CN106448337A - 一种基于vr技术的汽车驾驶模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于VR技术的汽车驾驶模拟装置，与现有技术相比，本发明在模拟驾驶过程中不仅对驾驶员的驾驶操作有反馈而且还实时产生驾驶时对应的车身动作，同时动态监测模拟驾驶过程中的驾驶员状态做为驾驶行为分析结果的参考，另外，采用VR模拟技术取代平面显示驾驶模拟场景，并实时根据驾驶员的视线生成对应角度的虚拟场景及路况，让驾驶员有更加真实的感受，这样就能更真实地反映驾驶员的操作意图以及在不同路况下的真实反应，在很大程度上提高了模拟驾驶过程中采集数据的准确性，对检测和研究驾驶员的驾驶行为有很高的参考价值。

Description

一种基于VR技术的汽车驾驶模拟装置

技术领域

本发明属于驾驶模拟领域，具体来说，涉及一种基于VR技术的汽车驾驶模拟装置。

背景技术

随着汽车工业的发展，汽车逐渐进入人们的生活并且普及率逐年提高，为了检测和研究驾驶员的驾驶行为，驾驶模拟器也应运而生，目前的驾驶模拟器只是加装了几个驾驶操作的必备组件，然后用计算机记录下模拟过程中驾驶员的操作，这样只有单纯的操作，没有操作时对驾驶员操作的反馈，也没有对应的车身动作，再有就是对驾驶场景的模拟也只是基于平面的显示，这样驾驶体验不仅很不真实，而且也不能真实地反映驾驶员的操作意图以及在不同路况下的真实反应，这样势必会让模拟驾驶过程中采集的数据准确性大打折扣，对检测和研究驾驶员的驾驶行为非常不利。

因此，如何能够为驾驶员提供更真实的模拟体验环境，已成为现在急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前的模拟驾驶提供的体验环境不够逼真。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种基于VR技术的汽车驾驶模拟装置，该装置包括：

模拟器固定底座，用于固定和支撑车身动作执行器、车身悬挂动作执行器、整个驾驶舱及其他支撑件；

供电模块，设置于模拟器固定底座下，用于整个装置各用电部分的供电；

触控显示屏支架，安置于模拟器固定底座前部，用于支撑触控显示屏；

所述触控显示屏，兼具系统输入输出功能及人机交互，用于选择系统预存的各类驾驶场景、自编组合驾驶场景、实时显示驾驶模拟过程中的采集数据和反馈数据、回放驾驶员视角影像及驾驶轨迹、显示系统分析结果；

车身动作执行器，置于整个驾驶舱正下方，并固定于模拟器固定底座上，按照综合数据处理与存储模块所发出的控制信号，产生横向、纵向、垂向三个方向及其合力方向的模拟车身动作力；

车身悬挂动作执行器，包括四个悬挂部件，对称分置于驾驶舱下方左前、左后、右前、右后四个方向附近，模拟实际驾驶过程中的悬挂动作；

驾驶舱包括：

驾驶座椅，下面安装有驾驶座位震动发生器；所述驾驶座位震动发生器，用于模拟汽车各种状态下的震感；

安全带，安装于驾驶座椅上；

驾驶员状态采集模块，嵌入布设于安全带上，包括心律传感器、呼吸频率传感器和体温传感器，分别采集驾驶员驾驶过程中心律、呼吸频率和体温数据；

与方向盘力反馈装置连接的方向盘，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的转向信息；与离合踏板力反馈装置连接的离合踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的离合信息；与加速踏板力反馈装置连接的加速踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的加速信息；与制动踏板力反馈装置连接的制动踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的制动信息；

所述方向盘力反馈装置、离合踏板力反馈装置、加速踏板力反馈装置、制动踏板力反馈装置及挂档装置、手刹，分别用于产生对应的反馈力；

头戴式VR设备，用于显示装置产生的虚拟驾驶场景，并跟踪驾驶员的视线轨迹显示相应角度的驾驶场景，装置产生的虚拟驾驶场景包括整个汽车驾驶位及相应的仪表盘、中控台，还有透过前挡风玻璃、车门窗、后视镜、倒车镜等看见的道路场景；

报警模块用于系统故障及异常情况报警；

所述综合数据处理与存储模块，与供电模块、头戴式VR设备、报警模块、方向盘力反馈装置、离合踏板力反馈装置、加速踏板力反馈装置、制动踏板力反馈装置、挂档装置、驾驶座位震动发生器、驾驶员状态采集模块、手刹、车身动作执行器、车身悬挂动作执行器、触控显示屏相连，用于协调控制本装置中与其相连的各部分，包括接收数据、处理数据、传输数据、发送控制信号等，以及驾驶模拟场景、模拟过程的实时记录数据、生成驾驶轨迹等数据；

进一步的，所述头戴式VR设备，还加装有眼球跟踪传感器，用于跟踪监测驾驶员驾驶过程中的眼部动作及视线轨迹。

进一步的，所述挂档装置可为手动挡挂档装置或自动挡挂档装置。

与现有技术相比，本发明的装置在模拟驾驶过程中不仅对驾驶员的驾驶操作有反馈而且还实时产生驾驶时对应的车身动作，同时动态监测模拟驾驶过程中的驾驶员状态做为驾驶行为分析结果的参考，另外，采用VR模拟技术取代平面显示驾驶模拟场景，并实时根据驾驶员的视线生成对应角度的虚拟场景及路况，让驾驶员有更加真实的感受，这样就能更真实地反映驾驶员的操作意图以及在不同路况下的真实反应，在很大程度上提高了模拟驾驶过程中采集数据的准确性，对检测和研究驾驶员的驾驶行为具有很高的参考价值。

附图说明

图1：一种基于VR技术的汽车驾驶模拟装置结构示意图；

综合数据处理与存储模块—1供电模块—2、模拟器固定底座—3、车身动作执行器—4、车身悬挂动作执行器—5、触控显示屏支架—6、触控显示屏—7、离合踏板力反馈装置—8、离合踏板—9、制动踏板力反馈装置—10、制动踏板—11、加速踏板力反馈装置—12、加速踏板—13、方向盘力反馈装置—14、报警模块—15、方向盘—16、头戴式VR设备—17、驾驶舱—18、挂档装置—19、手刹—20、驾驶员状态采集模块—21、安全带—22、驾驶座椅—23、驾驶座位震动发生器—24

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供一种基于VR技术的汽车驾驶模拟装置，该装置包括：

模拟器固定底座，用于固定和支撑车身动作执行器、车身悬挂动作执行器、整个驾驶舱及其他支撑件；

所述供电模块，设置于模拟器固定底座下，用于整个系统各用电部分的供电；

触控显示屏支架，安置于模拟器固定底座前部，用于支撑触控显示屏；

所述触控显示屏，兼具系统输入输出功能及人机交互，用于选择系统预存的各类驾驶场景、自编组合驾驶场景、实时显示驾驶模拟过程中的采集数据和反馈数据、回放驾驶员视角影像及驾驶轨迹、显示系统分析结果等；

车身动作执行器，置于整个驾驶舱正下方，并固定于模拟器固定底座上，按照综合数据处理与存储模块所发出的控制信号，产生横向、纵向、垂向三个方向及其合力方向的模拟车身动作力；

车身悬挂动作执行器，包括四个悬挂部件，对称分置于驾驶舱下方左前、左后、右前、右后四个方向附近，模拟实际驾驶过程中的悬挂动作；

驾驶舱包括：

驾驶座椅，下面安装有驾驶座位震动发生器；所述驾驶座位震动发生器，用于模拟汽车各种状态下的震感；

安全带，安装于驾驶座椅上；

驾驶员状态采集模块，嵌入布设于安全带上，包括心律传感器、呼吸频率传感器和体温传感器，分别采集驾驶员驾驶过程中心律、呼吸频率和体温数据；

与方向盘力反馈装置连接的方向盘，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的转向信息；与离合踏板力反馈装置连接的离合踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的离合信息；与加速踏板力反馈装置连接的加速踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的加速信息；与制动踏板力反馈装置连接的制动踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的制动信息；

所述方向盘力反馈装置、离合踏板力反馈装置、加速踏板力反馈装置、制动踏板力反馈装置及挂档装置、手刹，分别用于产生对应的反馈力；

头戴式VR设备，用于显示装置产生的虚拟驾驶场景，并跟踪驾驶员的视线轨迹显示相应角度的驾驶场景，装置产生的虚拟驾驶场景包括整个汽车驾驶位及相应的仪表盘、中控台等，还有透过前挡风玻璃、车门窗、后视镜、倒车镜等看见的道路场景；

所述报警模块用于系统故障及异常情况报警；

所述综合数据处理与存储模块，与供电模块、头戴式VR设备、报警模块、方向盘力反馈装置、离合踏板力反馈装置、加速踏板力反馈装置、制动踏板力反馈装置、挂档装置、驾驶座位震动发生器、驾驶员状态采集模块、手刹、车身动作执行器、车身悬挂动作执行器、触控显示屏相连，用于协调控制本装置中与其相连的各部分，包括接收数据、处理数据、传输数据、发送控制信号等，以及驾驶模拟场景、模拟过程的实时记录数据、生成的驾驶轨迹等数据；

所述头戴式VR设备，还加装有眼球跟踪传感器，用于跟踪监测驾驶员驾驶过程中的眼部动作及视线轨迹。

所述挂档装置可为手动挡挂档装置或自动挡挂档装置。

本装置的工作原理为：本装置通过内置传感器的头戴式VR设备、方向盘、挂档装置、离合踏板、制动踏板、加速踏板、驾驶员状态采集模块，实时采集驾驶员的驾驶视角、驾驶动作和身体状态信息，并同步传输至综合数据处理与存储模块，经过数据分析和处理后，综合数据处理与存储模块发送对应的控制信号至头戴式VR设备、方向盘力反馈装置、离合踏板力反馈装置、加速踏板力反馈装置、制动踏板力反馈装置、车身动作执行器和车身悬挂动作执行器，协调控制本装置的各部分正常高效的工作，同时利用综合数据处理与存储模块的高速处理，减少响应延迟，提高本装置模拟驾驶的实时性和真实性。

本发明中应用具体实施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，对于本领域的一般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，都属于本发明的保护的范围。

Claims (3)

1.一种基于VR技术的汽车驾驶模拟装置，其特征在于，该装置包括：

模拟器固定底座，用于固定和支撑车身动作执行器、车身悬挂动作执行器、整个驾驶舱及其他支撑件；

供电模块，设置于模拟器固定底座下，用于整个装置各用电部分的供电；

触控显示屏支架，安置于模拟器固定底座前部，用于支撑触控显示屏；

所述触控显示屏，兼具系统输入输出功能及人机交互，用于选择系统预存的各类驾驶场景、自编组合驾驶场景、实时显示驾驶模拟过程中的采集数据和反馈数据、回放驾驶员视角影像及驾驶轨迹、显示系统分析结果；

车身动作执行器，置于整个驾驶舱正下方，并固定于模拟器固定底座上，按照综合数据处理与存储模块所发出的控制信号，产生横向、纵向、垂向三个方向及其合力方向的模拟车身动作力；

车身悬挂动作执行器，包括四个悬挂部件，对称分置于驾驶舱下方左前、左后、右前、右后四个方向附近，模拟实际驾驶过程中的悬挂动作；

驾驶舱包括：

驾驶座椅，下面安装有驾驶座位震动发生器；所述驾驶座位震动发生器，用于模拟汽车各种状态下的震感；

安全带，安装于驾驶座椅上；

驾驶员状态采集模块，嵌入布设于安全带上，包括心律传感器、呼吸频率传感器和体温传感器，分别采集驾驶员驾驶过程中心律、呼吸频率和体温数据；

与方向盘力反馈装置连接的方向盘，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的转向信息；与离合踏板力反馈装置连接的离合踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的离合信息；与加速踏板力反馈装置连接的加速踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的加速信息；与制动踏板力反馈装置连接的制动踏板，布设有相应传感器，用于采集驾驶员驾驶过程中的制动信息；

所述方向盘力反馈装置、离合踏板力反馈装置、加速踏板力反馈装置、制动踏板力反馈装置及挂档装置、手刹，分别用于产生对应的反馈力；

头戴式VR设备，用于显示装置产生的虚拟驾驶场景，并跟踪驾驶员的视线轨迹显示相应角度的驾驶场景，装置产生的虚拟驾驶场景包括整个汽车驾驶位及相应的仪表盘、中控台，还有透过前挡风玻璃、车门窗、后视镜、倒车镜等看见的道路场景；

报警模块用于系统故障及异常情况报警；

所述综合数据处理与存储模块，与供电模块、头戴式VR设备、报警模块、方向盘力反馈装置、离合踏板力反馈装置、加速踏板力反馈装置、制动踏板力反馈装置、挂档装置、驾驶座位震动发生器、驾驶员状态采集模块、手刹、车身动作执行器、车身悬挂动作执行器、触控显示屏相连，用于协调控制本装置中与其相连的各部分，包括接收数据、处理数据、传输数据、发送控制信号等，以及驾驶模拟场景、模拟过程的实时记录数据、生成驾驶轨迹等数据。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述头戴式VR设备，还加装有眼球跟踪传感器，用于跟踪监测驾驶员驾驶过程中的眼部动作及视线轨迹。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述挂档装置可为手动挡挂档装置或自动挡挂档装置。