動(dòng)感汽車駕駛模擬器
隨著社會(huì)對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)模擬技術(shù)的追求，公司經(jīng)堅(jiān)持不懈的努力，吸取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的三維立體模擬技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)了紫光系列動(dòng)感駕駛模擬器，動(dòng)感平臺(tái)能實(shí)時(shí)讀取駕駛中的力反饋數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)反映到駕駛者身上，可以實(shí)現(xiàn)真車的離心力，推背，搖晃，顛簸，各種路況的狀態(tài)還原，讓駕駛者能感覺(jué)身處駕駛艙中，體驗(yàn)駕車時(shí)各種不同路況效果所帶來(lái)的視覺(jué)和觸覺(jué)沖擊。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)模擬物體在三個(gè)方向的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，即前后平移、左右平移、上下垂直運(yùn)動(dòng)、俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航及復(fù)合運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可模擬出各種道路地形的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。
ZG-DG6型動(dòng)感汽車駕駛模擬器虛擬仿真駕駛模擬器平臺(tái)以六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為駕駛艙操縱仿真系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛艙對(duì)仿真圖形的快速、穩(wěn)定的反映，通過(guò)模擬駕駛艙和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成汽車行駛過(guò)程中的虛擬視境、音響效果和運(yùn)動(dòng)仿真等駕駛環(huán)境, 以視景仿真管理軟件實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境的“沉浸感、交互性”特性，為駕駛?cè)颂峁┝嗽谄侣贰㈩嶔ぢ访娴纫约败囕v加減速、轉(zhuǎn)向、側(cè)滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)臨場(chǎng)感，同時(shí)能夠針對(duì)轎車、貨車、客車等各類車型進(jìn)行包括臨界、極限工況的全工況仿真實(shí)驗(yàn)，分析、預(yù)估和評(píng)價(jià)汽車的操縱穩(wěn)定性、安全性、制動(dòng)性、動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)性能控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和優(yōu)化，提供車型結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配的最優(yōu)化方案等，對(duì)于汽車駕駛模擬器開(kāi)發(fā)具有重要而現(xiàn)實(shí)的意義。
一、系統(tǒng)組成：
ZG-DG6型動(dòng)感汽車駕駛模擬器設(shè)備由模擬駕駛艙、視景模擬駕駛軟件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、微型控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)由Stewart機(jī)構(gòu)的六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等組成。下平臺(tái)安裝在地面的固定基座基上，上平臺(tái)為支撐平臺(tái)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)協(xié)調(diào)控制電動(dòng)缸的行程，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，即笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)的三個(gè)平移運(yùn)動(dòng)和繞三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。
各主要部分簡(jiǎn)述如下：
1.1模擬駕駛艙：駕駛座艙采用玻璃鋼外殼用模具一次鑄造成型，堅(jiān)固耐用，永不變型；外觀簡(jiǎn)潔大方、時(shí)尚亮麗。五大操作件及儀表臺(tái)采用真車實(shí)件配置，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用真車方向機(jī)總成構(gòu)建，實(shí)車轉(zhuǎn)數(shù)方向自動(dòng)回位；檔位外罩采用桑塔納真車中央通道，具有真車實(shí)感。駕駛艙是由轉(zhuǎn)向器、油門、離合器、腳剎車、手剎車等操縱機(jī)件及座椅等組成。
1.2視景模擬駕駛軟件：視景全部由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成三維圖像。32位真彩色，24幀/秒。多自由度數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)汽車模擬駕駛各種道路及相關(guān)駕駛技術(shù)測(cè)試、訓(xùn)練項(xiàng)目的逼真動(dòng)感模擬
1.3運(yùn)動(dòng)平臺(tái)：六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是根據(jù)運(yùn)動(dòng)控制的運(yùn)動(dòng)指令，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)；系統(tǒng)控制服務(wù)器根據(jù)全景視頻的內(nèi)容提取相應(yīng)的動(dòng)作，并且解算成運(yùn)動(dòng)控制能夠識(shí)別的運(yùn)動(dòng)指令，與此同時(shí)控制各播放器全景視頻同步運(yùn)行。
1.4上下運(yùn)動(dòng)平臺(tái)：上平臺(tái)，連接需要被模擬動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。上鉸鏈，雙回轉(zhuǎn)軸的虎克鉸結(jié)構(gòu)，用于連接上平臺(tái)與電動(dòng)缸的活塞桿。下鉸鏈，單虎克鉸結(jié)構(gòu)，用于連接固定基座與電動(dòng)缸的筒體。下平臺(tái)，安裝固定基座。
1.5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件：運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)（伺服控制單元）：實(shí)現(xiàn)平臺(tái)系統(tǒng)啟動(dòng)/停止、接收上位機(jī)發(fā)來(lái)的位姿控制信息、對(duì)電動(dòng)缸進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制、監(jiān)控伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的工作狀態(tài)、監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、完成故障處理以及安全保護(hù)工作。
1.6信號(hào)調(diào)理單元：完成與平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān)的各種傳感器信號(hào)、測(cè)試信號(hào)和數(shù)字I/O信號(hào)的調(diào)理，以及伺服驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)等。
1.7系統(tǒng)控制軟件：運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算機(jī)的軟件包括運(yùn)動(dòng)控制軟件和邏輯控制軟件。
二、 系統(tǒng)工作原理：
駕駛模擬器動(dòng)感平臺(tái)、電動(dòng)缸及伺服電機(jī)：駕駛模擬器通過(guò)控制電動(dòng)缸活塞桿的行程，實(shí)現(xiàn)動(dòng)感平臺(tái)臺(tái)體的六自由度運(yùn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)：接收用戶控制指令，通過(guò)控制伺服電機(jī)的輸入，對(duì)伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制，達(dá)到控制電動(dòng)缸活塞桿出速度和行程的目的，共 6 套。綜合控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：硬件為用戶計(jì)算機(jī)，軟件為研制方配合開(kāi)發(fā)；同時(shí)，它還對(duì)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)防和處理系統(tǒng)的異常情況。
2.1 六自由度動(dòng)感平臺(tái)的工作原理圖:
六自由度動(dòng)感平臺(tái)的工作原理,運(yùn)用平臺(tái)反解解出六只電動(dòng)缸的伸長(zhǎng)量，通過(guò)總線傳遞給驅(qū)動(dòng)器，由MBOX驅(qū)動(dòng)器得到信息并驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)缸按照指令伸縮，平臺(tái)亦運(yùn)行到指定姿態(tài)。而安裝在電 動(dòng)機(jī)上的編碼器實(shí)時(shí)檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的力矩，速度，位置信息并發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器，構(gòu)成閉環(huán) 控制系統(tǒng)，以實(shí)時(shí)精確地控制各電動(dòng)缸的伸長(zhǎng)量，同時(shí)信息傳輸給微型控制器，微型控 制器通過(guò)計(jì)算確保六只電動(dòng)缸的協(xié)調(diào)動(dòng)作以及控制精度。 能夠支持：前后角度傾斜Pitch：±20°、左右角度翻轉(zhuǎn)Rol：±20°。具有高度優(yōu)越的動(dòng)態(tài)性能（速 度>50°/s，加速度>100°/s2），動(dòng)感汽車駕駛模擬器擁有極佳的位置重復(fù)精度（誤差<0.1°），強(qiáng)大的負(fù)載能力 (>275公斤)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，可靠性高。大負(fù)荷下工作的功率為1000W。
三、產(chǎn)品特點(diǎn)：
3.1、動(dòng)感平臺(tái)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，設(shè)計(jì)合理，科技先進(jìn)，質(zhì)量有保障，部件耐磨性強(qiáng)，適合于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；
3.2、4D動(dòng)感矢量合力智能模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)，讓你在駕駛中隨時(shí)感受前后左右四個(gè)方向?qū)崟r(shí)變化，沉浸于駕車的狀態(tài)中；
3.3 還原各種路況效果，駕駛者可以體驗(yàn)路面顛簸起伏造成的垂直方向的失重或超重帶來(lái)的沖擊力；
3.4新采用二自由度電動(dòng)缸動(dòng)感平臺(tái)設(shè)計(jì)原理，改善了液壓、氣動(dòng)和電動(dòng)推桿駕駛模擬器的成本高、笨重動(dòng)態(tài)。
三、汽車駕駛模擬器軟件：
3.1軟件功能
新版汽車駕駛模擬器軟件符合“公安部123號(hào)令”考評(píng)規(guī)則。小車（科目二）場(chǎng)地5項(xiàng)，分別為：倒車入庫(kù)、坡道定點(diǎn)停車和起步、側(cè)方停車、曲線行駛、直角轉(zhuǎn)彎；大車（科目二）場(chǎng)地16項(xiàng)，分別為：樁考、坡道定點(diǎn)停車和起步、側(cè)方停車、通過(guò)單邊橋、曲線行駛、直角轉(zhuǎn)彎、通過(guò)限寬門、通過(guò)連續(xù)障礙、起伏路行駛、窄路掉頭、模擬高速公路、連續(xù)急彎山區(qū)路、隧道、雨天、霧天濕滑路、緊急情況處置。新版汽車駕駛模擬器軟件道路駕駛技能測(cè)試（科目三）內(nèi)容包括：上車準(zhǔn)備（系安全帶）、起步、直線行駛、加減擋位操作、變更車道、靠邊停車、直行通過(guò)路口、路口左轉(zhuǎn)彎、路口右轉(zhuǎn)彎、通過(guò)人行橫道線、通過(guò)學(xué)校區(qū)域、通過(guò)公共汽車站、會(huì)車、超車、掉頭、夜間行駛等訓(xùn)練測(cè)試項(xiàng)目。產(chǎn)品完全符合“中華人民共和國(guó)公安部令 第 123 號(hào)令”及教育部新的國(guó)家機(jī)動(dòng)車駕駛員訓(xùn)練大綱要求。本汽車駕駛模擬器分為單臺(tái)模擬駕駛及與主控臺(tái)聯(lián)網(wǎng)模擬駕駛兩款；具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。是目前市場(chǎng)上功能最全新的汽車駕駛模擬器軟件。
3.2操作錯(cuò)誤檢測(cè)項(xiàng)目
系統(tǒng)對(duì)學(xué)員操作各操作部件正確與否進(jìn)行判斷，如啟動(dòng)時(shí)是否踩下離合器、闖紅燈報(bào)警等。與前面版本不同的是，區(qū)別判斷“離合器松得太快”和“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)低”。
3.3系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分
新增加了學(xué)員在每次駕駛訓(xùn)練后系統(tǒng)自動(dòng)給予文字顯示成績(jī)?cè)u(píng)分。
3.4無(wú)紙化測(cè)試
無(wú)紙化測(cè)試采用標(biāo)準(zhǔn)化試題，題庫(kù)里共有11套試題（共1500道試題），可以隨機(jī)出題測(cè)試以可以依次測(cè)試每套試題。與現(xiàn)有無(wú)紙化測(cè)試系統(tǒng)大的區(qū)別在于：無(wú)紙化測(cè)試試題集成在駕駛模擬器系統(tǒng)之中，可以利用模擬器進(jìn)行。
3.5交通標(biāo)志、標(biāo)線及交通法規(guī)
交通標(biāo)志、標(biāo)線包括所有的禁令標(biāo)志、禁止標(biāo)線、警告標(biāo)線、警告標(biāo)志、指路標(biāo)志、指示標(biāo)線、指示標(biāo)志。
3.6交通法規(guī)包括
道路交通安全法、道路交通安全法實(shí)施條例、道路交通安全違法行為處理程序規(guī)定、道路交通事故處理辦法、道路交通事故處理程序規(guī)定、高速公路交通管理辦法、機(jī)動(dòng)車登記辦法、機(jī)動(dòng)車登記規(guī)定、機(jī)動(dòng)車駕駛員培訓(xùn)管理規(guī)定、機(jī)動(dòng)車駕駛證申領(lǐng)和使用規(guī)定、交通違章處理程序規(guī)定。
3.7駕駛模式
a.被動(dòng)式：被動(dòng)式駕駛適用于初學(xué)的學(xué)員，學(xué)生可以按照電腦語(yǔ)音提示進(jìn)行規(guī)范的操作練習(xí)。
b.主動(dòng)式：主動(dòng)式駕駛與實(shí)際車輛相同。
3.8視頻界面功能
a.主視屏：顯示駕駛前方道路與周圍路況、使學(xué)生能感覺(jué)身在駕駛室操作著運(yùn)行中的汽車。并顯示檔位、成績(jī)分?jǐn)?shù)。
b.后視鏡：左右后視鏡均能達(dá)到與真車相同的模擬效果，可調(diào)節(jié)升降。
c.模擬儀表顯示:方向、油門、離合器、腳剎車、手制動(dòng)演示操作進(jìn)度；指示燈、時(shí)速、里程、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速均有在模擬儀表上顯示。
3.9特殊功能
通過(guò)鼠標(biāo)操作可由正常駕駛室駕駛模式切換到六種不同府視式駕駛模擬.
3.10訓(xùn)練場(chǎng)景科目
⑴ 一般道路；⑵ 高速公路；⑶ 城市道路；（包括：行人、自行車、其它車輛、雙黃線、崗?fù)�、、紅綠燈、轉(zhuǎn)盤、交通標(biāo)志標(biāo)線等。）（4）炫目道路（5）泥濘道路（6）山區(qū)道路；（7）曲線穿樁、場(chǎng)地倒庫(kù)；（8）“8”字型路；（9） 直角彎路、十字路口、丁字路口、匝道等。（10） 蛇形路；（11） 就位停車；（12） 順行停車；（13）雙邊橋；（14）單邊橋；（15）單凸橋；（16）橫斷橋；（17）騎越障礙；（18）立交橋；（19）隧道。
3.11天氣
一般道路可選擇四種天氣：白天、雪天、霧天、雨天、黑夜。
3.12畫(huà)面選擇
可以選擇“打開(kāi)”或“關(guān)閉”：后視鏡、向?qū)У貓D、錯(cuò)誤提示、成績(jī)等。
3.13其它車輛選擇
各道路分6種數(shù)目選擇：3至60輛。
3.14車型選擇
在訓(xùn)練中有六種車型：小轎車、吉普車、無(wú)級(jí)變速車（自動(dòng)檔）、大貨車、大客車、農(nóng)用車等。
3.15汽車模擬技術(shù)
汽車多自由度數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向、制動(dòng)和加速的逼真模擬。
3.16測(cè)試調(diào)整功能
傳感器測(cè)試：方向機(jī)的測(cè)試、離合器的測(cè)試、油門的測(cè)試、制動(dòng)器的測(cè)試（腳剎）、手制動(dòng)的測(cè)試、變速器各檔位的測(cè)試、鳴號(hào)、點(diǎn)火、開(kāi)關(guān)。只要打開(kāi)測(cè)試界面便一目了然。并可作學(xué)員操作曲線學(xué)仿。
