一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统及方法与流程

本发明涉及乘用车节能，具体涉及一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统及方法。

背景技术：

1、现有整车能耗预测一般基于车辆历史数据对用户未来出行工况的能耗进行预测，是针对具体出行路线的能耗预测，但是在对不同用户场景实际能耗进行测评时还存在一定的局限性，例如专利cn117649767a提出了一种基于数字孪生技术的交通路况分析系统，该系统根据交通路况数据、交通路况数字孪生体，对道路交通信息进行仿真，对未来的交通路况进行预测分析，并对交通信号进行控制，但是不能用于用户实际出行场景的能耗预估、路径规划等工作；专利cn116595813a提出了智能网联汽车测试的数字孪生构建方法与装置，该方法通过测试收集路段数据，建立测试路段模型，在封闭的环境里面模拟出真实路况，使得自动驾驶的汽车在这个环境中模拟测试，但是该方法仅限于可收集到的路段数据进行测试，不能扩大到不同城市不同路线。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中对不同用户场景的实际能耗分析还存在不足的问题，从而提出了一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统及方法。该系统首先根据驾驶员的驾驶行为和道路状况生成实际出行场景对应的工况信息，并利用天气状况对实际出行阻力进行修正，再通过仿真试验对实际出行场景对应的工况信息和修正后的实际出行阻力进行对比优化，最后将优化后的实际出行场景对应的工况信息和优化的实际出行阻力进行数字化处理，形成实际出行场景的道路数字孪生系统。本发明将实际出现场景的道路信息转化应用到仿真模型中，实现实际出行场景的道路数字化孪生，可应用到车辆研发过程中实际道路车辆的经济性评估和路径规划等方面，同时，由于该系统通过了大量的仿真试验优化，因此极大地提升了该道路数字孪生系统的准确性。

2、为实现此目的，本发明所设计的一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统，包括：工况生成模块、阻力修正模块、对比优化模块和出行场景仿真模块；

3、所述工况生成模块根据驾驶行为与实际出行场景的导航信息生成实际出行场景的工况；

4、所述阻力修正模块根据实际出行场景的天气信息对基准状态下的滑行试验的滑行阻力进行修正，得到实际出行场景的道路阻力；

5、所述对比优化模块分别将所述实际出行场景的工况与实际出行场景的道路阻力对应的轮端能量与实际出行的试验工况对应的轮端能量进行对比，并根据对比结果不断优化实际出行场景的工况和实际出行场景的道路阻力，使所述实际出行场景的工况、实际出行场景的道路阻力对应的轮端能量与实际出行的试验工况对应的轮端能量的偏差满足精度要求；

6、所述出行场景仿真模块将优化后的实际出行场景的工况和道路阻力进行数字化处理，形成实际出行场景的仿真模型。

7、本发明的有益效果：

8、本发明首先通过导航、天气app获取实际出行场景下的道路状况、天气状况，根据实际出行场景中的道路状况和驾驶员的驾驶行为获取实际出行工况，工况生成考虑用户驾驶行为，体现了用户差异性，即不同用户出行生成工况存在差异，既而消耗不同的能量，根据天气信息对车辆阻力进行修正，将实际出行场景的道路、环境等因素以数字化方式转化到模型端，实现实际出行场景的道路数字化孪生，可应用到车辆研发过程实际道路车辆经济性评估、路径规划等方面，整个过程具备科学、客观、严谨、快速、低成本等技术特点，可支撑车辆的研发过程实际出行场景的能耗评估，提升新能源汽车产品用车体验，增强产品市场竞争力；同时，该方法具备精度高、成本低、响应快、体验好等特点；此方法适用范围较广，可应用于不同城市、不同路线。

1.一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统，其特征在于，包括：工况生成模块、阻力修正模块、对比优化模块和出行场景仿真模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统，其特征在于，根据驾驶行为与实际出行场景的导航信息生成实际出行场景的工况的具体方法为：利用所述实际出行场景的导航信息中导航段的距离和预计通行时间计算导航段的平均车速，并根据导航段中分段的距离和拥堵状态计算所述导航段中分段的平均车速；

3.根据权利要求2所述的一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统，其特征在于，将导航段中不同分段利用平均加速度和平均减速度进行片段连接，得到一条连续的工况曲线的具体方法为：首先根据所述导航段中分段的拥堵状态计算停车时间，并根据所述导航段中分段的红绿灯位置、红绿灯周期和平均车速计算车辆行驶到红绿灯位置时交通灯状态，根据所述停车时间和交通灯状态得到车辆在所述导航段中分段的停车点及红绿灯处停车时间；

4.根据权利要求3所述的一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统，其特征在于，对所述工况曲线中的匀速段进行片段选择和插入的具体方法为：在已有的片段库中选择与所述匀速段的平均车速、行驶距离和加减速度具有最小差别的片段，并将该片段插入对应的匀速段的位置。

5.根据权利要求4所述的一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统，其特征在于，根据实际出行场景的天气信息对基准状态下的滑行试验的滑行阻力进行修正，得到实际出行场景的道路阻力的计算公式如下：

6.根据权利要求5所述的一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统，其特征在于，分别将所述实际出行场景的工况与实际出行场景的道路阻力对应的轮端能量与实际出行的试验工况对应的轮端能量进行对比，并根据对比结果不断优化实际出行场景的工况和实际出行场景的道路阻力，使所述实际出行场景的工况、实际出行场景的道路阻力对应的轮端能量与实际出行的试验工况对应的轮端能量的偏差满足精度要求的具体方法为：将所述实际出行场景工况与实际出行的试验工况在设定的同一阻力下的轮端能量进行对比，若所述实际出行场景工况对应的轮端能量与实际出行的试验工况对应的轮端能量的偏差大于5％，则对所述实际出行场景的工况进行优化调整；

7.根据权利要求6所述的一种基于实际出行场景的道路数字孪生系统，其特征在于，所述对比优化模块还包括：利用所述实际出行场景的工况和实际出行场景的道路阻力得到实际出行场景的整车能耗，并使所述实际出行场景的整车能耗与实际出行的仿真试验工况的整车能耗的偏差小于5％。

8.一种基于实际出行场景的道路数字孪生方法，其特征在于，它包括如下步骤：

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求8所述方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求8所述方法的步骤。