(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111629167.0 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫20 0号 (72)发明人 皮大伟　王旭　王洪亮　谢伯元　 王显会　王尔烈　王霞　孙晓旺　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 代理人 张玲 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于数字孪生的算法验证系统及验证方法 (57)摘要 本发明属于车辆领域， 具体涉及一种基于数 字孪生的算法验证系统及验证方法。 包括数字台 架系统， 物理 台架系统， 实车台架系统、 交互终端 系统四个子系统； 数字台架系统通过软件实现多 工况多场景的切换与融合， 以及虚拟传感器数据 的输入， 实车系统和物理台架系统借助通信连接 模块实现数字台架系统输入的接收， 从而进行测 试， 并输出实测数据至交互终端系统； 系统涵盖 三种测试:纯模型仿真、 基于数字孪生的硬件在 环传感器数据测试、 基于数字孪生的实车交互测 试。 本发明四个子系统基于api实现 交互联合， 能 够有效测试底盘域制动 及转向性能， 而且能够有 效验证车辆横纵向控制算法的准确性。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 114329779 A 2022.04.12 CN 114329779 A 1.一种基于数字孪生的算法验证系统， 其特征在于， 包括数字台架系统， 物理台架系 统， 实车系统和交 互终端系统； 所述物理台架系统为电子助力转向系统和电子助力制动系统 的联合台架， 用于汽车性 能测试台架； 所述数字台架系统为物理台架系统和实车系统于数字信 息空间中的映射， 为物理台架 系统与实车系统于虚拟空间中的数字化体现； 所述实车系统为现实空间内基于指定复杂多工况融合、 面向虚拟场景建设及虚拟传感 器数据输入下的实车测试， 实车系统包括用于 孪生的待测车辆和通信连接模块； 所述交互终端系统分别发送信息指令流1和信 息指令流2至物 理台架系统及实车系统， 物理台架系统及实车系统分别反馈数据流1和数据流2至数字台架系统； 数字台架系统通过软件实现多工况多场景的切换与融合， 以及虚拟传感器数据的输 入， 实车系统和物理台架系统借助通信连接模块实现数字台架系统输入的接 收， 从而进行 测试， 并输出实测数据至交 互终端系统。 2.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述数字台架系统包括映射模块、 数据存 储模块和知识信息模块； 映射模块包括物理台架映射模块和实车映射模块， 数据存储模块包括模型仿真数据模块、 物理台架反馈数据模块和实车反馈数据模块， 知识信息模块包括物理台架及实车的物理特性描述信息 。 3.根据权利要求2所述的系统， 其特征在于， 所述物理台架映射模块是指物理台架系统 于虚拟空间内的数字化模型体现， 包括动力学仿真模块、 反馈数据输入模块与场景工况模 块； 所述实车映射模块分别是指实车系统于虚拟空间内的数字化模型体现， 所述实车映射 模块包括整车动力学仿真模块、 反馈数据输入 模块及孪生工况模块。 4.根据权利要求3所述的系统， 其特征在于， 所述模型仿真数据模块、 物理台架反馈数 据模块和实车反馈数据模块分别指对模型仿真数据、 物理台架反馈数据和实车反馈数据的 存储； 所述数字台架系统基于输入数据的来源不同， 场景工况的输入不同， 通过调用应用接 口的形式， 运行动力学仿真模块， 最终得到各类型期望 输出与实际输出。 5.根据权利要求4所述的系统， 其特征在于， 通过交互终端系统进行数据指令的下发， 实现实车系统及物理台架系统的响应， 所述交互终端系统包括控制 器模块， 功能模块和孪 生数据库模块。 6.根据权利要求5所述的系 统， 其特征在于， 所述控制器模块包括GUI界面， GUI界面通 过调用应用接口 的方式建立具有实时性的can信息指令收发与串口信息回注的控制通信； 所述孪生数据库模块是存储孪生数据的数据库， 孪生数据 是由实体运行数据和传感器 更新数据以及历史数据经 过生成、 选取、 修 正、 优化、 融合而行成。 7.根据权利要求6所述的系统， 其特征在于， 所述功能模块包括算法验证模块、 在线仿 真模块和辅助决策模块； 所述算法验证模块， 用于基于应用接口调用的形式验证自动驾驶算法以及车辆横 纵向 控制算法；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114329779 A 2所述在线仿真模块， 基于多输入工况与场景、 多类型数据输入， 实现数字 台架中的动力 学仿真模块的运行， 得到多种测试 下的指标输出； 所述辅助决策模块， 基于孪生数据及反馈信息， 于数字台架中实现仿真完成及预测信 息生成， 通过交 互终端系统进行 数据指令的下发， 实现实车及物理台架的响应。 8.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述物理台架系统采用整车控制器WCU作 为控制单 元， 基于can总线通信技 术实现信息交 互。 9.一种权利要求1 ‑8任一项所述系统的用途， 其特征在于， 用于纯模型仿真、 基于数字 孪生的硬件在环传感器数据测试、 或基于数字 孪生的实车交 互测试。 10.一种利用权利要求8所述的系统进行算法验证的方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤(1)： 建立所述数字台架系统中的本体模块及 知识信息模块： 对物理台架系统及实车系统进行数字化映射， 针对多场景下的融合设定工况， 根据预 设的预期值及性能指标， 运行终端交 互系统中的在线仿真模块； 步骤(2)： 建立本体模型的动态属性与物理台架的感知数据的映射关系： 设定预期值及性 能指标后， 通过终端交互系统中的控制器模块借助物 理台架系统中的 wcu控制单元及can总线通信 载体， 基于与之对应的通信协议， 以can卡为载体， 实现信息指 令流2至物理台架的实时发送； 步骤(3)： 物理台架系统启动执 行： 物理台架系统借助预留的总 线接口接收指令， 其后电子助力转向系统和电子助力制动 系统基于各自ECU依托通信协议识别各自指令并执行响应； 转角传感器及转矩传感器采集 响应后的信息， 并基于传感器信息转换模块， 通过rs485串口实现数据至各子系统ECU的回 馈； 步骤(4)： 收集物理台架的感知数据， 更新传感器数据库： 数据及信息借助can卡通过预留的总线接口连接反馈至物理台架反馈数据模块， 更新 孪生数据库后， 借助总线接口实时发送信息指令流 4至物理台架； 步骤(5)： 进行实车测试： 数字台架系统基于预设的多测试工况模拟相应的传感器数据及路面输入参数， 基于应 用接口通过交 互终端系统借助通信连接模块发送指令信息流1至实车； 步骤(6)： 采集与评估数据： 实车根据接收的信 息流执行命令， 安装在实车上的各传感器采集信 息并发送数据流至 数字台架系统中的实车反馈数据模块； 交互终端系统基于数据存储模块更新孪生数据库， 并发送信息指令流3 至实车； 步骤(7)： 优化仿真模型： 基于孪生数据库模型及本体模型， 更新交互终端系统中的在 线仿真模块； 步骤(8)： 融合数据： 孪生数据库根据所得实时物 理台架反馈数据及实车反馈数据对孪 生数据进行迭代； 步骤(9)： 验证算法： 借助融合的迭代孪生数据， 运行算法验证模块并查看实车响应， 实现基于数字孪生的 横纵向控制算法的验证。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114329779 A 3