案例分享 | 北约用 Adams 和 Luciad 评估军用地面车辆的机动性特征

专业技术文章：基于海克斯康产品组合的高机动性车辆平台开发与评估


引言

在现代国防和战场机动性评估中，地面车辆的操控性和稳定性是决定任务成功的关键因素。随着技术的不断进步，车辆开发和评估面临着前所未有的挑战，尤其是针对复杂多变的地理和道路条件设计高机动性平台。海克斯康产品组合提供了一整套解决方案，用于建模、仿真和优化车辆性能，特别是下一代北约参考机动性模型（NGNRMM）项目中对FEDAlpha（一种演示燃料效率的轻型车辆）的评估。

1. Adams模型创建与验证

专用的垂直解决方案Adams Car内嵌于海克斯康产品组合之中，专注于车辆总成与子系统仿真。通过Eric Pesheck、Venkatesan Jeganathan、Tony Bromwell等团队的努力，Adams模型从现实世界校准数据出发构建和验证了FED Alpha的整车模型（图2所示），并通过利用基于模板的方法进行建模。模型融入详细的车辆数据，包含设计意图、零件质量属性以及部件兼容性特征。在确保模型与断裂行为准确性的同时，关键物理特性，如韧性、摩擦力和与频率相关的行为，也被详细描述。模型的逼真度和详细程度取决于具体的仿真意图和可用的设计数据。

2. 车辆性能仿真与分析




验证的Adams模型被用于规划和评估各种车辆事件，包括模拟战场上典型的双车道变道、半圆环道路体验以及环境因素（如爬越阶梯）的引入。这些仿真工作准确预测了车辆在不同路径和越野条件下的性能。针对越野性能的关键性评估，地面力学描述至关重要，涵盖土壤特性与轮胎与土壤表面之间的相互作用。同时，采用简单模型和精细模型，分别通过基于实验测量的经验关系和基于离散元方法（DEM）的仿真来评估在变形地形上的车辆操作响应及土壤属性。

3. 机动性映射与优化

通过与地缘空间业务部的Luciad Lightspeed技术集成，Adams预测的车辆性能数据得以可视化到Keewenaw研究中心的测试地形上（图5）。实现针对整个地图的车辆速度映射，并根据需要计算优化路径。同时，将边坡预测、障碍物信息等后台输入数据整合，构建出一套依赖仿真车辆性能数据评估实际地形机动性的系统。

4. 实时虚拟模型与硬件在环兼容性

为了确保Adams模型与硬件在环（HIL）和高级驾驶辅助系统（ADAS）应用程序的兼容性，开发了实时兼容变量。这种方法允许为不同逼真度和特定仿真意图生成动力学模型，确保用户在单一解决方案中获得所有缓解操作所需的性能，而无需在不同工具之间进行繁琐的模型转换。