为变速器输出扭矩，N·m；i_g为变速器各挡传动比，i_g＝i₁、i₂、i₃、i₄、i₅、i_R；i_e为变速器各挡传递效率，i_e＝i_e1、i_e2、i_e3、i_e4、i_e5、i_eR；

同样根据上述假设得到传动系扭矩输出关系函数如式(9)：

T_reout＝T_Geoutgi_Regi_eRe (9)

式中：T_reout为传动系扭矩，N·m；i_Re为主减速器传动比；i_eRe为主减速器传动效率。

制动系模块用于根据采集到的驾驶模拟器制动踏板行程L_blu，通过所建立的制动系制动力矩计算模型及解算流程，得到作用于仿真车辆各车轮的制动器制动力矩，其解算流程示意图如图7所示，本发明建立的制动踏板行程与制动器力矩的关系函数如式(10)(11)(12)所示。

T_fbout＝T_boutgβ (11)

T_rbout＝T_boutg(1-β) (12)

其中，T_bout为整车制动器制动力矩，T_bmax为整车制动器最大制动力矩，L_blu为任意时刻制动踏板行程，BL_b1为制动踏板空行程，BL_bmax为制动踏板最大行程，T_fbout为前轴制动器制动力矩，T_rbout为后轴制动器制动力矩，β为制动器制动力分配系数。

车身模块用于根据悬架传递到车身的力，通过所建立的车身模型的实时解算，便可得到车身质心在车辆坐标系下的姿态角和在地面坐标系下的速度等车辆瞬时运动状态信息。本发明建立了六自由度车身动力学模型，并假设车身为均匀刚体且左右对称，受力点假设在车身质心处，以车身质心为研究对象对车身运动状态进行分析，其受力分析如图8所示。图中O_B点为车身质心，车辆固定坐标系X_BY_BZ_B：该坐标系采用SAE J1954规则规定的标准车辆坐标系，该坐标系原点O_B固结于车辆质心，X_B轴与地面平行指向车辆前方，Y_B轴和Z_B轴遵循右手定则分别指向驾驶员左侧和指向上方，该坐标系常用于车身运动状态的描述，F_Bx为指向X_B轴的力，F_By为指向Y_B轴的力，F_Bz为指向Z_B轴的力，M_Bx为绕X_B轴的力矩，M_By为绕Y_B轴的力矩，M_Bz为绕Z_B轴的力矩，且各个参数关系如下式(13)。

为方便对车身运动状态进行描述，令车身质心在地面固定坐标系下的绝对速度矢量和绝对角速度矢量分别为和令和在车身坐标系下的坐标分别为式(14)和式(15)。

则可得到车身质心加速度在车辆固定坐标系X_BY_BZ_B中的坐标表达式为式(16)。

由达朗贝尔原理可知，在车身系统内，任意时刻作用在车身上的主动力、惯性力与约束力总和为零，令车身质量为M_B，则可以得到如下方程式(17)。

令车身绕X_B，Y_B，Z_B轴的转动惯量分别为I_Bx，I_By，I_Bz，则由欧拉动力学方程可以得到如下方程式(18)。

根据上式(17)、(18)给出的六个方程和坐标系转换即可求出车身质心在车辆坐标系和地面坐标系下的绝对加速度和角加速度，然后通过积分计算便可求得车身质心在车辆坐标系下的姿态角和在地面坐标系下的位置等车辆瞬时运动状态信息。

悬架模块用于构建车身与车轮间的运动约束关系，即根据车身运动状态信息得到车轮的运动状态参数。本发明仅考虑悬架的空间位置随时间变化的几何特性，不考虑其具体运动的内在原因，且假设悬架只具有沿车辆坐标系Z_B轴方向一个自由度，图9为车辆悬架运动约束简图。本发明采用悬架运动学模型，图9中O_F为地面固定坐标系原点，O_B为车身坐标系原点(质心)，O_Wi(i＝1,2,3,4)为车轮坐标系原点(轮心)。令车身质心点的速度和角速度在车辆坐标系X_BY_BZ_B各轴上的分量分别为(V_Bx，V_By，V_Bz)、(ω_Bx，ω_By，ω_Bz)，然后根据悬架运动学模型求解其轮心速度和角速度在左前轮坐标系X_W1Y_W1Z_W1各轴上的分量(V_Bx1，V_By1，V_Bz1)、(ω_Bx1，ω_By1，ω_Bz1)的约束关系及其对应的加速度和角加度的约束关系。

轮胎地面力学模型解算模块用于根据作用于车轮的制动器制动力矩、驱动力、路面条件和车辆其他特征参数通过计算求得作用在轮胎上的纵向力和横向力，结合前轮转角，便可得到仿真车辆的绝对加速度和角加速度，进而得到车辆的位置和速度等参数，本发明采用Fiala轮胎模型。

系统仿真逻辑控制子系统包括车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块、车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制；其中，所述车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块用于接收到的数据信息，以及对车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的模型参数进行初始化设置，进而确定车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的仿真顺序。

如图10所示，车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块的具体方法是：

首先，对车辆的基本属性参数进行初始化设置，如见下表3：

表3

接着，读取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态；根据接收到的数据信息判断车辆点火开关是否打开，如点火开关打开，则根据获取的数据信息判断车辆是否起步；若点火开关未打开，则继续获取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态，同时，通过姿态变化仿真逻辑流程控制对车辆进行车身姿态仿真模拟；若车辆已起步，则通过车辆起步工况仿真逻辑流程控制对车辆进行起步工况仿真模拟；若车辆未起步，则通过车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制对车辆进行行驶工况仿真模拟；

接着，将车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的仿真结果输出，并保存车辆行驶状态参数；

接着，根据输出的仿真结果判断车辆的车速，若车速等于0，则仿真结束，若车速不等于0，则继续获取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态，判断车辆是否起步，直至车速等于0为止。

所述车辆起步工况仿真逻辑流程控制模块用于对车辆起步过程进行仿真模拟，具体方法是：

汽车正常起步时，随着离合器踏板的逐渐抬起，离合器主、从动盘开始结合，离合器从动盘输出扭矩逐渐增大，当传递到车轮上的驱动力大于车辆的行驶阻力时，车辆速度随之开始增加，当离合器从动盘转速等于发动机转速时，则认为启动过程结束。

如图11所示，S1，获取车辆动力学实时解算子系统输出的同一周期内的油门、离合和挡位的驾驶操作数据；

S2，根据接收到的数据信息断离合器分离的状态，其中，若离合器未分离，则进入S3；若离合器分离，则进入S4；

S3,计算此时空挡发动机的转速后，再次获取油门、离合和挡位的驾驶操作数据；

S4,判断此时变速器是否挂挡，若处于空挡状态时，则进入S3；若处于挂挡状态时，则进入S5；

S5，再次获取油门、离合和挡位的驾驶操作数据，根据获取的数据信息计算发动机此时的输出扭矩和传动系输出扭矩，进而计算车辆的加速度，从而得到下一周期初始车速、离合器从动盘的转速；

S6，判断发动机转速是否等于离合器从动盘转速，若发动机转速不等于离合器从动盘转速，则进入S5；若发动机转速等于离合器从动盘转速，则计算下一周期初始发动机转速，进而判断发动机转速是否小于怠速时的转速，若发动机转速小于怠速时的转速，则发动机熄火仿真结束；反之，则起步过程结束。

所述车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制模块用于对正常车辆变速行驶过程进行仿真模拟。车辆顺利起步后，驾驶员便会根据实际需要通过加速、制动、换挡等操作对车速进行控制。汽车行驶过程中的速度、加速度及在地面坐标系上的位置参数是描述实际车辆运动状态的重要参数，为在仿真过程中实时获取这些参数，仿真程序在每个仿真周期内读取驾驶员的操作信息后，通过模型计算得到本仿真周期内的加速度信息，然后基于上一仿真周期得到的车辆状态参数应用改良欧拉法计算出本仿真周期末的车辆状态参数信息。在制动过程仿真中，由于模型输入的制动力矩在车辆停止后仍在起作用，所以要对下一仿真周期的起始车速进行判断，若速度值小于零，则将其置为零；若在制动过程中未踩下离合踏板且挡位未置为空挡，则需根据车速及挡位信息反算发动机转速，若发动机转速小于怠速，则认为发动机熄火，仿真结束，其车辆变速行驶工况仿真逻辑流程示意图如图12所示，具体地：

S1，获取车辆动力学实时解算子系统输出的同一周期内的变速器的驾驶操作数据；

S2，根据S1获取的数据判断变速器是否处于空挡，其中，若变速器处于空挡，则进入S3；反之，则进入S4；

S3，计算空挡发动机转速，进而计算车辆的绝对加速度，之后进入S6；

S4，根据上一周期末的速度和当前挡位计算发动机转速，进而计算车辆绝对加速度，之后进入S6；

S5，根据获取的方向盘的转角计算前轮转角；

S6，根据上述所得的车辆绝对加速度、前轮转角，以及上一周期末的车速和位置计算本周期末的车速和位置；并对本周期末的车速进行判断，其中，若车速小于0时，则将车速置0，并进入S7；反之，则直接进入S7；

S7，根据S2对变速器的判断，其中，若变速器处于空挡时，则判断此时车速，并进入S8；反之，则判断离合器是否分离，并进入S9；

S8，若此时的车速小于0.01，则将车速置0，并进入S10；反之，则直接进入S12；

S9，若离合器处于分离状态，则进入S8；反之，则保持此时的车速与发动机间的比例关系，之后判断是否踩下制动，并进入S10；

S10，若踩下制动，则根据此时的车速计算发动机的转速，并判断此时的发动机转速，进入S11；反之，则进入S12；

S11，若发动机的转速小于怠速，则发动机熄火，仿真结束；反之，则进入S12；

S12，输出并保存本仿真周期末的速度、位置参数，并进入S1。

所述车辆姿态变化仿真逻辑流程控制模块用于对正常车辆行驶过程中车身姿态变化进行仿真模拟。车辆在实际行驶过程中其车身姿态受行驶时所处路面地形状况、前轮转角、车辆自身的加速度及角加速度等诸多因素的影响，鉴于本文所述研究提供一种满足一般科研精度要求的主要应用于道路交通安全仿真等领域的车辆运行仿真系统，故在对车身姿态变化进行仿真时，认为道路干燥平整而仅考虑车辆自身属性对其的影响。本文仿真研究的车身姿态参数主要有车身侧倾角、俯仰角和横摆角速度，并在车辆坐标系X_BY_BZ_B中对其大小进行描述。仿真车辆车身姿态求解逻辑流程如图13所示，具体地：

S1，设定及初始化车辆基本属性参数，并输入仿真时间记录量TIME＝0；

S2，读取驾驶操作数据周期性开始循环，并判断点火开关是否打开，其中，若点火开关未打开，则循环结束；反之，则判断车辆是否起步，并进入S3；

S3，若车辆未起步，则通过车辆动力学模型解算得到本循环周期的车身加速度和角加速度值，接着，用改良欧拉法计算得到本循环周期末的车身姿态参数，之后判断车辆是否停车，并进入S5；反之，则判断TIME是否等于0，并进入S4；

S4，若TIME＝0，则得到侧偏角＝0、俯仰角＝0和横摆角速度＝0，接着进入S2；反之，通过车辆动力学模型解算得到本循环周期的车身加速度和角加速度值，接着，用改良欧拉法计算得到本循环周期末的车身姿态参数，之后判断车辆是否停车，并进入S5；

S5，若停车，则仿真结束，反之，则输入TIME＝TIME+仿真周期，然后进入S2，继续循环。

车辆运行参数动态输出子系统：

通过对驾驶操作数据实时采集、解算以及逻辑流程控制，实现对车辆运行参数的动态输出，其中，包括驾驶员实时操作数据显示模块、车辆动力学动态仿数据显示模块和车辆行驶轨迹显示模块，具体操作参数图形输出控制如图14所示，界面左侧的操作数据与车辆运动状态参数动态显示区显示的是仿真结束时刻的驾驶操作数据和车辆运动状态参数，右侧的车辆运动状态动态图形显示区显示的是整个复合工况仿真试验过程中仿真车辆的行驶轨迹、姿态、速度和加速度随时间的变化情况。

车辆运行参数存储

通过Access数据库对数据存储，对上述实时采集数据以及车辆运行仿真计算系统实时解算出的仿真车辆实时运动状态参数进行存储并以txt文本格式进行数据输出，如图15所示。

本发明提供的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，具体流程如图16所示：

车辆运行仿真程序启动后，首先，对仿真车辆各子系统参数信息进行初始化；然后，驾驶操作信息采集程序通过人机交互接口将驾驶员的操作信息传入到车辆动力学实时解算子系统；其中，发动机和传动系模型根据油门踏板行程、离合踏板行程和挡位信息将扭矩和转速传入到驱动轮；转向系模型通过对方向盘角位移的实时响应实现前轮转角的实时输出；制动系模型根据制动踏板行程的不同，将产生的制动器制动力矩作用于车轮；然后结合路面和车辆的一些特征参数便可得到车轮运动状态和Fiala轮胎模型的输入参数，便可求得作用在轮胎上的纵向力和横向力，进而得到车辆的绝对加速度和角加速度，同时这些力通过悬架最终传至车身，通过对车身动力学方程的求解便可得到车身侧倾角、俯仰角、横摆角速度等瞬时运动状态信息；在对车身引起的悬架运动和车轮受力进行分析，便可求得车轮的运动状态信息。

本发明的系统反应快速、精确度高、操作方便、硬件系统要求低、成本低廉、通用性好，可较好的满足一般性科研团体或机构对道路交通安全仿真领域的需求，为道路交通安全领域的研究提供帮助，具有明显的行业共性和社会公益性。本发明的系统相对同样车辆基本属性参数的CarSim车辆仿真系统得到的100km/h-0km/h紧急制动对比实验，得到本研究所开发车辆运行仿真计算系统得到的制动时间与制动距离的相对误差分别为5.065％和8.314％，所开发系统与CarSim车辆仿真系统得到的结果具有较高的一致性，可以满足预期的功能要求。

本系统层次分明，操作简单，不要求使用人具备较高的专业技术水平，使用本发明能够为道路交通安全领域的研究提供较大的帮助。

Claims (10)

1.一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，该车辆运行仿真计算系统的输入端连接Logitech G29驾驶模拟器；其中，该车辆运行仿真计算系统包括数据实时采集与存储子系统、车辆动力学实时解算子系统、系统仿真逻辑控制子系统和车辆运行参数动态输出子系统，其中，驾驶操作数据实时采集与存储子系统用于采集Logitech G29驾驶模拟器中各项模拟操作数据信息，并把采集到的数据信息传输到车辆动力学实时解算子系统；车辆动力学实时解算子系统用于实时计算出仿真过程中车辆运行的各项运动参数，并把计算所的数据信息传输到系统仿真逻辑控制子系统；系统仿真逻辑控制子系统用于将接收到的数据进行仿真模拟，并将模拟所得的数据信息传输到车辆运行参数动态输出子系统；车辆运行参数动态输出子系统用于将仿真过程中驾驶操作数据及车辆运行状态参数进行实时输出显示、保存与动态示意图。

2.根据权利要求1所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，驾驶操作数据实时采集与存储子系统包括驾驶操作数据实时采集与预处理模块和驾驶操作数据管理模块，其中，驾驶操作数据实时采集与预处理模块用于采集Logitech G29驾驶模拟器中的数据信息，并把采集到的数据进行预处理，之后传输到驾驶操作数据管理模块，驾驶操作数据管理模块将接收到的数据进行实时输出显示、保存及绘制曲线。

3.根据权利要求1所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，Logitech G29驾驶模拟器通过USB连接计算机，计算机通过DirectX SDK的DirectInput组件与该车辆运行仿真计算系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，驾驶操作数据实时采集与预处理模块用于采集Logitech G29驾驶模拟器中的方向盘转角、制动踏板行程、油门踏板行程、离合器踏板行程、档位操纵杆以及点火开关状态，并对采集到的数据进行中值滤波预处理，得到转向盘转角、转向盘角速度、转向盘角加速度、加速踏板位移、加速踏板线速度、加速踏板线加速度、离合踏板位移、离合踏板线速度、离合踏板线加速度、制动踏板位移、制动踏板线速度和制动踏板线加速度。

5.根据权利要求1所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，车辆动力学实时解算子系统包括转向系模块、发动机模块、传动系模块、制动系模块、悬架模块、车身模块和轮胎地面力学模型解算模块，其中，

转向系模块用于通过所建立的转向系模型将采集到的驾驶模拟器的转向盘角位移参数θ转化为实际仿真车辆的前轮转角参数δ，具体地，所建立的转向系模型的数学表达式为式(1)：

δ＝θ/i_s0 (1)

其中，δ为前轮转角参数，deg；θ为方向盘角位移参数，deg；i_s0为转向系总角传动比；

发动机模块用于通过所建立的连续油门开度发动机扭矩输出计算模型将采集到的驾驶模拟器油门踏板行程x和点火开关状态转化为发动机的输出扭矩T_e1并将其传递到传动系，建立的连续油门开度发动机扭矩输出计算模型的数学表达式为式(6)：

T_e1＝156.7+0.06323n-(9.227e-06)n²-(7.013e-11)n³ (6)

其中，T_e1为发动机输出扭矩，N·m；n为发动机转速，r/min；

传动系模块用于根据采集到的驾驶模拟器离合踏板行程L_clu、挡位信息及发动机输出扭矩T_e1，通过所建立的传动系扭矩输出计算模型，得到输入到仿真车辆驱动轮的扭矩；其中，传动系扭矩输出计算模型的数学函数如式(9)：

T_reout＝T_Geoutgi_Regi_eRe (9)

其中，T_reout为传动系扭矩，N·m；i_Re为主减速器传动比；i_eRe为主减速器传动效率；T_Geout为变速器输出扭矩；

制动系模块用于根据采集到的驾驶模拟器制动踏板行程L_blu，通过所建立的制动系制动力矩计算模型，得到作用于仿真车辆各车轮的制动器制动力矩；其中，制动系制动力矩计算模型的数学表达式：

T_fbout＝T_boutgβ (11)

T_rbout＝T_boutg(1-β) (12)

其中，T_bout为整车制动器制动力矩，T_bmax为整车制动器最大制动力矩，L_blu为任意时刻制动踏板行程，BL_b1为制动踏板空行程，BL_bmax为制动踏板最大行程，T_fbout为前轴制动器制动力矩，T_rbout为后轴制动器制动力矩，β为制动器制动力分配系数；

车身模块用于根据悬架传递到车身的力，通过所建立的车身模型进行计算，得到车身质心在车辆坐标系下的姿态角和在地面坐标系下的速度等车辆瞬时运动状态信息；具体地：

首先，建立六自由度的车身动力学模型，采用SAE J1954规则规定的标准车辆坐标系X_BY_BZ_B，并假设车身为均匀刚体且左右对称，受力点为车身质心O_B；则各个参数关系如下式(13)：

其次，令车身质心O_B在地面固定坐标系下的绝对速度矢量和绝对角速度矢量分别为和则和在车身坐标系下的坐标分别为式(14)和式(15)：

接着，得到车身质心加速度在车辆固定坐标系X_BY_BZ_B中的坐标表达式为式(16)：

接着，根据达朗贝尔原理，且令车身质量为M_B，则得到如下方程式(17)：

接着，令车身绕X_B，Y_B，Z_B轴的转动惯量分别为I_Bx，I_By，I_Bz，则由欧拉动力学方程得到如下方程式(18)：

最后，根据上式(17)、(18)给出的六个方程和坐标系转换，求出车身质心在车辆坐标系和地面坐标系下的绝对加速度和角加速度，然后通过积分计算求得车身质心在车辆坐标系下的姿态角和在地面坐标系下的位置等车辆瞬时运动状态信息；

悬架模块利用悬架运动学模型构建车身与车轮间的运动约束关系；

轮胎地面力学模型解算模块采用Fiala轮胎模型计算得到车辆的位置和速度。

6.根据权利要求1所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，系统仿真逻辑控制子系统包括车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块、车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制；其中，所述车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块用于接收到的数据信息，以及对车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的模型参数进行初始化设置，进而确定车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的仿真顺序。

7.根据权利要求6所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，车辆行驶动态整体仿真逻辑流程控制模块的具体方法是：

首先，对车辆的基本属性参数进行初始化设置；

接着，读取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态；根据接收到的数据信息判断车辆点火开关是否打开，如点火开关打开，则根据获取的数据信息判断车辆是否起步；若点火开关未打开，则继续获取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态，同时，通过姿态变化仿真逻辑流程控制对车辆进行车身姿态仿真模拟；若车辆已起步，则通过车辆起步工况仿真逻辑流程控制对车辆进行起步工况仿真模拟；若车辆未起步，则通过车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制对车辆进行行驶工况仿真模拟；

接着，将车辆起步工况仿真逻辑流程控制、车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制和姿态变化仿真逻辑流程控制的仿真结果输出，并保存车辆行驶状态参数；

接着，根据输出的仿真结果判断车辆的车速，若车速等于0，则仿真结束，若车速不等于0，则继续获取车辆动力学实时解算子系统输出的车辆实时运行状态，判断车辆是否起步，直至车速等于0为止。

8.根据权利要求6所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，所述车辆起步工况仿真逻辑流程控制模块用于对车辆起步过程进行仿真模拟，具体方法是：S1，获取车辆动力学实时解算子系统输出的同一周期内的油门、离合和挡位的驾驶操作数据；

S2，根据接收到的数据信息断离合器分离的状态，其中，若离合器未分离，则进入S3；若离合器分离，则进入S4；

S3,计算此时空挡发动机的转速后，再次获取油门、离合和挡位的驾驶操作数据；

S4,判断此时变速器是否挂挡，若处于空挡状态时，则进入S3；若处于挂挡状态时，则进入S5；

S5，再次获取油门、离合和挡位的驾驶操作数据，根据获取的数据信息计算发动机此时的输出扭矩和传动系输出扭矩，进而计算车辆的加速度，从而得到下一周期初始车速、离合器从动盘的转速；

S6，判断发动机转速是否等于离合器从动盘转速，若发动机转速不等于离合器从动盘转速，则进入S5；若发动机转速等于离合器从动盘转速，则计算下一周期初始发动机转速，进而判断发动机转速是否小于怠速时的转速，若发动机转速小于怠速时的转速，则发动机熄火仿真结束；反之，则起步过程结束。

9.根据权利要求6所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，所述车辆变速行驶工况仿真逻辑流程控制模块用于对正常车辆变速行驶过程进行仿真模拟，具体地：S1，获取车辆动力学实时解算子系统输出的同一周期内的变速器的驾驶操作数据；

S2，根据S1获取的数据判断变速器是否处于空挡，其中，若变速器处于空挡，则进入S3；反之，则进入S4；

S3，计算空挡发动机转速，进而计算车辆的绝对加速度，之后进入S6；

S4，根据上一周期末的速度和当前挡位计算发动机转速，进而计算车辆绝对加速度，之后进入S6；

S5，根据获取的方向盘的转角计算前轮转角；

S6，根据上述所得的车辆绝对加速度、前轮转角，以及上一周期末的车速和位置计算本周期末的车速和位置；并对本周期末的车速进行判断，其中，若车速小于0时，则将车速置0，并进入S7；反之，则直接进入S7；

S7，根据S2对变速器的判断，其中，若变速器处于空挡时，则判断此时车速，并进入S8；反之，则判断离合器是否分离，并进入S9；

S8，若此时的车速小于0.01，则将车速置0，并进入S10；反之，则直接进入S12；

S9，若离合器处于分离状态，则进入S8；反之，则保持此时的车速与发动机间的比例关系，之后判断是否踩下制动，并进入S10；

S10，若踩下制动，则根据此时的车速计算发动机的转速，并判断此时的发动机转速，进入S11；反之，则进入S12；

S11，若发动机的转速小于怠速，则发动机熄火，仿真结束；反之，则进入S12；

S12，输出并保存本仿真周期末的速度、位置参数，并进入S1。

10.根据权利要求6所述的一种基于驾驶操作数据实时采集的车辆运行仿真计算系统，其特征在于，所述车辆姿态变化仿真逻辑流程控制模块用于对正常车辆行驶过程中车身姿态变化进行仿真模拟，具体地：

S1，设定及初始化车辆基本属性参数，并输入仿真时间记录量TIME＝0；

S2，读取驾驶操作数据周期性开始循环，并判断点火开关是否打开，其中，若点火开关未打开，则循环结束；反之，则判断车辆是否起步，并进入S3；

S3，若车辆未起步，则通过车辆动力学模型解算得到本循环周期的车身加速度和角加速度值，接着，用改良欧拉法计算得到本循环周期末的车身姿态参数，之后判断车辆是否停车，并进入S5；反之，则判断TIME是否等于0，并进入S4；

S4，若TIME＝0，则得到侧偏角＝0、俯仰角＝0和横摆角速度＝0，接着进入S2；反之，通过车辆动力学模型解算得到本循环周期的车身加速度和角加速度值，接着，用改良欧拉法计算得到本循环周期末的车身姿态参数，之后判断车辆是否停车，并进入S5；

S5，若停车，则仿真结束，反之，则输入TIME＝TIME+仿真周期，然后进入S2，继续循环。