[发明专利]一种完整仿真汽车物理引擎控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种完整仿真汽车物理引擎控制系统。

背景技术

目前，市面上的大多数仿真汽车物理引擎控制系统，都不是按照真实的物理反应做出的反馈，大部分都是通过各种途径对反馈的结果做仿真物理处理，另外，真实的汽车物理引擎，转速在不同的阶段，会有不同的反馈，现有仿真汽车物理引擎控制系统在这方面上没有很好的表现，都是用一个公式去实现它，公式单一，进而引擎的物理处理简单，会显得汽车在转速与最大扭矩的表现上存在有很大的缺陷，同时，在一些抓地力系数，车轮惯量等一系列辅助参数等方面，仿真汽车物理引擎控制系统也看不到有很好的表现，综上所述，现有仿真汽车物理引擎控制系统大大的降低了仿真驾驶的体验感。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种完整仿真汽车物理引擎控制系统。

本发明提供的技术方案为：

一种完整仿真汽车物理引擎控制系统，所述系统包括：汽车控制模块、汽车动力学模块、车轮模块、摄像机跟随模块和车辆环境模块；

所述汽车控制模块用于抽象汽车驾驶行为并对该驾驶行为进行数据进行接口封装，通过调用接口，将数据发送给所述汽车动力学模块；

所述汽车动力学模块用于通过数据进行仿真输出，包括发动机模拟系统和传动模拟系统，所述传动模拟系统包括：离合器、变速箱、减速器和差速器模拟系统，所述发动机模拟系统用于配置对应的参数，基于当前转速计算出对应的扭矩，输出到所述传动模拟系统；所述传动模拟系统基于发动机传出的扭矩进行参数计算后，将数据输出到车轮模块；

所述车轮模块是基于Unity自带的车轮碰撞器(wheel collider)组件所组成的模块，其包括悬挂和车轮属性模拟配置系统，通过所述传动模拟系统计算出的结果并且结合车轮方向来完成汽车行驶的仿真输出；

所述摄像机跟随模块是基于Unity自带的可配置关节(configurable joint)组件所组成的模块。

所述车辆环境模块是基于Unity自带的物理材质(physicMaterial)组件所组成的模块。

优选的是，所述悬挂和车轮属性模拟配置系统用于配置质量、摩擦系数和汽车的转动半径信息。

优选的是，所述汽车动力学模块的仿真仿真输出包括：点火、熄火、油门开度、离合深度、刹车、档位、仪表指针数据输出、回正力矩反馈输出、雨刮仿真输出和灯光仿真输出。

优选的是，所述车轮模块还包括：第一反馈模块，用于通过根据车轮当前物理参数，通过悬挂系统仿真函数、车轮摩擦仿真函数和车轮回正力反馈仿真函数获得惯性力矩和反馈阻力矩，并将所述惯性力矩和反馈阻力矩反馈至所述发动机模拟系统。

优选的是，所述汽车动力学模块还包括：发送机调整模块，用于根据所述第一反馈模块反馈的惯性力矩和反馈阻力矩，通过所述发动机模拟系统的扭矩函数、发动机惯量函数以及发动机传动比函数向所述车轮控制模块输出修正后的车轮调节参数，并将当前发动机转速反馈至所述汽车控制模块。

优选的是，所述汽车控制模块还包括修正控制模块，用于根据所述当前发动机转速，通过所述内部函数调用修正所述发动机模拟系统的启动项修正仿真输出，并向所述车轮模块输出转向值指令、刹车指令、离合指令和/或手刹指令；

所述车轮模块还包括：指令执行模块，用于接收并执行所述转向值指令、刹车指令、离合指令和/或手刹指令。

优选的是，所述车轮模块还包括：第二反馈模块，用于通过车轮回正力反馈仿真函数计算回正力矩并反馈至所述修正控制模块；

优选的是，所述车轮摩擦仿真函数为魔术公式，所述模式公式Y(x)为采用三角函数的组合公式拟合轮胎实验数据，进而通过一套形式相同的公式表达轮胎的纵向力、侧向力、回正力矩、翻转力矩、阻力矩以及纵向力、侧向力的联合作用工况，其中

Y(x)＝Dsin[Carctan{Bx-E(Bx-arctan(Bx))}]

其中，Y(x)为是侧向力、回正力矩或者纵向力，自变量x为不同的情况下分别表示轮胎的侧偏角或纵向滑移率，系数B、C、D依次由轮胎的垂直载荷、外倾角来确定。

本发明的有益效果：

根据真实物理引擎来模拟汽车，在转速的不同阶段会有不同的公式去实现，使汽车在行驶的过程中更平稳，更加符合真实性，同时，结合发动机惯量和转速调节系数，对轮胎摩擦、发动机启动做到了更好仿真效果。

附图说明

图1为本发明的系统的结构示意图；

图2为本发明的系统KTA发动机的特性曲线图。