一种三维路面轮廓生成的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种三维路面轮廓生成的方法及系统，其中方法包括：对实车所采集的路面功率谱密度数据进行光滑化处理，且基于标准的路面不平度功率谱密度函数模型，应用谐波叠加方法建立与实车采集路面数据所对应的三维路面的轮廓方程；对路面功率谱的空间频率进行离散化处理，基于所述三维路面的轮廓方程，生成三维路面离散轮廓模型；对所生成的三维路面离散轮廓模型进行功率谱密度分析，并与标准的路面不平度功率谱密度函数对比，验证数据和模型的有效性；在验证结果为数据和模型有效时，将所生成的三维路面离散轮廓模型去尖锐边界，构造平坦边界的三维路面模型。本发明专利技术步骤简单，理论严密，对仿真试验计算具有很强的通过性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿真
，特别涉及一种三维路面轮廓生成的方法及系统。
技术介绍
汽车路面谱的生成是汽车虚拟试验分析最重要内容之一。在虚拟试验中，路面的 模拟对仿真结果有着重要的影响，特别是对汽车的强度、耐久性、平顺性等因素进行评价 时，获得准确的路面信息是进行车辆性能分析的关键。 现有多种路面谱仿真方法，例如积分白噪声法、成型滤波白噪声法、谐波叠加法 等，但是目前基本停留在对路面谱的二维仿真阶段。为了获取准确详细的路面信息，确需建 立3D路面模型应用至仿真过程。基于实际测量我国典型道路的不平度数据，需要建立符合 中国道路的三维路面模型，这样对汽车整车及零部件分析更有针对性、更合理。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种三维路面轮廓生成的方法及系统，该三维 路面轮廓生成的方法及系统，既适用于对路谱采集的处理，又适用于理论路谱的虚拟实现， 理论严密，步骤简单，对仿真试验计算具有很强的通过性。 依据本专利技术的一个方面，提供了一种三维路面轮廓生成的方法，所述方法包括： 对实车所采集的路面功率谱密度数据进行光滑化处理，且基于标准的路面不平度 功率谱密度函数模型，应用谐波叠加方法建立与实车采集路面数据所对应的三维路面的轮 廓方程； 对路面功率谱的空间频率进行离散化处理，基于所述三维路面的轮廓方程，生成 三维路面离散轮廓模型； 对所生成的三维路面离散轮廓模型进行功率谱密度分析，并与标准的路面不平度 功率谱密度函数对比，验证数据和模型的有效性； 在验证结果为数据和模型有效时，将所生成的三维路面离散轮廓模型去尖锐边 界，构造平坦边界的三维路面模型。优选地，所述对所生成的三维路面离散轮廓模型进行功率谱密度分析，并与标准 的路面不平度功率谱密度函数对比，验证数据和模型的有效性，具体包括：应用维纳-辛钦定理对所生成的三维路面离散轮廓模型进行功率谱密度分析，得 到简化生成二维的功率谱密度函数； 将得到的所述二维的功率谱密度函数与标准的路面不平度功率谱密度函数对比， 验证数据和模型的有效性。 优选地，所述将所生成的三维路面离散轮廓模型去尖锐边界，构造平坦边界的三 维路面模型，具体为： 计算边界轮廓的加权值； 根据所述加权值和利用三角剖分方法对所生成的三维路面离散轮廓模型进行去 尖锐边界处理，构造平坦边界的三维路面模型。 优选地，所述边界轮廓的加权值为：共中，i和j是AB;?芥的网个端点，Na是此边界边与最优点C相连接所构成的三角形 的法向量，Nb是包含边界边与另外一点D的组成的另一边三角形法向量。 依据本专利技术的另一个方面，还提供了一种三维路面轮廓生成的系统，包括： 光滑化处理模块，用于对实车所采集的路面功率谱密度数据进行光滑化处理，且 基于标准的路面不平度功率谱密度函数模型，应用谐波叠加方法建立与实车采集路面数据 所对应的三维路面的轮廓方程； 离散化处理模块，用于对路面功率谱的空间频率进行离散化处理，基于所述三维 路面的轮廓方程，生成三维路面离散轮廓模型； 功率谱密度分析模块，用于对所生成的三维路面离散轮廓模型进行功率谱密度分 析，并与标准的路面不平度功率谱密度函数对比，验证数据和模型的有效性；去尖锐边界模块，用于在验证结果为数据和模型有效时，将所生成的三维路面离 散轮廓模型去尖锐边界，构造平坦边界的三维路面模型。优选地，所述光滑化处理模块包括：采集数据处理子模块，用于将实车路面采集的数据进行光滑化处理；二维路面生成子模块，用于生成二维路面时域模型。优选地，所述去尖锐边界模块包括：转化子模块，用于将所生成的三维路面转化为3D等效容积路面； 编写子模块，用于编写适用于应用至ADAMS(AutomaticDynamicAnalysisof MechanicalSystems，机械系统动力学自动分析）软件中，应用MATLAB(Matrix Laboratory，矩阵实验室)编写⑶I(GraphicalUserInterface，图形用户接口）控制文件， 方便重复生成及修改三维路面轮廓文件； 应用子模块，用于将所生成的路面文件应用至ADAMS中，进行操纵稳定性和平顺性 仿真试验。本专利技术的实施例具有如下有益效果：本专利技术的三维路面轮廓生成的方法及系统，既适用于对路谱采集的处理，又适用 于理论路谱的虚拟实现，理论严密、计算准确，步骤简单，对仿真试验计算具有较强的通过 性，普遍适用于ADAMS/car对车辆操纵稳定性、平顺性等动力学仿真。【附图说明】图1为本专利技术的三维路面轮廓生成的方法步骤的示意图；图2为本专利技术的步骤103的不意图； 图3为本专利技术的步骤104的不意图；图4为本专利技术所述的系统的连接示意图；图5为本专利技术所述的光滑化处理模块的连接示意图；图6为本专利技术所述的去尖锐边界模块连接示意图；图7为本专利技术中的C级路面不平度时域曲线图；图8为本专利技术中的二维路面谱的功率谱密度曲线图； 图9为本专利技术中的加权三角剖分示意图；图10为本专利技术中的三维路面轮廓示意图；图11为本专利技术中适用于ADAMS软件的三角剖分数据存放格式的示意图； 图12为本专利技术中的⑶I应用界面示意图；图13为本专利技术中的ADAMS操纵稳定性和平顺性仿真试验示意图；图14为本专利技术中的三维路面轮廓生成的方法流程示意图。【具体实施方式】为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。参见图1，本专利技术的实施例提供了一种三维路面轮廓生成的方法，该方法包括： 步骤101、对实车所采集的路面功率谱密度数据进行光滑化处理，且基于标准的路 面不平度功率谱密度函数模型，应用谐波叠加方法建立与实车采集路面数据所对应的三维 路面的轮廓方程； 步骤102、对路面功率谱的空间频率进行离散化处理，基于所述三维路面的轮廓方 程，生成三维路面离散轮廓模型；步骤103、对所生成的三维路面离散轮廓模型进行功率谱密度分析，并与标准的路 面不平度功率谱密度函数对比，验证数据和模型的有效性；步骤104、在验证结果为数据和模型有效时，将所生成的三维路面离散轮廓模型去 尖锐边界，构造平坦边界的三维路面模型。需要说明的是，在本专利技术的实施例并不限定步骤101~步骤104中各个步骤之间的 先后顺序。 进一步，参见图2,步骤103具体包括： 步骤1031、应用维纳-辛钦定理对所生成的三维路面离散轮廓模型进行功率谱密 度分析，得到简化生成二维的功率谱密度函数；步骤1032、将得到的所述二维的功率谱密度函数与标准的路面不平度功率谱密度 函数对比，验证数据和模型的有效性。需要说明的是，在本专利技术的实施例并不限定步骤1031~步骤1032中各个步骤之间 的先后顺序。具体地，对于实车所采集的路面功率谱密度数据一般采用双对数坐标来描述，通 常会在高频部分出现剧烈的波动，因而需要进行光滑处理，用一段或几段直线来表示，将上 下截止频率，汽0.011.11<€<2.83.11)划分为~个区间，用每个区间的中心频率 fi(i=1,2...W处的谱密度值Gq(fi)代替Gq(f)在整个小区间的值，则在规定的频率段内对功率 谱密度进行平均计算，其光滑化计算公式为： (1) 式中，Gq(fi)为第i个频带内的光滑功率谱密度;nh，m分别为频率上下限;Pf为频率 分辨率；这处理方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维路面轮廓生成的方法，其特征在于，所述方法包括：对实车所采集的路面功率谱密度数据进行光滑化处理，且基于标准的路面不平度功率谱密度函数模型，应用谐波叠加方法建立与实车采集路面数据所对应的三维路面的轮廓方程；对路面功率谱的空间频率进行离散化处理，基于所述三维路面的轮廓方程，生成三维路面离散轮廓模型；对所生成的三维路面离散轮廓模型进行功率谱密度分析，并与标准的路面不平度功率谱密度函数对比，验证数据和模型的有效性；在验证结果为数据和模型有效时，将所生成的三维路面离散轮廓模型去尖锐边界，构造平坦边界的三维路面模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：骆振兴，刘涛，高岩，姜军平，徐达，赵宇博，江燕华，
申请(专利权)人：北京汽车研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11