Ajoneuvosimulaatiot

Ajoneuvosimulaatiot ovat tietokonepohjaisia malleja ja ohjelmistoja, joiden avulla voidaan ennustaa ajoneuvon käyttäytymistä erilaisissa liikennetilanteissa. Niitä käytetään sekä teollisuudessa että tutkimuksessa suunnittelun, testauksen ja koulutuksen tueksi. Simulaatiot mahdollistavat turvallisten ja kustannustehokkaiden kokeiden tekemisen ennen todellisia koeajoja.

Mallien tyypit jakautuvat useisiin näkökulmiin. Dynaamiset mallit kuvaavat ajoneuvon tilaa ja voimia (nopeus, kiihtyvyys, renkaiden liike, nopeat signaalit). Nykyisin yleisiä on kehräämiskalvoinen bicycle-modeli, jolla simuloidaan ohjaus- ja jarrutoimintojen vaikutukset. Tarkemmat mallit sisällyttävät pyörä-/renkaamallinnukset (esim. Pacejka), aerodynamiikan sekä massan ja tilojen väliset suhteet. Mallien voivat olla sekä fysikaalisesti perustuvia että dataohjautuisia, hybridioppeja unohtamatta.

Ympäristön ja järjestelmien simulaatiot muodostavat toisen tärkeän osa-alueen. Tämä sisältää tien ja liikenneympäristön geometrioiden mallinnuksen, sensorien ja toimintojen (ohjaus, moottori, jarrut) simuloinnin sekä ympäröivien ajoneuvojen käyttäytymisen. Ohjaus- ja järjestelmäsimulaatiot sekä HIL- (hardware-in-the-loop) ja SIL- (software-in-the-loop) testauksia käytetään kehityksen aikana varmistamaan turvallisuus ja luotettavuus.

Käyttökohteita ovat ajoneuvon ohjausjärjestelmien ja ADAS:n suunnittelu, autonomisen ajamisen tutkimus, turvallisuustestit sekä koulutus. Esimerkiksi autosoftien ja ajoneuvojen kehittämisessä hyödynnetään sekä kaupallisia että avoimen lähdekoodin alustoja, kuten Matlab/Simulink, CarSim, Adams/Car sekä CARLA ja Gazebo. Haasteita ovat mallitarkkuus, renkaiden fysiikan realistisuus sekä laskennallinen kustannus.