專利名稱：一種離線仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及仿真技術(shù)，尤其涉及利用實(shí)車測試數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)離線仿真的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代汽車電控系統(tǒng)的功能復(fù)雜度越來越高，這使得基于模型的控制策略開發(fā)流程得到日益廣泛的應(yīng)用?？刂撇呗蚤_發(fā)流程包括需求定義、控制策略模型開發(fā)、策略仿真驗(yàn)證、實(shí)車標(biāo)定等階段。在上述各階段中，控制策略模型是貫穿始終的核心元素，各個(gè)階段均圍繞其展開工作。相應(yīng)地，作為控制策略模型輸入輸出接口和參與中間計(jì)算的各個(gè)信號(hào)量，在整個(gè)流程中同樣具有非常一致的物理意義。實(shí)車標(biāo)定是控制策略開發(fā)流程的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，在標(biāo)定過程中會(huì)記錄到大量的測試數(shù)據(jù)，對(duì)這些實(shí)車測試數(shù)據(jù)可以采用相關(guān)軟件進(jìn)行分析以實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化標(biāo)定等目的。然而，在目前的開發(fā)過程中，上述流程仍存在一些不便之處。例如，如果在實(shí)車標(biāo)定中的某種工況提出對(duì)控制策略的更改需求，策略的設(shè)計(jì)、修改和優(yōu)化的過程常常是一個(gè)嘗試修改、實(shí)車驗(yàn)證然后再修改、再驗(yàn)證，并如此反復(fù)多次的過程。這一過程會(huì)消耗大量的時(shí)間，從而降低了整個(gè)開發(fā)流程的效率。如果能在修改后立即在計(jì)算機(jī)上仿真復(fù)現(xiàn)問題工況，則能夠提高效率。此外，實(shí)車標(biāo)定中發(fā)現(xiàn)問題的工況本身就經(jīng)常不易復(fù)現(xiàn)，而由于數(shù)據(jù)記錄設(shè)備軟硬件能力的限制，往往無法記錄下控制策略邏輯信號(hào)流的每個(gè)點(diǎn)。這樣，后期分析只能通過外圍數(shù)據(jù)進(jìn)行，相對(duì)不易定位問題關(guān)鍵點(diǎn)，或者需要通過反復(fù)試驗(yàn)以期再次復(fù)現(xiàn)和記錄。如果能通過外圍數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)上仿真復(fù)現(xiàn)控制器當(dāng)時(shí)的計(jì)算過程，則有利于盡快解決問題。再如，實(shí)車標(biāo)定中為完成對(duì)某個(gè)功能的標(biāo)定，常需要反復(fù)進(jìn)行大量試驗(yàn)來嘗試不同參數(shù)組合并優(yōu)化，如果該優(yōu)化過程能部分地通過離線仿真環(huán)境在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，然后再進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，則能減少實(shí)車試驗(yàn)任務(wù)量，提高效率。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明公開了一種離線仿真方法，包括將數(shù)據(jù)記錄文件中的信號(hào)映射到仿真模型中的輸入端口的映射步驟和對(duì)仿真環(huán)境進(jìn)行配置的配置步驟，其中所述數(shù)據(jù)記錄文件中記錄的是車輛實(shí)際測得的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離線仿真方法，其中在映射步驟之前，還包括對(duì)數(shù)據(jù)記錄文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的解析步驟。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離線仿真方法還包括改變仿真模型的標(biāo)定常數(shù)的步驟。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離線仿真方法，其中對(duì)數(shù)據(jù)記錄文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的解析步驟包括:通過數(shù)據(jù)插值將數(shù)據(jù)整理成統(tǒng)一的長度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離線仿真方法，其中數(shù)據(jù)插值包括采用最近點(diǎn)的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離線仿真方法，其中數(shù)據(jù)插值為線性插值。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離線仿真方法，其中所述配置步驟包括設(shè)置仿真時(shí)間、仿真步長和仿真算法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離線仿真方法，其中仿真模型為Simulink模型。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的離線仿真方法，其中數(shù)據(jù)記錄文件的格式為ETAS公司定義的通用數(shù)據(jù)文件格式、文本格式或者Excel列表格式。


通過閱讀以下詳細(xì)說明，并參考附圖，可以對(duì)本發(fā)明有一個(gè)更全面的了解。附圖中:圖1示出了一種離線仿真框圖；圖2示出了具有文件格式轉(zhuǎn)換模塊的離線仿真框圖；圖3示出了具有數(shù)據(jù)長度轉(zhuǎn)換模塊的離線仿真框圖；圖4示出了具有數(shù)據(jù)文件解析模塊的離線仿真框圖；圖5示出了本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)比。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明。需要注意的是，實(shí)施例中具體描述的特征不應(yīng)都被理解為對(duì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是必要的或者唯一的，本領(lǐng)域的人員能夠理解這些特征可能是示例性的而非限定性的。圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于離線仿真駕駛員急松制動(dòng)的工況。模塊101表示的是數(shù)據(jù)記錄文件模塊，其內(nèi)容包括踏板值、電機(jī)轉(zhuǎn)速等等，均為實(shí)車數(shù)據(jù)，即從實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的車輛上測得的數(shù)據(jù)。模塊102為急松制動(dòng)仿真模塊，數(shù)據(jù)記錄文件中的信號(hào)被映射到急松制動(dòng)仿真模塊的輸入。這樣，仿真的輸出可以指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)中的車輛的設(shè)置，而在該特定設(shè)置下測得的數(shù)據(jù)又作為輸入被提供到仿真模塊中。為了準(zhǔn)確地識(shí)別上述工況，策略中涉及車速閾值、踏板值變化閾值，濾波時(shí)間常數(shù)等多個(gè)標(biāo)定量。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，即避免反復(fù)進(jìn)行多次“策略再設(shè)計(jì)再修改再優(yōu)化-實(shí)車驗(yàn)證”這一復(fù)雜和低效的過程，實(shí)際操作中，在實(shí)車上需要連續(xù)駕駛并盡量嘗試不同的踏板工況，記錄踏板值和電機(jī)轉(zhuǎn)速。這樣，在設(shè)置離線仿真環(huán)境后，在離線環(huán)境下可以方便地改變車速閾值、踏板值變化閾值，濾波時(shí)間常數(shù)等多個(gè)標(biāo)定常數(shù)并觀察仿真模塊的輸出，最終確定最優(yōu)的標(biāo)定參數(shù)。由于仿真模塊使用的是實(shí)車數(shù)據(jù)，由此確定的標(biāo)定參數(shù)可靠性很高，幾乎不需要再重復(fù)工作。圖2示出了本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例。針對(duì)同樣的離線仿真駕駛員急松制動(dòng)的工況，模塊201表示的是數(shù)據(jù)記錄文件模塊，其內(nèi)容包括踏板值、電機(jī)轉(zhuǎn)速等等。模塊202為急松制動(dòng)仿真模塊，但其并不能直接以數(shù)據(jù)記錄文件中的數(shù)據(jù)為輸入。這是因?yàn)槟K201中的多種數(shù)據(jù)記錄并不是以模塊202能夠直接讀取的格式記錄的。這里不能直接讀取的原因可能有多種，例如可能是因?yàn)槟K202可能只能讀取某一特定的文件格式，如ASCII文件，而模塊201中記錄的數(shù)據(jù)中至少一部分是由ASCII文件以外的其它文件格式記錄的。常見的其它文件格式包括ETAS公司定義的通用數(shù)據(jù)文件格式(用標(biāo)定軟件INCA記錄)，或自定義的Excel列表輸入。為了解決上述文件格式匹配的問題，圖2所示的實(shí)施例中包括文件格式轉(zhuǎn)換模塊203，其作用在于將仿真模塊202所不能夠直接讀取的格式轉(zhuǎn)換成其可以直接讀取的格式。
圖3示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。針對(duì)同樣的離線仿真駕駛員急松制動(dòng)的工況，模塊301表示的是數(shù)據(jù)記錄文件模塊，其內(nèi)容包括踏板值、電機(jī)轉(zhuǎn)速等等。模塊302為急松制動(dòng)仿真模塊，但其也并不能直接以數(shù)據(jù)記錄文件中的數(shù)據(jù)為輸入，原因是模塊302需要使用的是涉及多個(gè)物理量在相同的采樣頻率下的數(shù)據(jù)序列。而模塊301中的各種數(shù)據(jù)是由不同的數(shù)據(jù)獲取設(shè)備分別獲取的，其采樣頻率一般是不相同的。這一問題可以通過對(duì)數(shù)據(jù)獲取設(shè)備的改造而實(shí)現(xiàn)，特別是直接根據(jù)仿真模塊的要求而對(duì)其進(jìn)行的改造。但是作為一種更易于實(shí)現(xiàn)的方式，可以提供一種數(shù)據(jù)長度轉(zhuǎn)換模塊303，其可以針對(duì)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以模擬出統(tǒng)一采樣率下的數(shù)據(jù)序列，或者說是具有統(tǒng)一(時(shí)間)長度的數(shù)據(jù)。這種處理可以通過數(shù)據(jù)插值來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于枚舉型和布爾型變量，其取值是非連續(xù)的，因此插值可以采用最近點(diǎn)方法，最近點(diǎn)可以固定地選取在時(shí)間序列上已有的最近的之前或之后的點(diǎn)，或者根據(jù)相距的時(shí)間距離動(dòng)態(tài)地選取之前或者之后的最近點(diǎn)。而對(duì)于其它取值連續(xù)的變量，則可以采用線性插值方法。當(dāng)然上述方法僅僅是作為示例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明提供的插值方式的啟發(fā)可以想到各種其它的插值方式，例如對(duì)于一些已知的呈現(xiàn)出明顯的數(shù)據(jù)分布特征的量，可以采用各種非線性插值方法。圖4示出了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例。其中，模塊401表示的是數(shù)據(jù)記錄文件模塊。模塊402為仿真模塊，而模塊403表示的是數(shù)據(jù)文件解析模塊，其包括圖2和圖3中所示的文件格式轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)長度轉(zhuǎn)換模塊的功能，也用于實(shí)現(xiàn)其它的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄文件中的數(shù)據(jù)和仿真模塊的輸入要求之間的匹配。這里，模塊402并不局限為仿真急松制動(dòng)模塊而可以是針對(duì)任何其它問題的仿真模塊。圖5將本發(fā)明的實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比。圖中上部的系統(tǒng)501表示的是現(xiàn)有技術(shù)，下部的系統(tǒng)502表示的本發(fā)明的實(shí)施例。現(xiàn)有技術(shù)中的仿真往往是著眼于對(duì)客觀真實(shí)世界的模擬，其重點(diǎn)均在于建立合適的數(shù)學(xué)和物理模型，以使其對(duì)于輸入能得到最擬真的響應(yīng)。手段上采用硬件或者軟件的方式實(shí)現(xiàn)。如圖5所示，上部所表示的現(xiàn)有技術(shù)的仿真中，真實(shí)世界對(duì)仿真平臺(tái)沒有反饋。而如圖5的下半部分所示，本發(fā)明著眼于采取某種優(yōu)化的手段，將真實(shí)世界中采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到仿真環(huán)境(例如Simulink仿真環(huán)境)，具體應(yīng)用于計(jì)算、分析等，離線標(biāo)定是其中一種應(yīng)用。雖然附圖和前面的詳述中介紹了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案和裝置，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于具體公布的實(shí)施方案，在不偏離權(quán)利要求規(guī)定的范圍的前提下，仍然可以有多種的修改和變形。
權(quán)利要求
1.一種離線仿真方法，包括將數(shù)據(jù)記錄文件中的信號(hào)映射到仿真模型中的輸入端口的映射步驟和對(duì)仿真環(huán)境進(jìn)行配置的配置步驟，其中所述數(shù)據(jù)記錄文件中記錄的是車輛實(shí)際測得的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的離線仿真方法，其中在映射步驟之前，還包括對(duì)數(shù)據(jù)記錄文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的解析步驟。
3.如權(quán)利要求1或2所述的離線仿真方法還包括改變仿真模型的標(biāo)定常數(shù)的步驟。
4.如權(quán)利要求1或2所述的離線仿真方法，其中對(duì)數(shù)據(jù)記錄文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的解析步驟包括: 通過數(shù)據(jù)插值將數(shù)據(jù)整理成統(tǒng)一的長度。
5.如權(quán)利要求4所述的離線仿真方法，其中數(shù)據(jù)插值包括采用最近點(diǎn)的方法。
6.如權(quán)利要求4所述的離線仿真方法，其中數(shù)據(jù)插值為線性插值。
7.如權(quán)利要求1或2所述的離線仿真方法，其中所述配置步驟包括設(shè)置仿真時(shí)間、仿真步長和仿真算法。
8.如權(quán)利要求1或2所述的離線仿真方法，其中仿真模型為Simulink模型。
9.如權(quán)利要求1或2所述的離線仿真方法，其中數(shù)據(jù)記錄文件的格式為ETAS公司定義的通用數(shù)據(jù)文件格式、文本格式或者Excel列表格式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離線仿真方法，包括將數(shù)據(jù)記錄文件中的信號(hào)映射到仿真模型中的輸入端口的映射步驟和對(duì)仿真環(huán)境進(jìn)行配置的配置步驟。通過本發(fā)明可以快速方便地把數(shù)據(jù)導(dǎo)入模擬環(huán)境，避免反復(fù)多次的硬件在回路試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103198168SQ201210006490
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者姜辛, 周宇星, 張劍鋒, 趙沂 申請(qǐng)人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司