聊聊车辆仿真软件之DYNA4——Overview

随着汽车行业如火如荼的发展，各种车辆仿真软件也不断获得工程师的诸多关注。虚拟车辆仿真，无论是在开发前期还是HIL阶段都有着举足轻重的作用。而今天，我们重点来聊一聊DYNA4。

起源
说起DYNA4，有些工程师心中未免会疑问，是不是之前有款流行的软件名为veDYNA（vehicle dynamics simulation）和enDYNA（engine dynamics simulation）？没错，后来dSPACE的ASM模型也是发源于此。veDYNA和enDYNA隶属于TESIS公司，公司于2019年被Vector收购。合并之后，软件整合更名为DYNA4，成为了Vector大家族中一员，专注于虚拟车辆仿真。


功能
DYNA4经过多年的经验积累，向客户提供已被充分验证的乘用车和商用车的虚拟车辆仿真环境。其底层基于Simulink搭建，开放的模块化结构，能有效支持在车辆开发过程中的动力学模型仿真工作。物理模型主要包括车辆动力学和环境道路两方面。
DYNA4在车辆动力学方面
底盘：具备复杂的车辆动力学模型，丰富的悬架K&C分析，支持外特性和硬点多体输入；支持额外输入加载（拖车、额外力、侧向风等）。 轮胎：TM-Easy、Pacejka、Ftire、MFTire接口；TM-Easy优化低速接触应力，包含多胎压输入。 转向：具备万向节模型，包含摩擦、惯量、阻尼以及EPS助力等，支持第三方模型。传动：包含机械传动和双电压电气系统模型，如12V、48V、400V。支持搭建多样的传动系统。制动：包含基本制动系统、平行或者交叉双液压制动以及电子液压制动系统，并包含液压单元库。控制系统：电子稳定控制ABS、ESC、变速箱TCU、DTC、整车控制单元VCU、HCU、发动机ECU等。发动机：包含传统查表模型，以及进气、排气、燃油、燃烧、冷却等半物理模型；也包含基于热力学方程的复杂模型。
图3 DYNA4模型架构
DYNA4在场景方面
在场景方面，具有道路、基础设施及交通等环境的 3D 环境模拟功能，为整车虚拟仿真、驾驶辅助和智能驾驶提供了重要的虚拟仿真环境平台。
环境道路不同的天气环境：白昼、黑夜、雨天、雪天、雾天等丰富道路：包括无限大试验测试场、便捷的3D多车道道路、标准且丰富的Opendrive道路。可自动生成环境植被，提供大量建筑、树木环境装饰库。为客户提供高清真实的图形渲染。
交通场景在道路环境中添加动态物体（车辆/自行车/摩托车/行人/动物），可触发纵向或横向驾驶行为，例如车道切换等确定有序性行为的变化；同时支持SUMO第三方开源交通软件进行随机无序性交通行为仿真，提供开发性接口。在R8版本中，还支持OpenSenario动态场景文件。
传感器基于Simulink真值object list：快速理想的传感器和简捷物理的传感器模型；基于GPU图像处理的原始数据：基于物理的高级传感器模型，使用GPU技术计算，包含摄像头、超声波、激光雷达等。

当然，除了这两大部分，DYNA4还具有例如前后处理、视频回放、Plot GUI数据显示、数据记录等诸多辅助工程师测试的功能，贯穿在仿真过程中，为工程师提供一个便利的使用环境。
图5 Plot GUI界面

利用DYNA4进行虚拟仿真，能够安全高效地进行功能开发和测试验证，电脑 PC上的闭环仿真验证相对实车测试更快速。模型编译后生成的DLL组件，可脱离Simulink环境，集成在CANoe环境中。其与平台良好的低延时性和集成度，保证了测试系统的实时性。例如，可用于开发早期的 MIL和 SIL 环境，或者后期结合ECU等被测件，于硬件在环系统（HIL）上进行测试验证。
图6 DYNA4实时运行
总结
总而言之，DYNA4虚拟车辆仿真测试不仅可以服务于整个开发过程，还可用于控制功能设计到验证的整个应用过程。其出色的3D可视化动画和成熟的车辆动力学模型，深得市场青睐。
北汇信息作为Vector的合作伙伴，为汽车行业客户提供从模型在环到整车试验全流程开发的测试解决方案。别走开，后续将会有更多关于DYNA4的使用介绍和应用方案的分享。