汽車駕駛模擬器

汽車駕駛模擬器是一種駕駛訓練的教學設備。

基本介紹

• 中文名：汽車駕駛模擬器
• 外文名：無
• 優點： 安裝簡單、容易、靈活操作練習
• 配置： 1G以上記憶體（推薦配置2G記憶體）

介紹

虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術是一種計算機仿真技術，通過給用戶提供視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而自然的實時感知互動手段，方便用戶操作，增加用戶對現實的認知能力。虛擬現實技術集成了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智慧、感測技術、顯示技術、網路並行處理技術等的最新發展成果，廣泛套用于軍事、航空航天、自動控制、醫療康復、教育娛樂等領域。

汽車駕駛模擬器（Vehicle Driving Simulator，VDS）將虛擬現實技術套用於汽車駕駛系統中，通過計算機技術產生汽車行駛過程中的虛擬視景、音響效果和運動仿真，使駕駛員沉浸到虛擬駕駛環境中，產生實車駕駛感覺，從而體驗、認識和學習現實世界中的汽車駕駛，既能安全、有效地提高駕駛員技術水平，又能降低各種費用。汽車駕駛模擬器作為交通安全系統的重要組成部分，能夠提高駕駛員的安全意識，降低事故發生率，正日益受到國內外交通安全領域的廣泛關注。

工作原理

模擬器的工作原理為：駕駛員操縱操作部件，使得與操作部件直接相連的感測器發生變化，從而引起電信號的變化。信號採集及處理子系統按照一定的精度定期採集感測器上的電信號，並進行濾波等處理。處理後的信號作為車輛動力學模型子系統的輸入，經過車輛動力學模型模擬運算，計算出車輛的當前狀態，例如發動機轉速、發動機輸出扭矩、車速、車輛當前的位置等信息。車輛動力學模型計算出的結果送入顯示系統進行圖形顯示、送入音響系統進行聲音模擬以及送入儀表系統進行儀表顯示。

駕駛模擬器原理圖

分類

簡易汽車駕駛模擬器

簡易汽車駕駛模擬器。安裝了方向盤、離合器、油門、腳剎、手剎、檔位、轉向燈燈操作部件，但是沒有配置電腦，也沒有顯示器，學員可以利用這種模擬器熟悉檔位等部件的操作，是屬於最簡單的模擬器。

被動式汽車駕駛模擬器

被動式汽車駕駛模擬器。採用前面介紹的簡易型駕駛模擬器，所不同的是在學員前方放置了錄像播放裝置，例如DVD等。訓練的時候，DVD中播放已經錄製好了教學錄像，並播放操作提示語音，學員根據提示語音進行操作。但是播放的是錄像，學員的操作不會對播放影像產生影響，故名被動。

單螢幕主動式汽車駕駛模擬器

單螢幕主動式汽車駕駛模擬器。在這種模擬器上，安裝了方向盤、離合器、檔位等操作部件，操作部件上還安裝了感測器，感測器中的數據是通過感測器採集系統進行採集獲取，然後輸入計算機系統。在模擬器的內部安裝有一台計算機，一個螢幕，學員在操作方向盤等部件的時候，螢幕上的圖像會實時的跟著變化，並且會對學員的錯誤操作進行提示，例如換檔未踩下離合器。由於用戶的操作會對螢幕中顯示的圖像產生影響，故名主動式，又名互動式。這種模擬器不同廠家的硬體配置都差不多，主要區別在於軟體的功能。

單螢幕主動式汽車駕駛模擬器

三螢幕主動式汽車駕駛模擬器

三螢幕主動式汽車駕駛模擬器。這種模擬器是在單螢幕主動式模擬器的基礎上增加了2個螢幕，這樣就使得顯示的視角大於150度，視野更加寬廣，沉浸感更強。

三螢幕主動式汽車駕駛模擬器

液壓伺服體感模擬器

液壓伺服體感模擬器。這種模擬器在主動式模擬器的基礎上增加了液壓伺服裝置，可以產生運動體感，能夠更加逼真地模擬駕駛的感受。不過這種模擬器造價較高，主要用於研究。這種模擬器的代表是美國愛荷華大學的動感模擬器。

軟體介紹

基礎駕駛

基礎駕駛包括“原地駕駛訓練”，“基礎駕駛技能訓練”，“初級訓練場景”。

3.1.1 原地駕駛

原地駕駛主要用於初級學員進行換檔訓練，練習換檔時候與離合器的配置，目的是使得學員可以不低頭就能實現踩離合器和正確換檔。

3.1.2 基礎駕駛技能訓練

“基礎駕駛技能訓練”主要訓練學員起步、停車、倒車以及通過控制離合器實現半聯動駕駛，目的是使得學員熟練掌握半聯動駕駛技能，為場地訓練打下堅實的基礎。

3.1.3 初級訓練場景

“初級訓練場景”主要用於訓練學員的初級道路駕駛技能，為道路訓練打下堅實的基礎。

基礎駕駛環節

場地駕駛

場地駕駛包括場地九項和倒庫，即“樁考”，“側方停車”，“坡道停車和起步”，“通過單邊橋”，“曲線行駛”，“直角轉彎”，“限速通過限寬門”，“連續通過障礙”，“百米加減檔”，“起伏路駕駛”。對於這10項訓練內容，大車和小車有不同的訓練場景。所有的考核和評判嚴格按照公安部標準進行。

進行場地訓練時，如果考試不合格，則系統自動將車輛退回到起點位置，方便學員重新進行訓練和考試。

3.2.1 樁考

3.2.2側方停車

3.2.3坡道停車和起步

3.2.4 通過單邊橋

3.2.5曲線行駛

3.2.6直角轉彎

3.2.7限速通過限寬門

3.2.8連續通過障礙

3.2.9百米加減檔

3.2.10起伏路駕駛

綜合訓練

綜合訓練中，設定了“城市道路”，“高速公路”，“鄉村道路”等訓練場景。在各訓練場景中，又設定了各種危險情況，如行人橫穿公路，行人滑倒，側風等。

綜合訓練中，嚴格按照公安部科目三考試要求進行判別和提示，判別和提示語音參見後附表格。

3.1 城市道路

城市道路場景中設定了立交橋、十字路口、丁字路口、環形島、環城路、隧道等內容。

3.2 高速公路

場景中有收費站、超車道、行車道、出口等交通標誌牌，車距確認、隧道、高速公路出入口等內容。

3.3 鄉村道路、山區道路、泥濘路

設定了急彎、陡坡，泥濘路，漫水路等場景。

網路互聯

通過中央控制台，可以連線40台駕駛艙進行聯網訓練。中央監控台由高性能計算機、印表機、 100M 網路交換機等組成。監控計算機可以監控任意一台模擬器，監視視窗將顯示與被監視模擬器完全一樣的畫面，並實時圖形顯示其“五大”操作件——方向盤、離合器、腳制動、油門及手制動當前的狀態；另外檔位、喇叭、轉向燈、點火開關等的狀態也通過圖示表示出來。

理論知識

採用最新（2013年1月公布的最新標準，四選一）標準化試題，題庫里共有1500道試題。

滿足不同地區的考試需要。

教學視頻

豐富的教學錄像功能，利用該功能，可以播放汽車培訓教學錄像。 例如，系統提供最新的8種交通警察手勢信號（原交通警察手勢為11種）教學錄像，離合器工作原理錄像等等。

系統設定

可以對系統進行相應設定，如增加刪除教學錄像，修改扣分模式和錯誤分值，修改方向盤靈敏度係數等。

回放功能

訓練結束後，學員可以以俯視的方式查看最後3分鐘的駕駛過程，從而仔細分析錯誤駕駛發生的原因，以便以後改正。

訓練記錄

訓練完畢後，學員可以查看訓練過程中所出現的錯誤動作，並且可以將訓練成績及錯誤明細表作為歷史記錄保持下來。

面向交通安全的駕駛模擬器的特點

1、具有良好的沉浸感、互動性及多感知性

2、實現交通危險場景的虛擬仿真

3、針對不同客群的駕駛安全意識培訓體系

4、擴展性能強，能適用於不同的場所

套用展望

隨著相關基礎學科、技術和社會需求的發展，駕駛模擬器呈現以下發展趨勢：

1、結合感測器網路技術進行實際路網的交通模擬。隨著交通系統感測器網路的逐步推廣和完善，未來可將虛擬駕駛系統與實際的道路系統相結合，如Google等開發的三維地圖網路，針對城市的實際交通環境，訓練駕駛員的駕駛技能，熟悉道路標誌，避免新手不熟悉道路情況的發生。結合交通感測器網路，如車速限制監控器、闖紅燈監控器、道路通信網路等，加入實際道路車流和行人，增加十字路口闖紅燈的體驗及虛擬的交警檢查和罰款等互動練習，使駕駛員熟悉交通安全法規和城市交通環境，更好地提高駕駛員的安全意識。

2、建立不同駕駛員的模擬駕駛行為資料庫。建立駕駛員緊急情況下心理素質考核評價體系是減少交通事故的重要手段之一。在緊急情況下，駕駛員的心理反應及行為對於是否發生交通事故起著決定性的作用。套用駕駛模擬器可設定不同的訓練場景和道路交通危險工況，如突發車禍、異常天氣、自身生理不適等，由不同類型駕駛員（不同性別、年齡、駕齡等）駕駛車輛，測量駕駛員的心理、生理反應，記錄並分析此類數據，針對不同類型駕駛員建立駕駛特徵資料庫，指導駕駛員的駕車行為。

3、實現特大道路交通事故現場的快速三維重構。利用計算機圖形技術，結合無線信息傳輸技術，能實現特大交通事故信息的快速收集，並傳遞到公安交警指揮中心，結合車輛特徵、道路環境及駕駛員資料庫等，採用3D成像技術，對交通事故現場進行快速重現，結合駕駛員在駕駛模擬器上的訓練檔案，有利於公安系統對交通事故的分析和偵破。

4、建立統一的軟體開發規範和系統管理平台。隨著駕駛模擬技術的發展，有必要研發一個統一的軟體開發規範，為各個廠家的產品提供標準的開發環境，從而提高開發效率、促進行業的有序發展。建立統一的系統管理平台，建立健全完整的城市立體地圖和車型資料庫，便於對車輛性能、交通狀況、道路條件、信號配時等數據進行日常更新維護，有利於面向對象的二次開發。

5、與智慧型交通系統（Intelligent Transportation System，ITS）相結合。智慧型交通系統包含智慧型車輛安全技術等領域，能很好地改善交通擁擠、重特大事故頻發等現狀。但智慧型交通系統投資較大、規劃複雜，涉及到城市規劃、路橋建設等重大工程。結合駕駛模擬器的虛擬現實技術及智慧型車輛的安全技術，在虛擬現實的環境下進行交通安全研究，能減少智慧型交通系統的工程成本，提高研發效率。