CN105867166A - 互联智能汽车驾驶模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种互联智能汽车驾驶模拟器，其特征在于：车辆仿真系统通过第一Ethernet端口与上位机通信连接，车辆仿真系统通过WIFI端口与手机终端通信连接，车辆仿真系统通过FlexRay端口与虚拟驾驶舱通信连接，车辆仿真系统通过第二Ethernet端口与视景仿真系统通信连接，视景仿真系统通过HDMI端口与虚拟驾驶舱通信连接；其让用户通过虚拟仿真技术实现对智能巡航、车道保持、手机叫车、自动泊车、自动编队、智能导航、智能互联以及语音和意图识别等互联智能汽车前沿技术的直观体验，有助于体验者更好地接受互联智能汽车最新的研究成果和设计构想。

Description

互联智能汽车驾驶模拟器

技术领域

本发明涉及一种互联智能汽车驾驶模拟器，属于虚拟仿真技术领域。

背景技术

智能互联和智能驾驶是未来汽车的两大发展趋势。智能互联可以提供各种娱乐和资讯服务，同时基于收集和分享的及时信息及地区数据进行交通优化，使行程具有可预测性。智能驾驶可以减轻驾驶员工作量、提升汽车安全性、舒适性，减少交通事故发生、节能减排，提高交通系统的运输效率。

在车辆智能互联和智能驾驶探索过程中，国内外研发团队通常采用面对面的讲解或者播放演示动画的方式让用户了解最新的研究成果及设计构想，这种宣传方式使用户处于被动接受的状态，互动性差，难于调动用户的兴趣。

发明内容

本发明的目的是提供一种互联智能汽车驾驶模拟器，其让用户通过虚拟仿真技术实现对智能巡航、车道保持、手机叫车、自动泊车、自动编队、智能导航、智能互联以及语音和意图识别等互联智能汽车前沿技术的直观体验，有助于体验者更好地接受互联智能汽车最新的研究成果和设计构想。

本发明的技术方案是这样实现的：互联智能汽车驾驶模拟器，由上位机、手机终端、车辆仿真系统、虚拟驾驶舱、视景仿真系统组成，其特征在于：车辆仿真系统通过第一Ethernet端口与上位机通信连接，车辆仿真系统通过WIFI端口与手机终端通信连接，车辆仿真系统通过FlexRay端口与虚拟驾驶舱通信连接，车辆仿真系统通过第二Ethernet端口与视景仿真系统通信连接，视景仿真系统通过HDMI端口与虚拟驾驶舱通信连接；

车辆仿真系统内部集成第一Ethernet通信板卡、WIFI通信板卡、实时处理器板卡、FlexRay通信板卡和第二Ethernet通信板卡；实时处理器板卡通过PXI总线与第一Ethernet通信板卡、WIFI通信板卡、FlexRay通信板卡和第二Ethernet通信板卡通信连接；实时处理器板卡上实时运行发动机模型、驾驶员模型、变速箱模型、交通车辆模型、车辆动力学模型和转向系模型；

虚拟驾驶舱内部设置有转向系统模拟模块、智能仪表模块、导航系统模块、内后视镜影像模拟模块、外后视镜影像模拟模块和舒适系统模块；

转向系统模拟模块内部设置有方向盘、转向管柱、第一联轴器、扭矩转角传感器、第二联轴器、负载电机、电机控制器；方向盘与转向管柱机械连接，转向管柱通过第一联轴器与扭矩转角传感器机械连接，扭矩转角传感器通过第二联轴器与负载电机机械连接，负载电机与电机控制器硬线连接；

智能仪表模块内部设置有液晶屏和仪表控制器；液晶屏与仪表控制器硬线连接。导航系统模块内部设置有导航控制器和液晶屏；导航控制器与液晶屏硬线连接；

舒适系统模块内部设置有座椅位置调节开关模块、舒适系统集成控制器、座椅位置调节电机模块、车灯开关模块、车灯负载模块、车窗开关模块、车窗升降器电机模块、天窗开关模块、天窗电机模块、钥匙无线接收模块、车门锁模块、方向盘位置调节开关模块、方向盘位置调节电机模块、雨刮开关模块、雨刮电机模块和麦克接收模块；舒适系统集成控制器通过AD端口与座椅位置调节开关模块、车灯开关模块、车窗开关模块、天窗开关模块、钥匙无线接收模块、方向盘位置调节开关模块、雨刮开关模块和麦克接收模块硬线连接；舒适系统集成控制器通过电机驱动模块与座椅位置调节电机模块、车窗升降器电机模块、天窗电机模块、车门锁模块、方向盘位置调节电机模块和雨刮电机模块硬线连接；舒适系统集成控制器通过车灯驱动模块与车灯负载模块硬线连接；

扭矩转角传感器、电机控制器、仪表控制器、导航控制器和舒适系统集成控制与车辆仿真系统通过FlexRay总线通信连接；

视景仿真系统内部核心为图形工作站模块，图形工作站模块通过DVI端口与监控器模块通信连接，图形工作站模块通过3.5mm同轴音频端口与音响模块通信连接，图形工作站模块通过HDMI端口与分配器模块通信连接，分配器模块通过HDMI端口与边沿融合机模块通信连接，边沿融合机模块通过HDMI端口与投影机组合模块通信连接，投影机组合模块投影至120°环幕模块。

所述的上位机系统对全部演示场景进行管理和编译，并通过第一Ethernet端口将编译后的可执行文件下载至所述的车辆仿真系统内；体验者可通过所述的手机终端选择演示场景，所述的手机终端通过WIFI端口将体验者的选择信息传递给所述的车辆仿真系统，所述的车辆仿真系统可以基于接收到的信息实时更新车辆状态信息和交通环境信息等，并通过FlexRay端口协调所述的虚拟驾驶舱，以及通过第二Ethernet端口协调所述的视景仿真系统；即将智能巡航、车道保持、手机叫车、自动泊车、自动编队、智能导航、智能互联以及语音和意图识别等互联智能汽车的前沿技术编排在“上班途中”、“下班途中”和“朋友出游”三个演示场景内，通过本发明实现互联智能车辆的直观驾驶体验。

本发明的积极效果是其通过上位机系统、手机终端、车辆仿真系统、虚拟驾驶舱和视景仿真系统组成的互联智能汽车驾驶模拟器可以实现智能巡航、车道保持、手机叫车、自动泊车、自动编队、智能导航、智能互联以及语音和意图识别等互联智能汽车前沿技术的直观体验；其首创通过虚拟仿真技术构建逼近真实效果的视觉、听觉和触觉的互联智能汽车驾驶环境，并结合车展开放式的展位优势，可以让用户直观体验互联智能汽车驾驶前沿技术，具有互动性强、受众面广和易于接受的特点。同时，通过用户的反馈信息可以指导车辆智能互联和智能驾驶的探索之路。

附图说明

图1为本发明实施例1的示意图。

图2为本发明实施例2的示意图。

图3为本发明实施例3的示意图。

图4为本发明实施例4的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例1

如图1所示一种互联智能汽车驾驶模拟器，包括：上位机系统1、手机终端2、车辆仿真系统3、虚拟驾驶舱4和视景仿真系统5；所述的上位机系统1与车辆仿真系统3通过第一Ethernet端口通信连接；所述的手机终端2与车辆仿真系统3通过WIFI端口通信连接；所述的虚拟驾驶舱4设置有转向系统模拟模块401、智能仪表模块402、导航系统模块403、内后视镜影像模拟模块404、外后视镜影像模拟模块405和舒适系统模块406；所述的视景仿真系统5设置有图形工作站模块502；所述的车辆仿真系统3与所述的转向系统模拟模块401、智能仪表模块402、导航系统模块403和舒适系统模块406通过FlexRay总线通信连接；所述的车辆仿真系统3与所述的图形工作站模块502通过第二Ethernet端口通信连接；所述的图形工作站模块502与所述的内后视镜影像模拟模块404和外后视镜影像模拟模块405通过HDMI端口通信连接。

实施例2

如图2所示是在实施例1的基础上进行了进一步细化；所述的车辆仿真系统3包括：第一Ethernet通信板卡301、WIFI通信板卡302、实时处理器板卡303、FlexRay通信板卡304和第二Ethernet通信板卡305；实时处理器板卡303上实时运行发动机模型3031、驾驶员模型3032、变速箱模型3033、交通车辆模型3034、车辆动力学模型3035和转向系模型3036。

具体地，所述的实时处理器板卡303上实时运行的发动机模型3031、变速箱模型3033、车辆动力学模型3035和转向系模型3036构成一台完整的虚拟仿真车辆。该虚拟仿真车辆结合所述的实时处理器303上实时运行的驾驶员模型3032和交通车辆模型3034构成“人-车-路”的闭环虚拟仿真系统。该闭环虚拟仿真系统通过WIFI通信板卡302接收所述手机终端3采集的体验者选择的演示场景，并基于此对虚拟仿真车辆和交通环境进行实时控制。同时，所述的车辆仿真系统3作为互联智能汽车驾驶模拟器的后端，通过所述的车辆仿真系统3的FlexRay通信板卡304将虚拟仿真车辆的状态信息实时发送给所述的虚拟驾驶舱4，通过所述的车辆仿真系统3的第二Ethernet通信板卡305将虚拟仿真车辆的交通环境信息实时发送给所述的视景仿真系统5。

图3和图4为本发明互联智能汽车驾驶模拟器实施例3和实施例4的示意图，请参阅图3和图4，本实施例在实施例一的基础上，进行进一步细化。

实施例3

图3所示，所述的虚拟驾驶舱4包括：转向系统模拟模块401、智能仪表模块402、导航系统模块403、内后视镜影像模拟模块404、外后视镜影像模拟模块405和舒适系统模块406。

所述的虚拟驾驶舱4作为互联智能汽车驾驶模拟器的前端，可以为体验者构建逼近真实效果的视觉、听觉和触觉的互联智能汽车驾驶体验。具体地，转向系统模拟模块401内部设置有方向盘40101、转向管柱40102、第一联轴器40103、扭矩转角传感器40104、第二联轴器40105、负载电机40106、电机控制器40107；方向盘40101与转向管柱40102机械连接，转向管柱40102通过第一联轴器40103与扭矩转角传感器40104机械连接，扭矩转角传感器40104通过第二联轴器40105与负载电机40106机械连接，负载电机40106与电机控制器40107硬线连接。电机控制器40107通过FlexRay总线接收车辆仿真系统3的转向系模型3036实时计算输出的方向盘转角、方向盘转速和转向管柱终端负载等信息。同时，电机控制器40107将通过FlexRay总线接收扭矩转角传感器40104采集的转角值作为反馈信号，对负载电机40106进行转角跟随闭环控制，实现智能驾驶过程中方向盘转向动作的模拟体验。另外，若体验者在智能驾驶体验过程中进行转向干预，扭矩转角传感器40104采集的扭矩值会发生突变，电机控制器40107基于此信号切换到力矩跟随控制模式，该控制模式采用扭矩转角传感器40104采集的扭矩值作为反馈信号，闭环控制负载电机40106的输出力矩跟随车辆仿真系统3的转向系模型3036实时计算输出的转向管柱终端负载信号，实现人工驾驶时方向盘手力矩的模拟体验。

智能仪表模块402内部设置有液晶屏40201和仪表控制器40203；液晶屏40201与仪表控制器40203硬线连接。导航系统模块403内部设置有导航控制器40301和液晶屏40302；导航控制器40301与液晶屏40302硬线连接。仪表控制器40203通过FlexRay总线接收车辆仿真系统3的发动机模型3031、变速箱模型3033、车辆动力学模型3035和交通车辆模型3034实时计算输出的发动机转速、档位、车速、车辆编队状态和车辆危险报警信息等，以及通过FlexRay总线接收舒适系统模块4的车门状态、车灯状态、座椅状态、车窗状态、天窗状态和识别到的语音等，并将这些信息显示在液晶屏40201上，给体验者以逼真的视觉模拟体验。导航控制器40301通过FlexRay总线接收车辆仿真系统3的车辆动力学模型3035实时计算输出的车速和车辆行驶轨迹等信息，以及通过FlexRay总线接收舒适系统模块406的麦克接收模块40616采集到的体验者的语音信息；手机终端2可以采集体验者的语音信息和按键信息，并通过车辆仿真系统3的WIFI通信板卡302传递给车辆仿真系统3的实时处理器板卡303，后者通过车辆仿真系统3的FlexRay通信板卡304将此信息传递给导航系统模块403的导航控制器40301，进而完成从手机终端2到导航系统模块403的导航控制器40301的信息路由；导航系统模块403的导航控制器40301基于接收到的信息，实现智能导航、智能互联、体验者语音识别和意图判断等功能的直观体验。

舒适系统模块406内部设置有座椅位置调节开关模块40601、舒适系统集成控制器40602、座椅位置调节电机模块40603、车灯开关模块40604、车灯负载模块40605、车窗开关模块40606、车窗升降器电机模块40607、天窗开关模块40608、天窗电机模块40609、钥匙无线接收模块40610、车门锁模块40611、方向盘位置调节开关模块40612、方向盘位置调节电机模块40613、雨刮开关模块40614、雨刮电机模块40615和麦克接收模块40616；舒适系统集成控制器40602通过AD端口与座椅位置调节开关模块40601、车灯开关模块40604、车窗开关模块40606、天窗开关模块40608、钥匙无线接收模块40610、方向盘位置调节开关模块40612、雨刮开关模块40614和麦克接收模块40616硬线连接；舒适系统集成控制器40602通过电机驱动模块与座椅位置调节电机模块40603、车窗升降器电机模块40607、天窗电机模块40609、车门锁模块40611、方向盘位置调节电机模块40613和雨刮电机模块40615硬线连接；舒适系统集成控制器40602通过车灯驱动模块与车灯负载模块40605硬线连接。舒适系统集成控制器40602通过座椅位置调节开关模块40601、车灯开关模块40604、车窗开关模块40606、天窗开关模块40608、钥匙无线接收模块40610、方向盘位置调节开关模块40612和雨刮开关模块40614采集体验者的按键操作，以及通过麦克接收模块40616采集体验的语音指令信息。基于此，舒适系统集成控制器40602驱动相应的座椅位置调节电机模块40603、车灯负载模块40605、车窗升降器电机模块40607、天窗电机模块40609、车门锁模块40611、方向盘位置调节电机模块40613和雨刮电机模块40615等，从而实现智能车辆的座椅电动调节、灯光控制、车窗电动升降、天窗电动开启/关闭、无钥匙进入、方向盘电动调节和电动雨刮等功能的手动操控及语音操控的直观体验，使互联智能汽车驾驶模拟器更加逼真。同时，舒适系统模块4的存储单元可以全程记录体验者操作和语音信息，收集整理的统计信息可以指导智能互联和智能驾驶的探索之路。

实施例4

图4所示，所述的视景仿真系统5包括：监控器模块501、图形工作站模块502、音响模块503、分配器模块504、投影机组合模块505、边沿融合机模块506和120°环幕模块507。

所述的视景仿真系统5作为互联智能汽车驾驶模拟器重要的视觉动态体验前端，采用融合控制技术实现了3通道投影机的无缝拼接，有效增加了体验者视野，提升了体验效果。具体地，所述的虚拟驾驶舱4的内后视镜影像模拟模块404和外后视镜影像模拟模块405接收并显示所述视景仿真系统5的车辆后视场景演示动画，提供互联智能驾驶的视觉体验。所述的视景仿真系统5的图形工作站模块502实时接收所述的车辆仿真系统3的虚拟仿真车辆和交通环境的状态，并基于这些信息生成车辆前视和后视场景演示动画以及发动机声音和风声等音效。其中，所述的视景仿真系统5的图形工作站模块502生成的发动机声音和风声等音效通过所述的视景仿真系统5的音响模块503，提供互联智能驾驶的听觉体验；所述的视景仿真系统5的图形工作站模块502生成的车辆前视场景演示动画通过所述的视景仿真系统5的分配器模块504、边沿融合机模块506和投影机组合模块505投影至所述的视景仿真系统5的120°环幕模块507上，并且所述的视景仿真系统5的图形工作站模块502生成的车辆后视场景演示动画同步发送给所述的虚拟驾驶舱4的内后视镜影像模拟模块404和外后视镜影像模拟模块405，提供互联智能驾驶逼真的视觉体验。

实施例5

具体地，将智能巡航、车道保持、手机叫车、自动泊车、自动编队、智能导航、智能互联以及语音和意图识别等互联智能汽车的前沿技术编排在“上班途中”、“下班途中”和“朋友出游”三个贴近实际生活的演示场景内，使体验者更好地接受智能车辆的理念。所述的上位机系统1对全部演示场景进行管理、并编译下载至所述的车辆仿真系统3内；体验者可通过所述的手机终端2选择演示场景，所述的手机终端2将体验者的选择信息传递给所述的车辆仿真系统3，所述的车辆仿真系统3可以根据接收到的信息协调所述的虚拟驾驶舱4和所述的视景仿真系统5，实现互联智能汽车的驾驶体验。其中，“上班途中”演示场景设置为：

Step1：早晨，体验者准备出门上班，在家中使用手机终端2叫车，车辆从车库自动驶出，停靠在体验者家门口；

Step2：体验者上车，通过导航系统模块403选定公司为目的地，车辆开始自动驾驶；

Step3：路上交通环境较为拥堵，车辆能够自动进行拥堵情况下的自动驾驶；

Step4：由于前方道路临时管制，交通指挥中心发布信息，导航系统模块403接收到该信息后重新规划路径，车辆按照新路径行驶；

Step5：车辆安全驶入公司，体验者选择合适的停车位后下车；

Step6：车辆自主查找体验者选中的停车位并开始自动驶向停车位，进行自动泊车；

Step7：模拟自动驾驶结束。

“下班途中”演示场景设置为：

Step1：下午5点，公司下班，体验者使用手机终端2叫车，车辆自动驶出停车场，并将车辆停靠在办公楼门前；

Step2：体验者上车，通过导航系统模块402选定家为目的地，车辆开始自动驾驶；

Step3：路上体验者接到妻子电话，一家三口将去某大型商场吃火锅，然后看电影；

Step4：体验者表示同意，导航系统模块402识别体验者意图，进行网上订餐和购买电影票；

Step5：系统将订餐时间、地点以及购票系统发送至体验者的手机终端2；

Step6：导航系统模块402识别订餐地点重新导航，车辆自动驶往就餐位置；

Step7：车辆停靠在就餐门口，体验者下车，车辆自动驶入停车位；

Step8：体验者与妻子汇合，幸福一家人；

Step9：模拟自动驾驶结束。

“朋友出游”演示场景设置为：

Step1：周六晚上，体验者通过手机终端2与朋友相约周日早8点高速公路入口集合出游，导航系统模块402识别体验者意图，根据路况信息建议体验者周日早7点从家里出发，体验者采纳该建议；

Step2，周日早7点，车辆从车库自动驶出，停靠在体验者家门口；

Step3：朋友高速公路入口相聚，车队驶入高速公路，车辆跟随高速公路上自动行驶的车辆进行近距离编队行驶，整个编队行驶过程中需存在车辆驶出车队和驶入车队动作，编队信息通过智能仪表模块402显示；

Step4：车队经过一个限速路段，车辆自动进行近距离编队行驶车队自动减速至限速指示牌要求速度，并通过导航系统模块403提示体验者；

Step5：待车队驶过限速解除标识，车队自动增速至巡航车速；

Step6：第一辆车辆遇到紧急情况，车辆紧急制动；

Step7：车队其它车辆接收到第一辆车辆发送的信息，同时进行车辆紧急制动；

Step8：危险情况结束后，车队自动恢复至巡航车速；

Step9：车辆驶下高速公路，停靠在游乐园附近，体验者下车，车辆自动驶入停车位；

Step10：体验者与朋友汇合，模拟自动驾驶结束。

在上述三个场景演示过程中，所述的上位机系统1、手机终端2、车辆仿真系统3、虚拟驾驶舱4和视景仿真系统5协同工作，使体验者在贴近生活的演示场景中感受智能巡航、车道保持、手机叫车、自动泊车、自动编队、智能导航、智能互联以及语音和意图识别等互联智能汽车前沿技术，有助于体验者更好地接受互联智能汽车的理念。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.互联智能汽车驾驶模拟器，由上位机、手机终端、车辆仿真系统、虚拟驾驶舱、视景仿真系统组成，其特征在于：车辆仿真系统通过第一Ethernet端口与上位机通信连接，车辆仿真系统通过WIFI端口与手机终端通信连接，车辆仿真系统通过FlexRay端口与虚拟驾驶舱通信连接，车辆仿真系统通过第二Ethernet端口与视景仿真系统通信连接，视景仿真系统通过HDMI端口与虚拟驾驶舱通信连接；

车辆仿真系统内部集成第一Ethernet通信板卡、WIFI通信板卡、实时处理器板卡、FlexRay通信板卡和第二Ethernet通信板卡；实时处理器板卡通过PXI总线与第一Ethernet通信板卡、WIFI通信板卡、FlexRay通信板卡和第二Ethernet通信板卡通信连接；实时处理器板卡上实时运行发动机模型、驾驶员模型、变速箱模型、交通车辆模型、车辆动力学模型和转向系模型；

虚拟驾驶舱内部设置有转向系统模拟模块、智能仪表模块、导航系统模块、内后视镜影像模拟模块、外后视镜影像模拟模块和舒适系统模块；

转向系统模拟模块内部设置有方向盘、转向管柱、第一联轴器、扭矩转角传感器、第二联轴器、负载电机、电机控制器；方向盘与转向管柱机械连接，转向管柱通过第一联轴器与扭矩转角传感器机械连接，扭矩转角传感器通过第二联轴器与负载电机机械连接，负载电机与电机控制器硬线连接；

智能仪表模块内部设置有液晶屏和仪表控制器；液晶屏与仪表控制器硬线连接；

导航系统模块内部设置有导航控制器和液晶屏；导航控制器与液晶屏硬线连接；

舒适系统模块内部设置有座椅位置调节开关模块、舒适系统集成控制器、座椅位置调节电机模块、车灯开关模块、车灯负载模块、车窗开关模块、车窗升降器电机模块、天窗开关模块、天窗电机模块、钥匙无线接收模块、车门锁模块、方向盘位置调节开关模块、方向盘位置调节电机模块、雨刮开关模块、雨刮电机模块和麦克接收模块；舒适系统集成控制器通过AD端口与座椅位置调节开关模块、车灯开关模块、车窗开关模块、天窗开关模块、钥匙无线接收模块、方向盘位置调节开关模块、雨刮开关模块和麦克接收模块硬线连接；舒适系统集成控制器通过电机驱动模块与座椅位置调节电机模块、车窗升降器电机模块、天窗电机模块、车门锁模块、方向盘位置调节电机模块和雨刮电机模块硬线连接；舒适系统集成控制器通过车灯驱动模块与车灯负载模块硬线连接；

扭矩转角传感器、电机控制器、仪表控制器、导航控制器和舒适系统集成控制与车辆仿真系统通过FlexRay总线通信连接；

视景仿真系统内部核心为图形工作站模块，图形工作站模块通过DVI端口与监控器模块通信连接，图形工作站模块通过3.5mm同轴音频端口与音响模块通信连接，图形工作站模块通过HDMI端口与分配器模块通信连接，分配器模块通过HDMI端口与边沿融合机模块通信连接，边沿融合机模块通过HDMI端口与投影机组合模块通信连接，投影机组合模块投影至120°环幕模块。

2.根据权利要求1中所述的互联智能汽车驾驶模拟器，其特征在于所述的上位机系统对全部演示场景进行管理和编译，并通过第一Ethernet端口将编译后的可执行文件下载至所述的车辆仿真系统内；体验者可通过所述的手机终端选择演示场景，所述的手机终端通过WIFI端口将体验者的选择信息传递给所述的车辆仿真系统，所述的车辆仿真系统可以基于接收到的信息实时更新车辆状态信息和交通环境信息等，并通过FlexRay端口协调所述的虚拟驾驶舱，以及通过第二Ethernet端口协调所述的视景仿真系统；即将智能巡航、车道保持、手机叫车、自动泊车、自动编队、智能导航、智能互联以及语音和意图识别等互联智能汽车的前沿技术编排在“上班途中”、“下班途中”和“朋友出游”三个演示场景内，通过本发明实现互联智能车辆的直观驾驶体验。