Master's Thesis

Dynamic Vehicle Model Validation

Final Thesis 8.15 MB

Author of thesis: Bc. Veronika Šenkeříková

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Fojtášek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Repka

Abstract:

This diploma thesis focuses on the use of virtual simulations and AI-generated 3D models for the creation of urban environments in the IPG CarMaker simulation platform. The thesis includes the creation of a modeled part of the city of Brno using the Tripo AI tool, its implementation into the CarMaker environment, and the subsequent validation of a vehicle dynamic model based on real experimental measurements. The validation process included braking tests, CRC tests, and driving simulations in a real urban environment. Measured data were processed in MATLAB and subsequently compared with outputs of complex and simplified vehicle models in IPG CarMaker. The results showed that the complex vehicle model was able to capture vehicle dynamics with relatively high accuracy, especially in standardized test scenarios, while the simplified model exhibited significant limitations in describing lateral vehicle dynamics. The thesis also demonstrates the potential of AI-generated models for future automation of large-scale virtual environments and digital twins applicable in the automotive industry.

Keywords:

IPG CarMaker, Tripo AI, virtual simulation, vehicle validation, braking test, CRC test, vehicle dynamics, urban environment

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval zkušební komisi svou závěrečnou práci a zodpověděl otázky oponenta. Otázky oponenta: 1) Aké metriky by bolo možné použiť na kvantitatívne vyhodnotenie zhody medzi simuláciou a experimentom (napr. pre porovnanie dvoch modelov medzi sebou)? Porovnajte tieto dva modely pomocou Vami vybranej metriky na príklade CRC testu, ktorý v práci analyzujete. Hodnocení: Zodpovězeno. 2) V práci porovnávate veličiny ako pozdĺžne/priečne zrýchlenie a uhlovú rýchlosť stáčania. Ako ste v CarMakeri zabezpečili, aby bol virtuálny senzor zrýchlenia umiestnený v presne rovnakom bode ako fyzický senzor v reálnom aute? Aký vplyv by mal posun tohto senzora na výsledky validácie? Hodnocení: Zodpovězeno. Následně odpovídal na otázky členů zkušební komise: 1) Jak byly definovány vstupní parametry simulace? Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Je pro systémy ADAS vhodnější kamera, radar nebo lidar? Hodnocení: Zodpovězeno. 3) Jak tyto senzory fungují? Hodnocení: Zodpovězeno. 4) Jaké senzory byly na testovaném vozidle? Hodnocení: Zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Porteš, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. František Bauer, CSc. (místopředseda)
RNDr. Dr. Jiří Kalčík (člen)
Ing. Zdeněk Novosad (člen)
Ing. František Zapletal, Dr. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Fojtášek, Ph.D.

Práce se zabývá validací dynamického modelu vozidla v prostředí IPG CarMaker na základě experimentálních měření, porovnáním odezvy modelu s reálnými daty a využitím moderního přístupu AI při generování virtuálního prostředí, které bylo studentce v průběhu psaní práce doporučeno vedoucím. Rozsáhlá rešerše pojednává o virtuálním testování z pohledu propojení modelu s kontrolními algoritmy, ADAS systémech i simulačních softwarech, přičemž některé pasáže by bylo možné zkrátit, protože svým rozsahem přesahují rámec, který je pak využit v praktické části práce. Ocenit lze kapitolu 4, kde je podrobně vysvětlen způsob tvorby okolního prostředí pomocí nástrojů AI na základě fotografií. Samotná validace modelu vozidla pak postrádá několik důležitých částí jako jsou podrobnější popis použitých modelů vozidla a jednotné vysvětlení simulovaných manévrů. Pro samotné srovnání výsledků simulací s měřenými daty by bylo vhodné zařadit alespoň základní statistické metriky či výsledné grafy doplnit o jasné popisky os i křivek a správné měřítko, které by přispělo čtenáři k pochopení limitů modelu. Navzdory uvedeným nedostatkům je práce logicky uspořádaná a po formální stránce propracovaná včetně citací. Vytyčené cíle byly splněny a praktické výsledky jsou dále využitelné.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod D
Vlastní přínos a originalita E
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry E
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: D

Reviewer’s report
Ing. Martin Repka

Predložená diplomová práca pani Šenkeříkovej sa zameriava na validáciu dynamického modelu vozidla. Práca obsahuje 82 strán vlastného textu a je spracovaná logicky a prehľadne. Spracovanie hlavnej časti práce však vykazuje viacero výrazných metodických a formálnych nedostatkov, ktoré znižujú jej odbornú úroveň. V texte sa opakovane vyskytuje používanie skratiek a pojmov bez predchádzajúceho vysvetlenia, dochádza k miešaniu jazykov a nejednoznačnému označovaniu rovnakého manévru (napr. kruhový test, CRC test, jazda po kruhu). Na obrázky a grafy sa autorka často neodkazuje priamo v texte, čo sťažuje orientáciu čitateľa.

Rozsah práce je pomerne veľký, avšak nie vždy účelne využitý. V rešeršnej časti sa autorka na pomerne veľkom rozsahu venuje definícii pojmov z oblasti ADAS, ktoré však nie sú ďalej v práci systematicky využívané a neprispievajú priamo k riešeniu validačnej úlohy. Metodika experimentálneho merania nie je dostatočne popísaná – chýba informácia o spôsobe záznamu dát, použitej meracej technike či spracovaní signálu.

Grafická úroveň validačnej časti je nízka. V grafoch z prostredia CarMaker sú síce uvedené legendy, avšak jednotlivé signály majú nejednoznačné a nevypovedajúce názvy (napr. „C1::IFF.User4“), z ktorých nie je zrejmé, či ide o experimentálne alebo simulačné dáta. V závere validácie autorka tvrdí, že model vierohodne vystihuje dynamické správanie vozidla a že priebehy vykazujú veľmi dobrú zhodu s meraním, avšak tieto tvrdenia nie sú podložené žiadnou kvantitatívnou metrikou, ktorá by umožnila objektívne posúdenie alebo porovnanie použitých modelov.

Pozitívne hodnotenie si zaslúži predovšetkým praktická časť práce venovaná tvorbe budov a okolitého prostredia pomocou AI nástrojov. Metodika generovania, úprav, exportu a integrácie 3D modelov do simulačného prostredia je popísaná rozsiahlo a systematicky. Táto časť práce pôsobí ucelene, je zrozumiteľná a má potenciálnu praktickú využiteľnosť. Práve táto oblasť predstavuje najväčší a najhodnotnejší prínos celej diplomovej práce.

Študentka pracovala s relevantnou odbornou literatúrou a cituje v súlade s normou ISO 690. Záverom je možno povedať že, všetky body zadania boli splnené, práca obsahuje všetky požadované náležitosti. Napriek čiastkovým uvedeným nedostatkom prácu odporúčam k obhajobe s celkovým hodnotením D/uspokojivo.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod D
Vlastní přínos a originalita E
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry E
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis D
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Aké metriky by bolo možné použiť na kvantitatívne vyhodnotenie zhody medzi simuláciou a experimentom (napr. pre porovnanie dvoch modelov medzi sebou)? Porovnajte tieto dva modely pomocou Vami vybranej metriky na príklade CRC testu, ktorý v práci analyzujete.
  2. V práci porovnávate veličiny ako pozdĺžne/priečne zrýchlenie a uhlovú rýchlosť stáčania. Ako ste v CarMakeri zabezpečili, aby bol virtuálny senzor zrýchlenia umiestnený v presne rovnakom bode ako fyzický senzor v reálnom aute? Aký vplyv by mal posun tohto senzora na výsledky validácie?

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová