车辆工程中虚拟技术的应用探究

张扬 吴建兴 王忠祥 张学文 秦昆

摘 要：就目前的分析来看，在车辆工程的发展实践中，虚拟技术起到了非常重要的作用，一方面，其对车辆工程行业的设计方法和模式进行了改变，另一方面，其影响了汽车制造的具体方式，可以说，虚拟技术对在车辆工程中的具体利用有非常重要的意义。为了实现车辆设计和制造工艺的进一步发展，也为了更好的利用虚拟技术，文章就车辆工程中虚拟技术的具体利用做分析和研究，旨在总结虚拟技术的利用经验，从而为车辆工程的具体发展提供指导和帮助。

关键词：车辆工程;虚拟技术;应用

引言

车辆工程行业的发展需要有先进的技术支撑，所以为了实现行业进步，车辆工程领域的技术研究在不断的深化。车辆智能行为验证与评估一般可以划分为两大子系统，其一是虚拟场景的子系统，作用是为评估和验证车辆的虚拟交通场景创造着条件，也为无人驾驶模式下的汽车智能行为，创造有利的评估及验证条件;其二是针对路面的模拟子系统。该子系统既用来模拟形成虚拟场景的路面，又在场景中保持时效性的提供出车轮和路面间的摩擦信息，以此更加准确的为评估及验证提供相应参数。

1车辆工程虚拟技术概述

车辆工程虚拟技术概述主要是：要了解车辆工程虚拟技术，首先需要明确虚拟技术的概念。就目前的资料研究来看，在计算机科学中，虚拟技术是一种通过组合或分区现有的计算机资源（CPU、内存、磁盘空间等），使得这些资源表现为一个或多个操作环境，从而提供优于原有资源配置的访问方式的技术。虚拟化就是把物理资源转变为逻辑上可以管理的资源，以打破物理结构之间的壁垒。车辆工程虚拟技术具体指的是基于车辆工程的虚拟技术，其对于车辆工程行业的设计、生产等有重要的影响，会引发车辆工程行业设计和生产的变革，也会对整个工程的资源配置和优化起到重要的作用

2对于虚拟场景的构建

对于虚拟场景的构建主要是以下方面：首先是对周围环境模型的构建本项主要就是指对于周围环境模型的使用。“主车辆”在进行自主驾驶时，必须要准确、及时的辨别出周围环境中交通标线、路面标志、路边的房屋、植物，以及隧道和桥梁等的相关模型，以此体现一定程度上的智能。比如，我们设定三种周围环境的相关模型：模型一是在有行车道但是没有行人的高速公路环境下，这对被验证车辆提出了自动驾驶功能及超车和识别车道线的功能的要求;模型二就是城市的街路环境，这种环境的特点是不但有车道线，还有行人，也就是说，这种模型的要求除了模型一的功能外，很明显需要增加对行人的识别和自动避让功能;模型三是比模型二的难度还要高要求的模型，也就是在模型二的功能全部具备的基础上，还要具备对非结构化道路的识别功能。其次是对车辆的碰撞检测“主车辆”要实时的做到感知路面倾斜角度及坡度等数据，之后立即将这些回传给路面模拟系统中。“主车辆”需要实时的对地形表面进行必要的碰撞测试，对车轮的高程数据进行采集，根据数据中车轮的高度数据对路面的倾斜角度和坡度进行计算。对于“从车辆”的行为仿真，仍旧需要运用碰撞检测的算法来明确对周围环境模型的检测和感知，达到实现自动驾驶的目的。“主车辆”和虚拟场景之中其它的模型发生的种种行为，也是需要通过碰撞检测来进行检测，当其感知到行为的发生时，行为管理agent会主动的和“主车辆”实现通信，记录和储存行为数据，并将其传输到智能行为验证及评估模块。当前碰撞检测的算法中，从检测性和实时性能方面去综合考虑，与虚拟场景最为吻合的就是基于OBB检测的碰撞检测算法。

3虚拟技术在车辆工程中的应用

3.1车辆轮胎的应用

虚拟技术在车辆工程中的应用之一是车辆轮胎的应用。虚拟技术在车龄的轮胎设计中有重要的应用。轮胎是汽车价值实现的重要部件，其设计是否科学直接关系到汽车的整体性能，尤其是在舒适度和稳定性方面，汽车轮胎的影响更加的显著。就汽车轮胎的具体设计来看，其需要考虑较多的因素，而且汽车轮胎的设计和实际的生产均比较复杂，对环境的苛刻性也比较的显著，所以在汽车的轮胎设计中，轮胎模型的设计至关重要。就模型的具体设计来看，一方面要考虑轮胎的尺寸，另一方面要考虑轮胎在实践中所处的状态，因为在不同的压力环境下，轮胎的具体状态时不同的，所以在实际设计中需要对这些因素做综合性的考虑。在汽车轮胎的设计中，虚拟技术的利用主要体现在运行实现方面。因为虚拟技术可以对路面的状态进行模拟，这样，利用虚拟的路面可以对轮胎的运行实际情况践行测试。基于测试可以发现轮胎在不同路面状况下的具体运行效果、轮胎的性能等，测试结果和具体的设计目标进行比对分析可以明确设计是否有效，如果有效，则采用当前的设计方案，如果无效则给予测试的结果对轮胎设计进行调整和优化。简言之，虚拟技术的利用能够为轮胎设计的优化和调整提供更具参考性的数据信息，这样可以有效的减少轮胎设计的实践消耗，提升设计的效率，而且有了更加准确的参考数据，轮胎设计的质量也会有显著的进步。

3.2虚拟交通场景中车辆检测

虚拟技术在车辆工程中的应用之一是虚拟交通场景中车辆检测。模型训练完成后，为了便于应用，本文借助于opencv深度学习模块对训练好的模型进行调用，当有图片输入时，Fasterrcnn会对图片中的目标车辆进行检测。实际的交通工况较为复杂，难以精确获得到车辆交通数据信息，本文通过dSPACE实时仿真平台构建虚拟道路场景，利用dSPACEModelDesk软件构建三维交通场景信息，在ModelDesk中加载ASM动力学模型，在road界面下创建车辆的行驶道路，maneuver中设定主车的运动行驶策略，配置虚拟雷达传感器，在traffic界面下定义目标车辆的行驶策略，设定初始位置、行驶道路和运行速度，假定主车与目标车在同一道路上行驶，目标车的速度高于主车速度，建立完成后，将模型下载到软件从测试结果可以看出FasterRcnn深度学习算法可以较好的对视频中的车辆进行檢测，但是检测的边框大小并不贴切，存在边框过大的情况，并且相邻帧的图像中存在边框跳动的现象，无法满足以图像像素测距的要求。为了实现单帧图像中目标车辆的准确检测，减少相邻帧图片边框的跳动误差，下面对图像的边框进行紧缩，使其准确的框选出目标车辆。

结语

总之，车辆工程虚拟技术对于车辆工程的具体发展有重要的影响，所以在工程实践中需要积极的进行具体的技术应用。文章就虚拟技术在车辆工程中的应用作分析，目的是要为具体的实践提供指导和参考，从而促进产业发展和进步。

参考文献

[1]肖安镇.车辆工程中虚拟技术的应用价值研究[J].时代汽车

[2]李广，李喆，高峰.车辆工程中虚拟技术的应用价值探讨[J].时代农机