隨著汽車(chē)行業(yè)如火如荼的發(fā)展，各種車(chē)輛仿真軟件也不斷獲得工程師的諸多關(guān)注。虛擬車(chē)輛仿真，無(wú)論是在開(kāi)發(fā)前期還是HIL階段都有著舉足輕重的作用。而今天，我們重點(diǎn)來(lái)聊一聊DYNA4。

起源
說(shuō)起DYNA4，有些工程師心中未免會(huì)疑問(wèn)，是不是之前有款流行的軟件名為veDYNA（vehicle dynamics simulation）和enDYNA（engine dynamics simulation）？沒(méi)錯(cuò)，后來(lái)dSPACE的ASM模型也是發(fā)源于此。veDYNA和enDYNA隸屬于TESIS公司，公司于2019年被Vector收購(gòu)。合并之后，軟件整合更名為DYNA4，成為了Vector大家族中一員，專(zhuān)注于虛擬車(chē)輛仿真。


功能
DYNA4經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)積累，向客戶(hù)提供已被充分驗(yàn)證的乘用車(chē)和商用車(chē)的虛擬車(chē)輛仿真環(huán)境。其底層基于Simulink搭建，開(kāi)放的模塊化結(jié)構(gòu)，能有效支持在車(chē)輛開(kāi)發(fā)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)模型仿真工作。物理模型主要包括車(chē)輛動(dòng)力學(xué)和環(huán)境道路兩方面。
DYNA4在車(chē)輛動(dòng)力學(xué)方面
底盤(pán)：具備復(fù)雜的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，豐富的懸架K&C分析，支持外特性和硬點(diǎn)多體輸入；支持額外輸入加載（拖車(chē)、額外力、側(cè)向風(fēng)等）。 輪胎：TM-Easy、Pacejka、Ftire、MFTire接口；TM-Easy優(yōu)化低速接觸應(yīng)力，包含多胎壓輸入。 轉(zhuǎn)向：具備萬(wàn)向節(jié)模型，包含摩擦、慣量、阻尼以及EPS助力等，支持第三方模型。傳動(dòng)：包含機(jī)械傳動(dòng)和雙電壓電氣系統(tǒng)模型，如12V、48V、400V。支持搭建多樣的傳動(dòng)系統(tǒng)。制動(dòng)：包含基本制動(dòng)系統(tǒng)、平行或者交叉雙液壓制動(dòng)以及電子液壓制動(dòng)系統(tǒng)，并包含液壓?jiǎn)卧獛?kù)。控制系統(tǒng)：電子穩(wěn)定控制ABS、ESC、變速箱TCU、DTC、整車(chē)控制單元VCU、HCU、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU等。發(fā)動(dòng)機(jī)：包含傳統(tǒng)查表模型，以及進(jìn)氣、排氣、燃油、燃燒、冷卻等半物理模型；也包含基于熱力學(xué)方程的復(fù)雜模型。
圖3 DYNA4模型架構(gòu)
DYNA4在場(chǎng)景方面
在場(chǎng)景方面，具有道路、基礎(chǔ)設(shè)施及交通等環(huán)境的 3D 環(huán)境模擬功能，為整車(chē)虛擬仿真、駕駛輔助和智能駕駛提供了重要的虛擬仿真環(huán)境平臺(tái)。
環(huán)境道路?不同的天氣環(huán)境：白晝、黑夜、雨天、雪天、霧天等?豐富道路：包括無(wú)限大試驗(yàn)測(cè)試場(chǎng)、便捷的3D多車(chē)道道路、標(biāo)準(zhǔn)且豐富的Opendrive道路?？勺詣?dòng)生成環(huán)境植被，提供大量建筑、樹(shù)木環(huán)境裝飾庫(kù)。為客戶(hù)提供高清真實(shí)的圖形渲染。
交通場(chǎng)景?在道路環(huán)境中添加動(dòng)態(tài)物體（車(chē)輛/自行車(chē)/摩托車(chē)/行人/動(dòng)物），可觸發(fā)縱向或橫向駕駛行為，例如車(chē)道切換等確定有序性行為的變化；同時(shí)支持SUMO第三方開(kāi)源交通軟件進(jìn)行隨機(jī)無(wú)序性交通行為仿真，提供開(kāi)發(fā)性接口。在R8版本中，還支持OpenSenario動(dòng)態(tài)場(chǎng)景文件。
傳感器?基于Simulink真值object list：快速理想的傳感器和簡(jiǎn)捷物理的傳感器模型；?基于GPU圖像處理的原始數(shù)據(jù)：基于物理的高級(jí)傳感器模型，使用GPU技術(shù)計(jì)算，包含攝像頭、超聲波、激光雷達(dá)等。

當(dāng)然，除了這兩大部分，DYNA4還具有例如前后處理、視頻回放、Plot GUI數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)記錄等諸多輔助工程師測(cè)試的功能，貫穿在仿真過(guò)程中，為工程師提供一個(gè)便利的使用環(huán)境。
圖5 Plot GUI界面

利用DYNA4進(jìn)行虛擬仿真，能夠安全高效地進(jìn)行功能開(kāi)發(fā)和測(cè)試驗(yàn)證，電腦 PC上的閉環(huán)仿真驗(yàn)證相對(duì)實(shí)車(chē)測(cè)試更快速。模型編譯后生成的DLL組件，可脫離Simulink環(huán)境，集成在CANoe環(huán)境中。其與平臺(tái)良好的低延時(shí)性和集成度，保證了測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。例如，可用于開(kāi)發(fā)早期的 MIL和 SIL 環(huán)境，或者后期結(jié)合ECU等被測(cè)件，于硬件在環(huán)系統(tǒng)（HIL）上進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。
圖6 DYNA4實(shí)時(shí)運(yùn)行
總結(jié)
總而言之，DYNA4虛擬車(chē)輛仿真測(cè)試不僅可以服務(wù)于整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程，還可用于控制功能設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的整個(gè)應(yīng)用過(guò)程。其出色的3D可視化動(dòng)畫(huà)和成熟的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型，深得市場(chǎng)青睞。
北匯信息作為Vector的合作伙伴，為汽車(chē)行業(yè)客戶(hù)提供從模型在環(huán)到整車(chē)試驗(yàn)全流程開(kāi)發(fā)的測(cè)試解決方案。別走開(kāi)，后續(xù)將會(huì)有更多關(guān)于DYNA4的使用介紹和應(yīng)用方案的分享。