CN104616559A - 一种实车驾驶模拟系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实车驾驶模拟系统及其方法，实车驾驶模拟系统包括输入模块、整车控制器和输出模块，所述输入模块包括模拟驾驶开关、车载娱乐系统开关、加速踏板、制动踏板、档位和方向盘传感器，所述输出模块包括显示单元和动力单元。在模拟驾驶状态时，整车控制器控制纯电动车的电机处于停止工作状态，在实车上实现了模拟驾驶和游戏场景模拟驾驶，并且可以随时可以由模拟驾驶切换为实际驾驶模拟更真实，不需要额外购买模拟驾驶游戏设备，节约了成本。

Description

一种实车驾驶模拟系统及其方法

技术领域

本发明涉及驾驶模拟技术，具体涉及一种实车驾驶模拟系统及其方法。

背景技术

汽车驾驶模拟器作为一种驾驶训练的教学设备，利用虚拟现实仿真技术营造一个虚拟的驾驶训练环境，人们通过模拟器的操作部件与虚拟的环境进行交互，从而进行驾驶训练。驾驶模拟器可以帮助初学者练习驾驶技术，但是驾驶模拟器只能虚拟现实仿真，并不能做到真正意义上的实车模拟驾驶。目前进行模拟驾驶通常是在安装了方向盘、离合器、油门、脚刹、手刹、档位、转向灯等操作部件的汽车模拟器上进行模拟驾驶。

汽车模拟驾驶类游戏在电脑游戏、电视游戏、手机游戏中都有大量的玩家用户，越来越多的用户更加偏向于高度模拟现实场景的驾驶体验，然而大型游戏驾驶模拟设备费用高昂，一般只是含有方向盘，油门等部分零部件，用户无法真实模拟实车驾驶体验，而且现有的大型游戏驾驶模拟器只是部分虚拟现实模拟驾驶，用户必须去游戏厅才可以进行娱乐，受场地限制，并不能让用户感受实车操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种实车驾驶模拟系统及其方法，旨在在车辆处于静止状态下实现实车模拟驾驶。

本发明采用的技术方案具体为：

一种实车驾驶模拟系统，包括输入模块、整车控制器和输出模块，所述输入模块包括模拟驾驶开关、车载娱乐系统开关、加速踏板、制动踏板、档位和方向盘传感器，所述输出模块包括显示单元和动力单元。

在上述实车驾驶模拟系统中，所述显示单元包括摄像头和仪表，所述摄像头包括前摄像头和后摄像头，所述前摄像头与车辆的前挡风玻璃相通讯，所述后摄像头与车辆的后视镜相通讯。

在上述实车驾驶模拟系统中，所述动力单元包括驱动机构、动力切断单元和车载娱乐信号转换器，所述驱动机构包括电机控制器和电机，所述整车控制器通过电机控制器与电机相连接。

在上述实车驾驶模拟系统中，所述动力切断单元为多级齿轮丝杆组件。

一种实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法，整车控制器接收模拟驾驶开关的信号，若模拟驾驶开关信号为关，则车辆的当前工况为实际驾驶状态，电机控制器控制电机处于工作状态，动力切断单元使方向盘与传动系统连接；若模拟驾驶开关信号为开，则车辆的当前工况为实车模拟状态，电机控制器控制电机处于非工作状态，动力切断单元使方向盘与传动系统脱离，整车控制器通过控制显示单元，完成实车模拟。

在上述实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法中，所述动力切断单元为多级齿轮和丝杆系统。

在上述实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法中，当车辆的当前工况为实车模拟状态时，通过档位信号和加速踏板开度信号计算车速，进一步接收车载娱乐系统开关的信号，若车载娱乐系统开关信号为开，则车辆进入实车游戏模拟驾驶，车载娱乐转换器将整车控制器接入车载娱乐系统，通过将车载娱乐系统的游戏影像投射到前挡风玻璃上，完成游戏模拟驾驶；若车载娱乐系统开关信号为关，则车辆进入实车模拟驾驶状态，整车控制器通过显示单元完成实车模拟。

在上述实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法中，当车载娱乐系统开关信号为关时，进一步接收档位信号，若档位位置为D档，则车辆进入前进模拟驾驶，整车控制器通过显示单元完成实车模拟；若档位位置为R档，则车辆进入倒车模拟驾驶，整车控制器控制后摄像头的焦距和转向，通过后摄像头将摄像头信息反映的影像投射到后视镜上，完成倒车模拟驾驶。

在上述实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法中，当车辆进入前进模拟驾驶时，进一步判断摄像头开关状态，若摄像头开关状态为开，则车辆进入前进模拟驾驶，整车控制器控制前摄像头的焦距和转向，通过前摄像头将摄像头信息反映的影像投射到前挡风玻璃上，完成前进模拟驾驶；若摄像头开关状态为关，则车辆进入场景模拟驾驶，整车控制器获取场景信息，并将场景信息投射到前挡风玻璃，完成场景模拟驾驶。

在上述实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法中，所述摄像头的转向角度与方向盘的转向角度成正比，所述摄像头的焦距变化速率与车速成正比。

本发明产生的有益效果是：

本发明结合纯电动汽车自身的特点，利用普通纯电动车型配备资源，结合传感器和摄像头，在车轮不转向、电机不工作的前提下(即车辆实际处于静止状态)实现了实车模拟驾驶。

较之于目前在模拟器上进行驾驶模拟的方案，本发明通过接受摄像头信号，将摄像头采集到的图像信息或者将车载娱乐系统中的游戏影像实时投射到前挡风玻璃和后视镜上，通过电机控制器控制电机处于未工作状态，通过一套多集齿轮机构和丝杆传动装置使方向盘与传动系统接合或脱离，接受加速踏板、制动踏板、档位以及方向盘传感器等部件的信号，并进一步将信号转换为摄像头焦距伸缩以及转向信号，把采集的图像信息实时投射到前挡风玻璃和后视镜上，实现了模拟驾驶的功能。

附图说明

当结合附图考虑时，能够更完整更好地理解本发明。此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种实车驾驶模拟系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

如图1所示的一种实车驾驶模拟系统，包括输入模块、整车控制器VCU和输出模块，输入模块包括模拟驾驶开关、车载娱乐系统开关、加速踏板、制动踏板、档位和方向盘传感器，输出模块包括显示单元和动力单元，其中：

显示单元包括摄像头和仪表，摄像头包括前摄像头和后摄像头，前摄像头与车辆的前挡风玻璃相通讯，后摄像头与车辆的后视镜相通讯，前摄像头和后摄像头通过摄像头信号接收器将接收到的影像投射到前挡风玻璃或者后视镜；

动力单元包括驱动机构、动力切断单元和车载娱乐信号转换器，作为一种优选，动力切断单元为多级齿轮丝杆组件，驱动机构包括电机控制器和电机，整车控制器通过电机控制器与电机相连接，当模拟驾驶开关信号为开时，整车控制器通过电机控制器使电机处于不工作状态，整车控制器通过动力切断单元使方向盘与车辆的传动系统脱离，当车载娱乐系统开关为开时，车载娱乐转换器将整车控制器接入车载娱乐系统，实现游戏模拟驾驶，当车载娱乐系统开关为关时。

上述实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法具体表现为：

1、前行模拟(短距离模拟驾驶)时：

输入模块的设置为：模拟驾驶开关信号为开，摄像头开关状态为开，车载娱乐系统开关信号为关，加速踏板开度为非0，档位位置为D档；整车控制器根据此时进行如下操作：

1)根据方向盘传感器的信号，使前摄像头的转向角度与方向盘的转向角度成正比；

2)电机控制器控制电机处于不工作状态；

3)通过多级齿轮和丝杆系统使方向盘与传动系统脱离；

4)前摄像头将采集的图像信息处理后投射到前挡风玻璃上；

5)根据档位信号和加速踏板的开度信号计算出车速，将车速通过仪表显示；

6)前摄像头的焦距变化速率与车速成正比。

2、倒车模拟时：

输入模块的设置为：模拟驾驶开关信号为开，摄像头开关状态为开，车载娱乐系统开关信号为关，加速踏板开度为非0，档位位置为R档；

整车控制器此时进行如下操作：

1)根据方向盘信号，使后摄像头的转向角度与方向盘的转向角度成正比；

2)电机控制器控制电机处于不工作状态；

3)通过多级齿轮和丝杆系统使方向盘与传动系统脱离；

4)后摄像头将采集的图像信息处理后投射至后视镜；

5)根据档位信号和加速踏板的开度信号计算出车速，将车速通过仪表显示；

6)后摄像头的焦距变化速率与车速成正比。

3、场景模拟驾驶(主要针对长距离模拟驾驶)时：

输入模块的设置为：模拟驾驶开关信号为开，摄像头开关状态为关，车载娱乐系统开关信号为关，加速踏板开度为非0，档位位置为D档；

整车控制器此时进行如下操作：

1)电机控制器控制电机处于不工作状态；

2)通过多级齿轮和丝杆系统使方向盘与传动系统脱离；

3)通过获取互联网地图(如百度、搜狗、高德等)的某个场景的路况图像信息或者车载的某些场景，处理后(其中互联网地图通过云端和车辆的数据进行实时互传，车载娱乐系统内置的游戏地图可直接调出)投射至前挡风玻璃；三维内置高德百度获取

4)根据档位信号和加速踏板的开度信号计算出车速，将车速通过仪表显示。

4、游戏模拟驾驶时：

输入模块的设置为：模拟驾驶开关信号为开，摄像头开关状态为关，车载娱乐系统开关信号为开，加速踏板开度为非0，档位位置为D档；

整车控制器此时进行如下操作：

1)电机控制器控制电机处于不工作状态；

2)通过多级齿轮和丝杆系统使方向盘与传动系统脱离；

3)方向盘转向器的信号经车载娱乐系统的信号转换器解析后，转化为游戏信号，输入给车载娱乐系统；

4)将车载娱乐系统的游戏影像投射至前挡风玻璃；

5)根据档位信号和加速踏板的开度信号计算出车速(按游戏中不同车型最高车速与本车最高车速的比例计算)，将车速通过仪表显示。

5、实际驾驶时：

输入模块的设置为：模拟驾驶开关信号为关；

整车控制器此时进行如下操作：

1)电机控制器控制电机处于工作状态；

2)通过多级齿轮和丝杆系统使方向盘与传动系统连接。

在实际场景的模拟中，随着摄像头的焦距和转向角度的变化，摄像头所投影出的场景也会实时进行适应性的调整，以避免图像信息的失真。

本发明利用纯电动汽车高度电子电控化的特点，采用整车控制器VCU控制纯电动车模拟驾驶，利用摄像头将采集的图像信息或车载娱乐系统的游戏影像投射到前挡风玻璃和后视镜上，方向盘可以旋转但车不转向，电机并未工作且车辆静止，随着方向盘的旋转，摄像头进行旋转，随着加速踏板和制动踏板的变化，摄像头进行前后的推进，让驾驶人员可以真实模拟驾驶场景，现实了模拟驾驶和游戏驾驶的操作，可以在实车上实现现实场景的模拟驾驶，并且可以随时切换为实际驾驶。同时也可以在实车上进行游戏场景模拟驾驶的操作，不需要购买模拟驾驶游戏设备即可随时随地可以进行赛车类游戏模拟，节约成本。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，显然，只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果、对本领域的技术人员来说是显而易见的变形，也均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实车驾驶模拟系统，其特征在于，包括输入模块、整车控制器和输出模块，所述输入模块包括模拟驾驶开关、车载娱乐系统开关、加速踏板、制动踏板、档位和方向盘传感器，所述输出模块包括显示单元和动力单元。

2.根据权利要求1所述的实车驾驶模拟系统，其特征在于，所述显示单元包括摄像头和仪表，所述摄像头包括前摄像头和后摄像头，所述前摄像头与车辆的前挡风玻璃相通讯，所述后摄像头与车辆的后视镜相通讯。

3.根据权利要求1所述的实车驾驶模拟系统，其特征在于，所述动力单元包括驱动机构、动力切断单元和车载娱乐信号转换器，所述驱动机构包括电机控制器和电机，所述整车控制器通过电机控制器与电机相连接。

4.根据权利要求3所述的实车驾驶模拟系统，其特征在于，所述动力切断单元为多级齿轮丝杆组件。

5.一种驾驶模拟系统的实车驾驶模拟方法，其特征在于，整车控制器接收模拟驾驶开关的信号，若模拟驾驶开关信号为关，则车辆的当前工况为实际驾驶状态，电机控制器控制电机处于工作状态，动力切断单元使方向盘与传动系统连接；若模拟驾驶开关信号为开，则车辆的当前工况为实车模拟状态，电机控制器控制电机处于非工作状态，动力切断单元使方向盘与传动系统脱离，整车控制器通过控制显示单元，完成实车模拟。

6.根据权利要求5所述的实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法，其特征在于，所述动力切断单元为多级齿轮和丝杆系统。

7.根据权利要求6所述的实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法，其特征在于，当车辆的当前工况为实车模拟状态时，通过档位信号和加速踏板开度信号计算车速，进一步接收车载娱乐系统开关的信号，若车载娱乐系统开关信号为开，则车辆进入实车游戏模拟驾驶，车载娱乐转换器将整车控制器接入车载娱乐系统，通过将车载娱乐系统的游戏影像投射到前挡风玻璃上，完成游戏模拟驾驶；若车载娱乐系统开关信号为关，则车辆进入实车模拟驾驶状态，整车控制器通过显示单元完成实车模拟。

8.根据权利要求7所述的实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法，其特征在于，当车载娱乐系统开关信号为关时，进一步接收档位信号，若档位位置为D档，则车辆进入前进模拟驾驶，整车控制器通过显示单元完成实车模拟；若档位位置为R档，则车辆进入倒车模拟驾驶，整车控制器控制后摄像头的焦距和转向，通过后摄像头将摄像头信息反映的影像投射到后视镜上，完成倒车模拟驾驶。

9.根据权利要求8所述的实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法，其特征在于，当车辆进入前进模拟驾驶时，进一步判断摄像头开关状态，若摄像头开关状态为开，则车辆进入前进模拟驾驶，整车控制器控制前摄像头的焦距和转向，通过前摄像头将摄像头信息反映的影像投射到前挡风玻璃上，完成前进模拟驾驶；若摄像头开关状态为关，则车辆进入场景模拟驾驶，整车控制器获取场景信息，并将场景信息投射到前挡风玻璃，完成场景模拟驾驶。

10.根据权利要求9所述的实车驾驶模拟系统的驾驶模拟方法，其特征在于，所述摄像头的转向角度与方向盘的转向角度成正比，所述摄像头的焦距变化速率与车速成正比。