汽車模擬駕駛

汽車模擬駕駛，也被稱為汽車駕駛仿真。是用高科技手段如三維圖像即時生成技術、汽車動力學仿真物理系統、大視場顯示技術（如多通道立體投影系統）、六自由度運動平台（或三自由度運動平台）、用戶輸入硬體系統、立體聲音響、中控系統等構造出一種人工環境。虛擬駕駛讓體驗者在一個虛擬的駕駛環境中，感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗。具有駕駛模擬效果逼真、節能、安全、經濟，不受時間、氣候、場地的限制，駕駛訓練效率高、培訓周期短等優勢。

基本介紹

• 中文名：汽車模擬駕駛
• 外文名：Virtual Car-driving
• 又稱：汽車駕駛仿真
• 優點：效果逼真、安全、經濟、限制小等
• 組成：座艙、控制台和通訊系統

功能簡介

作用

汽車綜合模擬駕駛系統由模擬駕駛座艙、控制台系統和通訊系統組成。模擬駕駛座艙是汽車駕駛艙的仿真，用於學員的學習和訓練。控制台系統用於教員對學員培訓過程的管理和監控。通訊系統用於完成模擬座艙和控制台系統間的雙向高速數據傳送。1個控制台系統可以帶1至32台模擬駕駛座艙。

組成

汽車模擬駕駛讓體驗者在一個虛擬的駕駛環境中，感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗。具有駕駛模擬效果逼真、節能、安全、經濟，不受時間、氣候、場地的限制，駕駛訓練效率高、培訓周期短等優勢，在新車型開發和駕駛培訓方面套用十分廣泛。

詳細內容

核心技術

核心技術是汽車模擬駕駛系統的關鍵所在，下面就以中視典數字科技有限公司虛擬駕駛系統的技術為例，來講解一下虛擬駕駛核心技術的具體內容。

VR虛擬現實技術

關鍵技術：三維即時成像、汽車動力仿真物理系統、大視場顯示、六自由度運動平台、用戶輸入硬體系統、立體聲音響、中控系統等。

三維圖像即時生成技術

虛擬現實系統，不僅可以模擬道路環境如各類建築、橋樑、隧道、水域、植被綠化等，還能模擬各種天氣環境如早晨、中午、黃昏；大霧、下雨、下雪等。另外，虛擬現實系統（如中視典的VRP虛擬現實三維仿真平台）特有的高畫質渲染技術，也為三維數字汽車原型設計成為了可能，使得汽車具有非常逼真的外觀。

汽車動力學物理仿真技術

汽車動力學仿真物理系統，做為汽車運動仿真中最核心的環節，成為模擬駕駛中最為關鍵的部分。可以模擬逼真的剛體動力學特性，如運動物體具有密度、質量、速度、加速度、旋轉角速度、衝量等各種現實的物理動力學屬性。在發生碰撞、摩擦、受力的運動模擬中，不同的動力學屬性能得到不同的運動效果。(詳情請參照VRP-PHYSICS物理模擬系統介紹 )

六自由度運動平台

六自由度運動平台是由六支油缸，上、下各六隻萬向鉸鏈和上、下兩個平台組成，下平台固定在基礎上，藉助六隻油缸的伸縮運動，完成上平台在空間六個自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的運動，從而可以模擬出各種空間運動姿態。六自由度平台是各種飛行及航海等領域操作模擬器的重要組成部分，可由數字計算機實時控制提供俯仰、偏航、滾轉、升降、縱向和橫向平移的六自由度瞬時運動仿真。

大視場顯示技術

多通道環幕（立體）投影系統是指採用多台投影機組合而成的多通道大螢幕展示系統，它比普通的標準投影系統具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內容、更高的顯示解析度，以及更具衝擊力和沉浸感的視覺效果。

用戶輸入和座椅硬體系統

舒適安全的座椅，仿真的方向盤、檔位、油門和剎車，這些也是模擬駕駛系統必不可少的元件。中視典能夠根據客戶需求，提供各種用戶輸入和座椅等配套硬體。

創新點

1.採用模組化設計，提高系統性能價格比和綜合培訓效率

◎ 教學、訓練、考試、檢測於一體 ◎ 訓練過程全程監控 ◎ 操作出錯時語音自動提示 ◎ 教員與學員交流便捷 ◎ 系統可靠性高，可維護性好。

2. 採用DSP技術實現數據預處理

數據預處理單元研製以TMS320C50為核心器件，以FIFO、雙口RAM為接口器件完成數據預處理電路研製， 通過編程實現數字濾波、速度計算、數據變換、邏輯控制等功能。使用效果：◎ 完成真車狀態的精確仿真、◎ 控制語音系統給出語音提示、◎ 提高系統工作穩定性。

3.利用計算機實時成像技術完成視覺仿真

實時成像系統研製以 permedia 2為核心器件，完成圖形圖像加速電路的研製，實現圖形幾何坐標運算、紋理映射等功能。以 PC 微機為平台，通過軟體編程實現物體建模、場景控制與顯示、運動物體智慧型控制、出錯檢測、外設驅動程式開發等功能。使用效果：◎ 實現三視點實時成像、◎ 消除圖像滯後和抖動現象。

4.利用DDS技術和語音合成技術進行聲音仿真

◎ 周期性聲音信號：採用數字直接合成（DDS）技術、◎ 非周期性聲音信號：採用語音合成技術；使用效果：聲音仿真度高

5.訓練場景符合教學規律

◎道路場景及車輛、行人設定符合中國國情；◎訓練場景設計滿足《汽車駕駛員培訓教學計畫和教學大綱》（交公路發[1996]767號）規定的 駕駛操作訓練要求；◎訓練場景設計符合《 中華人民共和國機動車駕駛員考試辦法》（公安部29號令）中科目二、科目三考試的場地、道路要求；◎道路場景設計滿足駕駛員技能訓練，便於實施分練與合練，提高技能訓練工效；◎道路場景設計符合駕駛員心理素質訓練，包括 對車速的感覺能力、應急和心理障礙訓練等。

系統組成

檢測模組

檢測用戶的操作命令，並通過感測器模組作用於虛擬環境

反饋模組

接受來自感測器模組信息，為用戶提供實時反饋。

感測器模組

一方面接受來自用戶的操作命令，並將其作用於虛擬環境；另一方面將操作後產生的結果以各種反饋的形式提供給用戶。

中央控制模組

對感測器進行控制，使其對用戶、虛擬環境和現實世界產生作用。

建模模組

獲取現實世界組成部分的三維表示，並由此構成對應的虛擬環境，即場景搭建。

分類

攜帶型

車靈通，漳州惠智信息科技有限公司的專利電子學車類產品。針對駕駛培訓的需要投入巨資研發攜帶型汽車駕駛訓練機，註冊商標“車靈通”，該駕駛訓練機的方向盤、油門、離合器、剎車、檔位、儀表、操作方法與真車基本一致，需連線電腦使用。配套軟體採用三維地形模組，利用計算機三維虛擬仿真技術，產生逼真的三維立體的道路駕駛場景，系統採用圖形運算加速和高速顯示系統，具有很強的身臨其境的感覺，可以根據教學任務選擇不同的系統地形。包括各種天氣狀況；各種交通地形，如立交橋、涵洞、十字路口、坡道等；多種情況下駕駛、會車、跟車、碰撞等情況。

攜帶型汽車駕駛訓練機技術特徵

1、汽車駕駛訓練機的方向盤、油門、離合器、剎車、檔位和真車一致。

2、三維圖、錯檔行駛熄火、方向盤啟動時微震、力回饋和位移等路感信息的模擬，讓模擬駕駛有了真車訓練的感覺。

3、模擬汽車在各種路面環境和天氣狀況下的行駛狀態。

4、嚴格按照駕駛學習大綱要求監控學員操作動作，語音糾正錯誤動作。

汽車駕駛訓練機軟體系統練習內容

1、基礎知識：（1）原地駕駛；（2）汽車構造；（3）基本操作

2、基礎訓練：（1）起步停車；（2）換檔變速；（3）定點停車；（4）倒車練習；（5）掉頭練習；

3、場地駕駛：（1）倒車入庫；（2）連續障礙；（3）單、雙邊橋；（4）直角轉彎；（5）側方停車；（6）坡道起步；（7）過限寬門；（8）百米加減檔；（9）起伏路、（10）曲線行駛；

4、綜合訓練：（1）城市駕駛、（2）高速公路；（3）立交橋；（4）坡道、隧道駕駛；（5）山區駕駛；（6）小區駕駛；（7）翻漿、泥溝路；（8）複雜條件場景（說明：天氣情況在上述選項中選擇，涵洞駕駛在複雜條件場景中；天氣情況包括：雨天、雪天、霧天、黑夜等各種現實情況中出現的天氣。）

4、計算機配置要求：

★ 1G以上記憶體（推薦配置2G記憶體）

★ CPU主頻1.6GHz以上（推薦配置2.6GHz）

★ 硬碟空餘空間2G以上

★ 顯示器最低支持1024*768解析度/支持獨立顯示卡

★ 支持作業系統有：Windows2000 、WindowsXP、Windows Vista 和 Windows 7

（推薦作業系統WindowsXP）

4D汽車高仿真

1、特點介紹：

4D系列汽車模擬駕駛技術是虛擬現實技術在學習駕駛領域的具體套用，利用虛擬現實技術的經濟性、安全性及逼真性等特點，對用戶進行交通、駕駛知識的訓練、休閒場所娛樂和駕駛技能的鍛鍊，廣泛用於學習，休閒，娛樂，4D汽車駕駛模擬器是現實生活中的訓練裝備。

4D系列汽車模擬器在國內外滿足客戶現實生活上的運用，產品技術先進，品質好，在國內國際同類產品的競爭中占據優勢，創新的4D駕駛網路為客戶提供了良好的駕駛體驗與社區交流增值服務功能。

主要特徵有：

★ 採用變頻式控制電機傳動，節能環保，低功耗，系統穩定；

★ 三螢幕顯示，4D視野動感逼真，平台動態感靈敏度強；

★ 安裝簡單、容易、靈活操作練習；

★ 外觀新穎，軟體場景真實，按照真車駕駛要求設計。

★ 豐富的個性化軟體設定功能，純三維軟體界面，美觀大方；

2、系統簡介：

4D系列汽車模擬器是我公司自行研發的新一代駕駛模擬系統，它涉及視景仿真、機械設計、儀器儀表、嵌入計算機、實時網路數據傳輸、數據圖象處理、自動控制、人體工效學等技術，自主軟體開發及單片機開發，整個系統可以實現駕駛知識、休閒娛樂，支持多樣賽車軟體，與其它模擬駕駛系統相比，系統具有場景逼真、實用性強、性價比高等特點。

3、結構描述：

4D系列汽車模擬器採用真車部件為用戶提供仿真操作的環境，方向盤、油門、離合器、剎車、檔位、儀表操作方法與真車相似，平台結構強，適合長時間運行，外觀新穎，每一個操作信號通過數據採集模組的同步的感測系統傳給控制計算機，系統對數據進行分析處理後，實現實時圖像轉變，並通過相應的仿真裝置，實現力反饋和位移等的模擬，使用者操作時有與真車駕駛基本相同的感覺。

4、計算機配置要求：

★ 1G以上記憶體（推薦配置2G記憶體）

★ CPU主頻1.6GHz以上（推薦配置2.6GHz）

★ 硬碟空餘空間4G以上

★ 顯示器最低支持1280*768解析度/支持獨立顯示卡

★ 支持作業系統有：Windows2000、WindowsXP、Windows Vista、Windows 7

（推薦作業系統win7）

套用範疇

1.院校汽車相關專業數字汽車科研與教學。

2.院校科研單位交通、飛行、運輸等相關專業科研與仿真體驗。

3.科博管汽車仿真數字型驗展相。

4.未來駕校的心事培訓手段。

5.大型工業企業駕駛技術人工虛擬培訓。

6.越野、坦克作戰等單兵和協同實戰演習。

7.互動遊戲。

8.交通安全教育宣傳基地

行業概況

當前，擁有核心智慧財產權，技術過硬的企業並不多，行業內優秀品牌企業稀少。呼籲業內企業共同努力，尤其發揮吹毛求疵的研發精神，進一步提高研發能力，降低成本，真正解決客戶的實際困難，嚴把質量關，提供最可靠的產品和技術。