CN104900111A - 一种高保真模拟驾驶系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高保真模拟驾驶系统及方法，该系统包括：安装在模型设备上的环境采集模块，用于在所述模型设备运行时采集所述模型设备外部周围实际的环境数据；设置于模拟驾驶设备上的环境还原模块，用于通过通信模块获取所述环境数据，将所述环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将所述模拟环境数据进行显示；设置于模拟驾驶设备上的操作获取模块，用于获取用户输入的驾驶操作指令并发送至所述通信模块；安装在模型设备上的模型控制模块；设置于模拟驾驶设备上的通信模块。该系统实现真实的驾驶场景，提高模拟驾驶的真实性，提升用户体验。

Description

一种高保真模拟驾驶系统及方法

技术领域

本发明涉及模拟驾驶技术领域，特别是涉及一种高保真模拟驾驶系统及方法。

背景技术

载人设备，如飞机、汽车、舰船、潜艇等模拟驾驶，是指利用现代高科技手段如：三维图像即时生成技术、载人设备动力学仿真物理系统、大视场显示技术、六自由度运动平台或三自由度运动平台、用户输入硬件系统、立体声音响、中控系统等，让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的载人设备驾驶体验。

现有的模拟驾驶技术都是已经预先设定好的驾驶场景和驾驶控制，这样用户感受到的仅仅是预先设定好的驾驶场景画面，而且画面可能有很多都是相似的重复的场景，驾驶控制也是预先设定好的，会有一定的限制，这样的模拟驾驶只能提供比较简单的场景，而且场景都是预先设定好的，并不能实现真实的户外场景，真实性不高，用户体验度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高保真模拟驾驶系统及方法，以实现真实的驾驶场景，提高模拟驾驶的真实性，提升用户体验。

为解决上述技术问题，本发明提供一种高保真模拟驾驶系统，该系统包括：

安装在模型设备上的环境采集模块，用于在所述模型设备运行时采集所述模型设备外部周围实际的环境数据；

设置于模拟驾驶设备上的环境还原模块，用于通过通信模块获取所述环境数据，将所述环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将所述模拟环境数据进行显示；

设置于模拟驾驶设备上的操作获取模块，用于获取用户输入的驾驶操作指令并发送至所述通信模块；

安装在模型设备上的模型控制模块，用于通过所述通信模块获取所述驾驶操作指令，将所述驾驶操作指令转换为与所述模型设备对应的模型操作指令，控制所述模型设备进行相应操作；

设置于模拟驾驶设备上的通信模块，用于利用无线网络与所述环境采集模块进行通信，获取所述环境数据并传输至所述环境还原模块；接收所述驾驶操作指令，利用所述无线网络与所述模型控制模块进行通信，将所述驾驶操作指令传输至所述模型控制模块。

优选的，所述环境数据包括视频数据和音频数据。

优选的，所述环境还原模块包括：

处理器，用于通过所述通信模块获取所述环境数据，对所述环境数据的音频数据进行降噪处理得到处理后的模拟音频数据，对所述环境数据的视频数据进行视频优化处理得到处理后的模拟视频数据；

显示输出设备，用于对所述模拟视频数据进行显示；

音响输出设备，用于对所述模拟音频数据进行播放。

优选的，所述环境采集模块的个数为至少一个，所述环境采集模块设置在所述模型设备上不同方向的位置上。

优选的，所述模型设备包括模型汽车、模型飞机或者模型舰船。

本发明还提供一种高保真模拟驾驶方法，该方法包括：

环境采集模块在模型设备运行时采集所述模型设备外部周围实际的环境数据；

通信模块利用无线网络与所述环境采集模块进行通信，获取所述环境数据并传输至环境还原模块；

所述环境还原模块接收所述环境数据，将所述环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将所述模拟环境数据进行显示；

操作获取模块获取用户输入的驾驶操作指令并发送至所述通信模块；

所述通信模块接收所述驾驶操作指令，利用所述无线网络与所述模型控制模块进行通信，将所述驾驶操作指令传输至模型控制模块；

模型控制模块接收所述驾驶操作指令，将所述驾驶操作指令转换为与所述模型设备对应的模型操作指令，控制所述模型设备进行相应操作；

其中，所述环境采集模块和所述模型控制模块安装在所述模型设备上；所述通信模块、环境还原模块及操作获取模块设置于模拟驾驶设备上。

优选的，所述环境数据包括视频数据和音频数据。

优选的，所述环境还原模块接收所述环境数据，将所述环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将所述模拟环境数据进行显示，包括：

所述环境还原模块接收所述环境数据；

所述环境还原模块对所述环境数据的音频数据进行降噪处理得到处理后的模拟音频数据，并对所述模拟音频数据进行播放；

所述环境还原模块对所述环境数据的视频数据进行视频优化处理得到处理后的模拟视频数据，并对所述模拟视频数据进行显示。

优选的，所述环境采集模块的个数为至少一个，所述环境采集模块设置在所述模型设备上不同方向的位置上。

优选的，所述模型设备包括模型汽车、模型飞机或者模型舰船。

本发明所提供的高保真模拟驾驶系统及方法，环境采集模块在模型设备运行时采集模型设备外部周围实际的环境数据；通信模块利用无线网络与环境采集模块进行通信，获取环境数据并将传输至环境还原模块；环境还原模块接收环境数据，将环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将模拟环境数据进行显示；操作获取模块获取用户输入的驾驶操作指令并发送至通信模块；通信模块接收驾驶操作指令，利用无线网络与模型控制模块进行通信，将驾驶操作指令传输至模型控制模块；模型控制模块接收驾驶操作指令，将驾驶操作指令转换为与模型设备对应的模型操作指令，控制模型设备进行相应操作。

可见，本发明所提供的高保真模拟驾驶系统及方法通过环境采集模块获取将外部的真实驾驶场景并显示，用户通过操作模拟驾驶设备上的操作获取模块，实现对外部的模型设备的实际操纵，实际操纵之后的采集到的环境数据即也能时时传递到模拟驾驶设备中，通过显示屏和音频设备时刻显示和播放，得到一个真实的驾驶场景，这样用户可以在模拟驾驶设备上进行一个真实场景的驾驶过程，实现真实的驾驶场景，提高模拟驾驶的真实性，提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种高保真模拟驾驶系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的一种高保真模拟驾驶方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种高保真模拟驾驶系统及方法，以实现真实的驾驶场景，提高模拟驾驶的真实性，提升用户体验。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种高保真模拟驾驶系统的结构示意图，该高保真模拟驾驶系统包括：

安装在模型设备上的环境采集模块11，用于在模型设备运行时采集所述模型设备外部周围实际的环境数据；

设置于模拟驾驶设备上的环境还原模块12，用于通过通信模块13获取环境数据，将环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将模拟环境数据进行显示；

设置于模拟驾驶设备上的操作获取模块14，用于获取用户输入的驾驶操作指令并发送至通信模块13；

安装在模型设备上的模型控制模块15，用于通过通信模块13获取驾驶操作指令，将驾驶操作指令转换为与模型设备对应的模型操作指令，控制模型设备进行相应操作。

设置于模拟驾驶设备上的通信模块13，用于利用无线网络与环境采集模块11进行通信，获取环境数据并传输至环境还原模块12；接收驾驶操作指令，利用无线网络与模型控制模块进行通信，将所述驾驶操作指令传输至所述模型控制模块15。

其中，所述环境数据包括视频数据和音频数据。

其中，所述模型设备为各类可驾驶设备，所述模型设备包括汽模型车、模型飞机或者模型舰船，当然所述模型设备也可以为其他各类可驾驶设备。

其中，模拟驾驶设备为供用户使用的模拟的驾驶设备，例如模拟驾驶舱。

可选的，环境还原模块12包括：

处理器，用于通过通信模块获取所述环境数据，对环境数据的音频数据进行降噪处理得到处理后的模拟音频数据，对环境数据的视频数据进行视频优化处理得到处理后的模拟视频数据；

显示输出设备，用于对模拟视频数据进行显示；

音响输出设备，用于对模拟音频数据进行播放。

其中，环境采集模块11的个数为至少一个，环境采集模块11设置在模型设备上不同方向的位置上，这样更加全面的采集到真实的驾驶场景。

可选的，环境采集模块11的个数为三个，三个环境采集模块分别设置于所述模型设备的前方部分、左方部分和右方部分，从而模拟模型所对应的真实驾驶环境中驾驶人员的视角，如真实的直升机驾驶员可能有三个视角：前方挡风镜、左侧挡风镜和右侧挡风镜，则对应的模型中分别在直升机模型设备的前方部分、左方部分和右方部分设置环境采集模块。

具体的，通信模块13进行通信所利用的无线网络为通用分组无线服务GPRS网络，通用分组无线服务技术(General Packet RadioService，GPRS)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包式来传输，通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。

具体的，该系统包括环境采集模块、环境还原模块、操作处理模块、模型控制模块以及通信模块组成。

环境采集模块由安装在模型设备，如模型汽车、模型飞机、模型舰船上的若干摄像头以及麦克风组成，用于将外部环境信息，如视频、音频进行采集后，通过通信模块传输至环境还原模块。

环境还原模块由处理器、显示输出设备和音响输出设备组成，显示输出设备例如虚拟头盔、液晶显示器，其中处理器对通信模块传输来的外部的环境信息进行一定的处理，如降噪、视频优化，将原始的外部的环境信息转化为更加逼真的信息，通过显示输出设备、声音输出等设备展示给用户。

操作获取模块是用户实际操作的模块，获取用户的实际操作，将其转化为操作信息即驾驶操作指令，然后通过通信模块反馈至模型控制模块达到对应操作的目的。一般的，采用方式为高保真模式。

高保真模式为：采用实际驾驶室相似，例如包括座仓内的各种踏板、手柄、仪表、方向盘等操纵元件的表面质量与布置位置等的模拟座舱，操作感觉等诸方面都与实际相符，即由所模拟驾驶室的足尺复制件组成，以便在实际操作条件下模拟练就驾驶操作技能。

当然，也可以采用简单模式，简单模式为：直接采用模型设备本身自带的操作设备来采集用户操作信息，如通过用于操作模型飞机的操作手柄等。

模型控制模块是实际操作模型设备的模块，它接收操作获取模块中传递过来的驾驶操作指令，将其转化为对应操作，如模型汽车驾驶中的前进、刹车等操作，一般由模型设备自带。

通信模块是环境采集模块和操作获取模块进行信息交换的桥梁，环境采集模块得到的数据由无线网络，如GPRS网络传输至操作处理模块，这样用户就可以获取当前行驶的周边情况，操作获取模块获取到用户的相应操作之后，将其反馈至模型控制模块达到实际控制模型行驶的目的。

本发明实施例所提供的一种高保真模拟驾驶系统，环境采集模块在模型设备运行时采集模型设备外部周围实际的环境数据；通信模块利用无线网络与环境采集模块进行通信，获取环境数据并将传输至环境还原模块；环境还原模块接收环境数据，将环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将模拟环境数据进行显示；操作获取模块获取用户输入的驾驶操作指令并发送至通信模块；通信模块接收驾驶操作指令，利用无线网络与模型控制模块进行通信，将驾驶操作指令传输至模型控制模块；模型控制模块接收驾驶操作指令，将驾驶操作指令转换为与模型设备对应的模型操作指令，控制模型设备进行相应操作。

可见，该系统能够通过环境采集模块获取将外部的真实驾驶场景并显示，用户通过操作模拟驾驶设备中的操作获取模块，实现对外部的模型设备的实际操纵，实际操纵之后的采集到的环境数据即也能时时传递到模拟驾驶设备中，通过显示屏和音频设备时刻显示和播放，得到一个真实的驾驶场景，这样用户可以在模拟驾驶设备上进行一个真实场景的驾驶过程，实现真实的驾驶场景，提高模拟驾驶的真实性，提升用户体验。

请参考图2，图2为本发明实施例所提供的一种高保真模拟驾驶方法的流程示意图，该方法包括：

步骤S11：环境采集模块在模型设备运行时采集模型设备外部周围实际的环境数据；

步骤S12：通信模块利用无线网络与环境采集模块进行通信，获取环境数据并将传输至环境还原模块；

步骤S13：环境还原模块接收环境数据，将环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将模拟环境数据进行显示；

步骤S14：操作获取模块获取用户输入的驾驶操作指令并发送至通信模块；

步骤S15：通信模块接收驾驶操作指令，利用无线网络与模型控制模块进行通信，将驾驶操作指令传输至模型控制模块；

步骤S16：模型控制模块接收驾驶操作指令，将驾驶操作指令转换为与模型设备对应的模型操作指令，控制模型设备进行相应操作。

其中，环境采集模块和模型控制模块安装在模型设备上；通信模块、环境还原模块及操作获取模块设置于模拟驾驶设备上。

其中，所述环境数据包括视频数据和音频数据。

其中，所述模型设备包括模型汽车、模型飞机或者模型舰船。

可选的，步骤S13：所述环境还原模块接收所述环境数据，将所述环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将所述模拟环境数据进行显示，优选采用以下步骤实现：

S1：所述环境还原模块接收所述环境数据；

S2：所述环境还原模块对所述环境数据的音频数据进行降噪处理得到处理后的模拟音频数据，并对所述模拟音频数据进行播放；

S3：所述环境还原模块对所述环境数据的视频数据进行视频优化处理得到处理后的模拟视频数据，并对所述模拟视频数据进行显示。

其中，环境采集模块的个数为至少一个，环境采集模块设置在模型设备上不同方向的位置上，这样更加全面的采集到真实的驾驶场景。

可选的，环境采集模块的个数为三个，三个所述环境采集模块分别设置于所述模型设备的前方部分、左方部分和右方部分。通信模块进行通信所利用的无线网络为通用分组无线服务GPRS网络。

具体的，本发明实施例所提供的一种高保真模拟驾驶方法用于上述高保真模拟驾驶系统，该系统包括环境采集模块、环境还原模块、操作获取模块、模型控制模块以及通信模块，环境采集模块由安装在模型汽车或者飞机上的若干摄像头以及麦克风组成，用于将外部环境信息采集通过通信模块传输至操作还原模块输出显示，用于用户观看。操作获取模块获取用户实际操作信息即驾驶操作信息，并将其反馈至模型控制模块达到实际操作的目的，这三者之间通过通信模块达到数据传输的目的。

操作获取模块是用户实际操作的模块，获取用户的实际操作，将其转化为操作信息即驾驶操作指令，然后通过通信模块反馈至模型控制模块达到对应操作的目的。一般的，采用方式为高保真模式。高保真模式为：采用实际驾驶室相似，例如包括座仓内的各种踏板、手柄、仪表、方向盘等操纵元件的表面质量与布置位置等的模拟座舱，操作感觉等诸方面都与实际相符，即由所模拟驾驶室的足尺复制件组成，以便在实际操作条件下模拟练就驾驶操作技能。当然，也可以采用简单模式，简单模式为：直接采用模型设备本身自带的操作设备来采集用户操作信息，如通过用于操作模型飞机的操作手柄等。

例如，若模型设备为模型飞机，用户在模拟驾驶设备上模拟驾驶直升机，如大疆。在模型直升机的观察位置，对应真实的直升机驾驶员的前后几个玻璃观察窗口，即模型直升机的前方、左方和右方均安装微型摄像头和麦克风，将采集到的图像、音频信号通过无线网络传到模拟驾驶设备中的通信模块，通信模块再将图像、音频信号传送至环境还原模块，即模拟驾驶设备座舱对应的屏幕和3D音响上。

当用户通过模拟座舱操作直升机时，看到的是真实的通过模型飞机驾驶员角度能够观察到的视野，听到的是真实的飞机起飞的声音，其控制信号也转化为直升机对应的运动，从而能够获得非常逼真的驾驶体验。

本发明实施例所提供的一种高保真模拟驾驶方法，环境采集模块在模型设备运行时采集模型设备外部周围实际的环境数据；通信模块利用无线网络与环境采集模块进行通信，获取环境数据并将传输至环境还原模块；环境还原模块接收环境数据，将环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将模拟环境数据进行显示；操作获取模块获取用户输入的驾驶操作指令并发送至通信模块；通信模块接收驾驶操作指令，利用无线网络与模型控制模块进行通信，将驾驶操作指令传输至模型控制模块；模型控制模块接收驾驶操作指令，将驾驶操作指令转换为与模型设备对应的模型操作指令，控制模型设备进行相应操作。

可见，该方法能够通过环境采集模块获取将外部的真实驾驶场景并显示，用户通过操作模拟驾驶设备上的操作获取模块，实现对外部的模型设备的实际操纵，实际操纵之后的采集到的环境数据即也能时时传递到模拟驾驶设备中，通过显示屏和音频设备时刻显示和播放，得到一个真实的驾驶场景，这样用户可以在模拟驾驶设备上进行一个真实场景的驾驶过程，实现真实的驾驶场景，提高模拟驾驶的真实性，提升用户体验。

以上对本发明所提供的高保真模拟驾驶系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高保真模拟驾驶系统，其特征在于，包括：

安装在模型设备上的环境采集模块，用于在所述模型设备运行时采集所述模型设备外部周围实际的环境数据；

设置于模拟驾驶设备上的环境还原模块，用于通过通信模块获取所述环境数据，将所述环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将所述模拟环境数据进行显示；

设置于模拟驾驶设备上的操作获取模块，用于获取用户输入的驾驶操作指令并发送至所述通信模块；

安装在模型设备上的模型控制模块，用于通过所述通信模块获取所述驾驶操作指令，将所述驾驶操作指令转换为与所述模型设备对应的模型操作指令，控制所述模型设备进行相应操作；

设置于模拟驾驶设备上的通信模块，用于利用无线网络与所述环境采集模块进行通信，获取所述环境数据并传输至所述环境还原模块；接收所述驾驶操作指令，利用所述无线网络与所述模型控制模块进行通信，将所述驾驶操作指令传输至所述模型控制模块。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环境数据包括视频数据和音频数据。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述环境还原模块包括：

处理器，用于通过所述通信模块获取所述环境数据，对所述环境数据的音频数据进行降噪处理得到处理后的模拟音频数据，对所述环境数据的视频数据进行视频优化处理得到处理后的模拟视频数据；

显示输出设备，用于对所述模拟视频数据进行显示；

音响输出设备，用于对所述模拟音频数据进行播放。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述环境采集模块的个数为至少一个，所述环境采集模块设置在所述模型设备上不同方向的位置上。

5.如权利要1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述模型设备包括模型汽车、模型飞机或者模型舰船。

6.一种高保真模拟驾驶方法，其特征在于，包括：

环境采集模块在模型设备运行时采集所述模型设备外部周围实际的环境数据；

通信模块利用无线网络与所述环境采集模块进行通信，获取所述环境数据并传输至环境还原模块；

所述环境还原模块接收所述环境数据，将所述环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将所述模拟环境数据进行显示；

操作获取模块获取用户输入的驾驶操作指令并发送至所述通信模块；

所述通信模块接收所述驾驶操作指令，利用所述无线网络与所述模型控制模块进行通信，将所述驾驶操作指令传输至模型控制模块；

模型控制模块接收所述驾驶操作指令，将所述驾驶操作指令转换为与所述模型设备对应的模型操作指令，控制所述模型设备进行相应操作；

其中，所述环境采集模块和所述模型控制模块安装在所述模型设备上；所述通信模块、环境还原模块及操作获取模块设置于模拟驾驶设备上。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述环境数据包括视频数据和音频数据。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述环境还原模块接收所述环境数据，将所述环境数据进行处理后输出模拟环境数据，并将所述模拟环境数据进行显示，包括：

所述环境还原模块接收所述环境数据；

所述环境还原模块对所述环境数据的音频数据进行降噪处理得到处理后的模拟音频数据，并对所述模拟音频数据进行播放；

所述环境还原模块对所述环境数据的视频数据进行视频优化处理得到处理后的模拟视频数据，并对所述模拟视频数据进行显示。

9.如权利要7或8所述的方法，其特征在于，所述环境采集模块的个数为至少一个，所述环境采集模块设置在所述模型设备上不同方向的位置上。

10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述模型设备包括模型汽车、模型飞机或者模型舰船。