Vehicle Dynamics Blockset

仮想 3D 環境での車両運動のモデル化とシミュレーション

 

Vehicle Dynamics Blockset™ には、3D 環境での運転操作をシミュレーションする組み立て済みのリファレンス アプリケーション モデルが用意されています。あらかじめ用意されているシーンを使用して、道路、交通標識、樹木、建物、および車両周辺の他のオブジェクトを可視化できます。独自のデータを使用するか、サブシステムを独自のモデルに置き換えることにより、リファレンスモデルをカスタマイズできます。ブロックセットには、推進、ステアリング、サスペンション、車体、ブレーキ、タイヤをモデル化するためのコンポーネントのライブラリが含まれています。

Vehicle Dynamics Blockset は開発プロセス全体で利用できる標準的なモデルアーキテクチャを提供します。走行およびハンドリング解析、シャーシ制御開発、ソフトウェア統合テスト、ハードウェアインザループ テストに対応しています。車両運動モデルを 3D 環境と統合することにより、ADAS および自動運転の知覚、計画、制御のソフトウェアをテストできます。これらのモデルを使用すると、ダブルレーンチェンジなどの標準的な運転操作や、独自のカスタムシナリオで車両をテストできます。

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車両全体シミュレーション

Vehicle Dynamics Blockset™ には、一連のリファレンス アプリケーションが用意されています。これは、運転操作をシミュレーションするための組み立て済みの車両運動モデルです。推進、動力伝達装置、ステアリング、サスペンション、車体、ブレーキ、タイヤのサブシステムが含まれています。リファレンス アプリケーションの独自のバージョンを作成して、車両が通常および極端な運転条件下で設計要件を満たすことができるかどうかをテストできます。リファレンス アプリケーションを使用して、次のことを行います。

  • 走行およびハンドリングの解析
  • シャーシ制御機能の開発
  • 先進運転支援システム (ADAS) および自動運転 (AD) 制御機能のテスト

これらのリファレンス アプリケーションは、独自の車両データでパラメーター化できるテストフレームワークとして機能します。Vehicle Dynamics Blockset ライブラリや Powertrain Blockset™ ライブラリのブロック、または独自の Simulink® ライブラリと Simscape™ ライブラリのブロックを使用して、サブシステムをさらにカスタマイズできます。リファレンス アプリケーションには、開発チームのベストプラクティスを促進するための Simulink プロジェクト構成が付属しています。Simulink プロジェクトにより、最上位モデルのファイル、コンポーネントモデルのファイル、およびスクリプトを管理し、バージョン制御することが可能になります。

ダブルレーンチェンジのリファレンス アプリケーション。

3D 環境

3D 環境で車両運動をシミュレーションすると、車両の動的応答を可視化して理解するのに役立ちます。3D 環境を使用して、車両を運転するフォトリアリスティックな仮想世界を定義することもできます。Vehicle Dynamics Blockset には、Epic Games® によって開発されたゲームエンジンである Unreal Engine® で作成された、いくつかのあらかじめ用意されたシーンが付属しています。追加のシーンは、Unreal Engine 4 サポートパッケージの Vehicle Dynamics Blockset インターフェイスから利用できます。サポートパッケージには、Unreal Engine エディターで使用して、ユーザーのニーズに合わせてシーンをカスタマイズできるプロジェクトファイルも用意されています。

Vehicle Dynamics Blockset で利用可能な車両タイプの 1 つ。

走行およびハンドリング

車両の走行とハンドリングの性能を特徴付けるために、Vehicle Dynamics Blockset のリファレンス アプリケーションを使用して、ダブルレーンチェンジ、スウェプトサイン、スローリー インクリーシング ステアなどの操作を含む、標準的な運転操作をシミュレーションできます。あらかじめ用意されているモデルをカスタマイズすることにより、独自の運転操作を作成することもできます。アンダーステアまたはオーバーステアの挙動、横加速度の制限、およびその他の多くの動的応答をシミュレーションすることにより、車両が設計要件をどのように満たしているかを評価します。MATLAB® と Simulink を使用して車両をさらに解析し、設計研究を実行してシステムを最適化できます。

ダブルレーンチェンジ操作のシミュレーション。

シャーシ制御

シャーシ制御システムの設計とテストでは、多くの場合、サスペンションの剛性、車体のピッチとロール、横方向および前後方向のタイヤのスリップなどの主要な効果を捉えた、詳細な車両運動モデルが必要になります。Vehicle Dynamics Blockset で利用可能なリファレンス アプリケーションには、これらの効果が含まれているため、解析に必要な複雑度に応じて、さまざまなモデルバリアントを選択できます。リファレンス アプリケーションには、独自の ABS コントローラー、ヨー安定性コントローラー、またはその他のシャーシ制御機能を組み込むことができる閉ループ テスト フレームワークが用意されています。制御開発からソフトウェア統合テスト、ハードウェアインザループ (HIL) テストまで、開発プロセス全体で同じモデルを使用できます。

2 つのブレーキテストの停止距離の比較。

自動運転テスト

多くの場合、先進運転支援システム (ADAS) および自動運転 (AD) 制御機能のテストは、車両を説明するための単純な自転車モデルから始めます。ただし、自動緊急ブレーキや障害物回避などの機能をテストするには、タイヤのスリップなどの影響が重要になるため、自転車モデルでは不十分です。Vehicle Dynamics Blockset で利用可能な車両運動モデルは、このような自動運転機能のテストに必要な忠実度を高めます。

リファレンス アプリケーションで提供される 3D 環境を使用して、ADAS および自動運転機能の独自の仮想テストグラウンドを開発することもできます。たとえば、車両モデルには、シミュレーション中に Simulink に画像を送り返す仮想カメラが付属しています。このような方法で、車線検出アルゴリズムをテストするために、Simulink で信号を解析できます。Unreal Engine エディタでシーンをカスタマイズすると、柔軟性がさらに高まり、ADAS および自動運転の機能を十分に発揮するシナリオを作成して、シミュレーションすることができます。

Simulink に送り返された仮想カメラ画像。

新機能

車両およびトレーラーブロック

3 つの車軸を持つ 3DOF トレーラーおよび車両を実装

ヘッドレスモード

Unreal Engine 3D 可視化ディスプレイを開かずに 3D シミュレーションを実行

慣性測定ユニットブロック

3 軸慣性ブロックを実装して、加速度と角速度を測定

3D シミュレーションのバージョン アップグレード

Unreal Engine バージョン 4.23 を使用して 3D シミュレーションを実行

Simulation 3D Scene Configuration ブロック

カスタマイズしたシーンの使用のためのパラメーター オプションを改善

新規車両タイプ

3D シミュレーションにボックストラック車両を実装

これらの機能および対応する関数の詳細については、リリースノートを参照してください。