高保真感知仿真的案例
邁向智駕高階驗證：康謀高保真HIL仿真解決方案，重塑測試價值
隨著智能駕駛向 L3/L4 高階演進(jìn)，傳感器配置密度激增、場景復(fù)雜度指數(shù)級提升，HIL（硬件在環(huán)）測試面臨核心痛點，如傳統(tǒng)方案仿真保真度不足難以匹配高階智駕感知需求、鏈路復(fù)雜導(dǎo)致升級成本高、邊緣場景覆蓋不全與低延遲傳輸矛盾凸顯、無法支撐高階系統(tǒng)全生命周期測試驗證。
針對現(xiàn)有 HIL 系統(tǒng)升級迭代與新增部署的核心訴求，康謀推出高保真端到端 HIL 仿真測試解決方案，以 aiSim 仿真器為核心，為外企車企、傳統(tǒng)車企、智駕科技公司、Tier1 供應(yīng)商等全產(chǎn)業(yè)鏈客戶，提供低成本、高置信度、高效率的全流程測試支撐，憑借 ISO 26262 ASIL D 認(rèn)證與規(guī)模化落地驗證，成為智駕測試體系升級的優(yōu)選方案。
一、方案架構(gòu)與核心技術(shù)
1、軟件驅(qū)動 HIL 體系重構(gòu)
康謀 HIL 方案基于開放靈活的 XIL 架構(gòu)，構(gòu)建 “高保真場景 - 多模態(tài)傳感器 - 高精度動力學(xué) - ECU 全鏈路交互” 閉環(huán)，核心優(yōu)勢集中于軟件層面的技術(shù)突破與兼容性設(shè)計。
靈活開放的軟件架構(gòu)
?方案以單一高性能計算節(jié)點整合超大規(guī)模場景生成、多傳感器協(xié)同仿真與高精度車輛動力學(xué)建模，創(chuàng)新 “雙模注入路徑” 實現(xiàn)傳感器原始數(shù)據(jù)直傳，有效規(guī)避硬件接口冗余與調(diào)試復(fù)雜度，適配多域控協(xié)同測試需求的同時大幅縮短開發(fā)周期。
在兼容性方面，方案原生支持 ASAM OpenDRIVE/OpenSCENARIO 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可無縫集成 ROS2、TROS、Matlab/Simulink 等主流開發(fā)環(huán)境，適配 Continental、索尼、地平線、英偉達(dá)等多品牌傳感器與高階域控平臺，現(xiàn)有 HIL 系統(tǒng)升級無需重構(gòu)測試流程，實現(xiàn)平滑切換。
展開 高保真仿真地圖生成：UE+Blender協(xié)同編輯的實現(xiàn)路徑
圖10：最終效果圖（UE端）
六、 地圖導(dǎo)出與仿真閉環(huán)驗證
完成所有編輯、材質(zhì)賦予和屬性定義后，進(jìn)入工作流的最后一步。在aiSim的UE工程中，通過點擊內(nèi)置的地圖導(dǎo)出按鈕并選擇保存路徑，即可將當(dāng)前場景連同所有引用的3D資產(chǎn)打包，輸出為可供仿真器直接加載的Atlas格式地圖。
圖11：最終效果圖（aiSim端）
導(dǎo)出完成后，打開aiSim仿真器加載該地圖，并結(jié)合OpenSCENARIO設(shè)計具體的測試用例。依托aiSim多樣化的天氣與傳感器配置，可開展多種功能測試：
感知算法驗證：配合Camera、LiDAR、Radar等傳感器，開啟感知真值輸出，檢驗?zāi)繕?biāo)檢測、圖像分割、點云識別等算法的性能。
動力學(xué)與控制驗證：設(shè)定自車以不同速度、加速度通過坑洼路面、障礙物等區(qū)域，結(jié)合車輛動力學(xué)模型輸出的IMU數(shù)據(jù)與狀態(tài)真值，評估底盤控制與軌跡規(guī)劃算法的表現(xiàn)。
?圖12：高保真光追相機仿真示例
七、結(jié)語
至此，我們完成了從非結(jié)構(gòu)化道路需求分析，到OpenDRIVE邏輯構(gòu)建，再到UE與Blender聯(lián)合編輯，最終回歸aiSim仿真運行的完整技術(shù)路徑闡述。
回顧這一系列文章，我們可以看到aiSim所提供的并非單一的工具，而是一條貫穿“標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)→邏輯地圖→高保真模型→閉環(huán)仿真”的技術(shù)通道。在這個通道中，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡缆愤壿嬇c自由的藝術(shù)創(chuàng)造力得以結(jié)合，為智能駕駛測試構(gòu)建出既符合物理規(guī)律又充滿挑戰(zhàn)的虛擬驗證環(huán)境。通過在仿真中充分暴露并解決復(fù)雜路況下的潛在問題，最終的目標(biāo)是讓每一次真實道路上的行駛，都能獲得更多的“平穩(wěn)”與“安全”。
展開 高保真CFD霧化仿真：助力設(shè)備研發(fā)降本增效
如在制藥行業(yè)，吸入式藥物的霧化效果直接關(guān)系到治療效果和患者的健康安全，利用霧化仿真優(yōu)化藥物霧化器設(shè)計，可確保每一個產(chǎn)品都能將藥物均勻、精準(zhǔn)地輸送到患者呼吸道，提高治療效果。
二、積鼎科技CFD在霧化方向的卓越應(yīng)用方案
積鼎科技作為國內(nèi)CFD領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，憑借其深厚的技術(shù)積累和豐富的行業(yè)經(jīng)驗，推出了一系列針對霧化方向的專業(yè)應(yīng)用方案，為眾多行業(yè)客戶解決了實際工程難題，贏得了廣泛贊譽。
SprayPro：專業(yè)霧化模擬模塊，精準(zhǔn)捕捉霧化細(xì)節(jié)
積鼎科技自主研發(fā)的SprayPro是一款專注于霧化過程與液滴屬性研究的專業(yè)模擬模塊 ，能夠模擬直噴式、旋流式等多種噴嘴的初次與二次霧化過程。模塊內(nèi)置的高精度算法與后處理程序，確保用戶獲取到接近真實的霧化數(shù)據(jù)。
液面狀態(tài)
中軸面上的流動狀態(tài)（速度）?
中軸面上的流動狀態(tài)（渦量）
在技術(shù)實現(xiàn)上，SprayPro采用Level Set距離函數(shù)法來追蹤氣液相界面，相比傳統(tǒng)VOF法，氣液相界面更尖銳，有利于精準(zhǔn)捕捉霧化液滴；兼容空化模型，可用于高精度分析噴嘴處由于高速流動引起的空化現(xiàn)象對霧化結(jié)果的影響；提供歐拉框架下三維高保真霧化仿真分析，以及對二次破碎后微小液滴的拉格朗日顆粒描述，便于后續(xù)的燃燒仿真計算 。同時，超大渦(V-LES) 湍流模型既保證了求解霧化過程中湍流的精度，又兼顧了高效的計算效率。采用LISA霧化模型，可以有效捕捉離心噴霧過程，在保證工程應(yīng)用精度條件下，極大縮短了計算時間；采用WAVE霧化模型，可以針對高We數(shù)條件下的噴霧場景進(jìn)行高效的仿真 。
成功案例：攜手濰柴動力，共鑄噴嘴霧化仿真新高度
積鼎科技與濰柴動力的合作堪稱行業(yè)典范。
展開 【資料分享專區(qū)】數(shù)字孿生平臺上的高保真結(jié)構(gòu)模型動態(tài)仿真案例
【24】面向電動汽車的Ansys NVH解決方案
【25】數(shù)字孿生平臺上的高保真結(jié)構(gòu)模型動態(tài)仿真案例
航空發(fā)動機360度整機數(shù)值模擬——超算助力工業(yè)仿真邁向系統(tǒng)級高保真時代
圖4為整個航空發(fā)動
機馬赫數(shù)和溫度的仿真結(jié)果。結(jié)果顯示了該航空發(fā)動機子午截面上的流速分布，風(fēng)扇、壓氣機和渦輪轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)速以及燃燒室內(nèi)的燃燒現(xiàn)象。
圖4 馬赫數(shù)云圖
圖5為整個航空發(fā)動機的壓力和溫度仿真結(jié)果。從結(jié)果中可以看出，通過數(shù)千塊葉片的工作，氣流在壓氣機出口處的壓力最高。高壓氣體在燃燒室與燃料混合，充分燃燒，釋放出巨大的機械能。高壓高能氣體驅(qū)動渦輪做功，氣流經(jīng)過渦輪后，壓力減小，速度增大。
圖5 溫度云圖
最后，圖6為高壓壓氣機第6級轉(zhuǎn)子出口處從根部到葉尖總壓比沿葉高的模擬分布，并與固定傳感器和移動探針的實驗測量值進(jìn)行對比。
圖6 總壓分布對比
結(jié)論
經(jīng)過上述性能與結(jié)果分析，我們認(rèn)為在本次仿真應(yīng)用中實現(xiàn)了高保真模擬，設(shè)計人員可以捕捉部件相互作用造成的復(fù)雜現(xiàn)象，并在設(shè)計的中后期階段對航空發(fā)動機的性能進(jìn)行合理準(zhǔn)確的預(yù)測，從而縮短發(fā)動機研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。
在第18屆中國CAE工程分析技術(shù)年會暨第4屆中國數(shù)字仿真論壇上，本次應(yīng)用斬獲2022數(shù)字仿真科技獎“卓越應(yīng)用獎”。
十四五期間，工業(yè)數(shù)字化將是工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的主路線。“神工坊”秉持“算力賦能、協(xié)同創(chuàng)新”的理念，爭做“先進(jìn)算力到仿真算能的轉(zhuǎn)換器”、“離散機理和垂直仿真場景的連接器”，助力我國工程仿真技術(shù)實現(xiàn)跨越發(fā)展，支撐重大裝備研制創(chuàng)新和工業(yè)設(shè)計研發(fā)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
完成人 | 徐全勇 任虎 陳建軍等
撰稿 | 高飛
展開 基于AI模型和全頻譜仿真的高保真減振器虛擬調(diào)校【5.19 直播預(yù)告】
<p>隨著底盤開發(fā)對舒適性和NVH要求不斷提升，高保真的虛擬調(diào)校已成為縮短研發(fā)周期的關(guān)鍵。工程師不僅需要建立精確的減振器模型，更需要實現(xiàn)實時可調(diào)的沉浸式調(diào)校體驗。</p><p>本次網(wǎng)絡(luò)研討會將介紹Astemo如何將AI-MBD（基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的減振器模型）與全頻譜仿真相結(jié)合以優(yōu)化底盤開發(fā)流程，并展示VI-grade緊湊型FSS模擬器的實時演示、Astemo實驗室獨家視頻（呈現(xiàn)模擬器集成硬件在環(huán)如何提供實時反饋，使工程師能夠以極高靈敏度解決細(xì)微調(diào)校變化），同時講解虛擬試驗場和激光掃描路面如何模擬真實世界輸入條件，實現(xiàn)更精確可重復(fù)的減振器調(diào)校。
展開 技術(shù)分享︱航空發(fā)動機360度整機數(shù)值模擬——超算助力工業(yè)仿真邁向系統(tǒng)級高保真時代
</p><p class="ql-align-justify"> 在第18屆中國CAE工程分析技術(shù)年會暨第4屆中國數(shù)字仿真論壇上，本次應(yīng)用斬獲2022數(shù)字仿真科技獎“卓越應(yīng)用獎”。
