CN108538139A - 一种半实物仿真学车系统及方法 - Google Patents

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王彦邦
于静
于治楼
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Abstract

本发明特别涉及一种半实物仿真学车系统及方法。该半实物仿真学车系统及方法，包括计算机与仿真车辆环境，其中仿真车辆环境设有驾驶员实际驾驶过程中所需控制的所有设备装置，且各设备装置均转化成电信号连接至计算机，并通过仪表盘或计算机显示器反馈设备的操作结果；仿真车辆环境的前挡风玻璃以及三个后视镜换成显示屏，以动态模拟显示周围路况；同时仿真车辆环境内加装一个摄像头，实时检测驾驶员的视角，以调整显示屏的显示内容。该半实物仿真学车系统及方法，不仅能够为学员提供真实的驾驶操作环境，帮助学员尽快熟悉车内环境与基本操作，减少实际上车学习时长，而且不需要教练的全程陪同，学员可自主选择学习时间，大大提高了学习效率。

Description

一种半实物仿真学车系统及方法
技术领域
本发明涉及驾考培训技术领域，特别涉及一种半实物仿真学车系统及方法。
背景技术
现今学车的主要途径是通过驾校报名，驾校提供练习车及教练的随车指导。尽管该方式基本能够保证新手学车的安全问题，但是也存在一些弊端。一方面是学车人员数量与驾校教练数量的不对等关系，实际学车时基本都是多名学员跟随一名教练轮流学习，学习效率低下。另一方面，由于学车过程需要教练的全程陪同，所有学车时间多为上班时间，这对于公司职员非常不便。
中国发明专利申请文件CN103050029A中公开了一种通过计算机实现一套仿真的驾驶环境与三维仿真城市路面，以提供学员练习驾驶技巧的技术方案。但是该系统对车辆内环境的仿真度不够，学员难以体验到在车上驾驶的感觉。
中国发明专利申请文件CN106571083A中公开了一种利用VR头显设备与改装车辆，模拟实际驾驶车辆的感觉的技术方案，但是该方案需要一套较为复杂的汽车动力学模拟装置，成本较高，且采用VR头显设备必然导致学员无法直接看到方向盘与换挡装置等，进而难以灵活操作各装置。
基于上述情况，本发明提出了一种半实物仿真学车系统及方法。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种简单高效的半实物仿真学车系统及方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种半实物仿真学车系统，其特征在于：包括计算机与仿真车辆环境，其中仿真车辆环境设有驾驶员实际驾驶过程中所需控制的所有设备装置，包括座椅，点火开关，离合装置，刹车装置，油门装置，档位控制装置，手刹装置，方向盘装置，仪表盘，信号灯与雨刷控制装置；上述设备装置均转化成电信号连接至计算机，并通过仪表盘或计算机显示器反馈设备的操作结果；仿真车辆环境的前挡风玻璃以及三个后视镜换成显示屏，显示屏连接到计算机，以动态模拟显示周围路况；同时仿真车辆环境内加装一个摄像头，摄像头连接到计算机，实时检测驾驶员的视角，以调整显示屏的显示内容。
所述仿真车辆环境内的各设备装置分别通过RS485总线或网线与计算机通信。
本发明半实物仿真学车系统的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先提前建立道路与环境的仿真地图以及车辆的仿真模型；
（2）当学员使用半实物仿真学车系统学习时，首先选定学习的项目；
（3）半实物仿真学车系统建立三个任务，分别为错误操作检测任务，驾驶任务和驾驶员视角检测任务；
（4）学员根据选定的项目进行操作，同时半实物仿真学车系统在学员操作时执行错误操作检测任务，驾驶任务和驾驶员视角检测任务。
所述项目包括机动车驾驶考试科目二和科目三的全部项目，包括倒车入库，侧方位停车，曲线行驶，直角拐弯，上坡路定点停车与坡道起步；上车准备，灯光模拟考试，起步，直线行驶，加减挡位操作，变更车道，靠边停车，直行通过路口，路口左转弯，路口右转弯，通过人行横道线，通过学校区域，通过公共汽车站，会车，超车，掉头和夜间行驶。
所述错误操作检测任务用于检测驾驶员是否存在不符合安全规定的操作，步骤包括：在驾驶员操作时，半实物仿真学车系统检测驾驶员对各装置的操作动作，判断是否存在错误的操作行为，如果存在，则通过计算机显示器进行错误报警，并演示正确操作动画，然后重新开始驾驶任务。
所述驾驶任务用于根据驾驶员操作，控制汽车模型的运动，判断是否存在违反交通规则的情况，步骤包括：驾驶员开始驾驶任务流程，半实物仿真学车系统读取各设备装置的操作动作，然后根据操作动作模拟车辆模型的动作，判断车辆是否违规驾驶，如果存在，则通过计算机显示器进行违规报警，并演示正确操作动画，然后重新开始驾驶任务。
所述驾驶员视角检测任务用于检测驾驶员视角的变化，相应调整显示器的显示内容，步骤包括：通过摄像头拍摄驾驶员头部动作与位置，通过图像识别技术识别驾驶员头部动作与位置，进而判断驾驶员视角变化，之后调整显示器显示内容。
本发明的有益效果是：该半实物仿真学车系统及方法，不仅能够为学员提供真实的驾驶操作环境，帮助学员尽快熟悉车内环境与基本操作，减少实际上车学习时长，而且不需要教练的全程陪同，学员可自主选择学习时间，大大提高了学习效率。
附图说明
附图1为本发明半实物仿真学车系统示意图。
附图2为本发明半实物仿真学车系统的仿真方法示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
该半实物仿真学车系统，包括计算机与仿真车辆环境，其中仿真车辆环境设有驾驶员实际驾驶过程中所需控制的所有设备装置，包括座椅，点火开关，离合装置，刹车装置，油门装置，档位控制装置，手刹装置，方向盘装置，仪表盘，信号灯与雨刷控制装置；上述设备装置均转化成电信号连接至计算机，并通过仪表盘或计算机显示器反馈设备的操作结果；仿真车辆环境的前挡风玻璃以及三个后视镜换成显示屏，显示屏连接到计算机，以动态模拟显示周围路况；同时仿真车辆环境内加装一个摄像头，摄像头连接到计算机，实时检测驾驶员的视角，以调整显示屏的显示内容。
所述仿真车辆环境内的各设备装置分别通过RS485总线或网线与计算机通信。
该半实物仿真学车系统的仿真方法，包括以下步骤：
（1）首先提前建立道路与环境的仿真地图以及车辆的仿真模型；
（2）当学员使用半实物仿真学车系统学习时，首先选定学习的项目；
（3）半实物仿真学车系统建立三个任务，分别为错误操作检测任务，驾驶任务和驾驶员视角检测任务；
（4）学员根据选定的项目进行操作，同时半实物仿真学车系统在学员操作时执行错误操作检测任务，驾驶任务和驾驶员视角检测任务。
所述项目包括机动车驾驶考试科目二和科目三的全部项目，包括倒车入库，侧方位停车，曲线行驶，直角拐弯，上坡路定点停车与坡道起步；上车准备，灯光模拟考试，起步，直线行驶，加减挡位操作，变更车道，靠边停车，直行通过路口，路口左转弯，路口右转弯，通过人行横道线，通过学校区域，通过公共汽车站，会车，超车，掉头和夜间行驶。
所述错误操作检测任务用于检测驾驶员是否存在不符合安全规定的操作，步骤包括：在驾驶员操作时，半实物仿真学车系统检测驾驶员对各装置的操作动作，判断是否存在错误的操作行为，如果存在，则通过计算机显示器进行错误报警，并演示正确操作动画，然后重新开始驾驶任务。
所述驾驶任务用于根据驾驶员操作，控制汽车模型的运动，判断是否存在违反交通规则的情况，步骤包括：驾驶员开始驾驶任务流程，半实物仿真学车系统读取各设备装置的操作动作，然后根据操作动作模拟车辆模型的动作，判断车辆是否违规驾驶，如果存在，则通过计算机显示器进行违规报警，并演示正确操作动画，然后重新开始驾驶任务。
所述驾驶员视角检测任务用于检测驾驶员视角的变化，相应调整显示器的显示内容，步骤包括：通过摄像头拍摄驾驶员头部动作与位置，通过图像识别技术识别驾驶员头部动作与位置，进而判断驾驶员视角变化，之后调整显示器显示内容。

Claims (7)

1.一种半实物仿真学车系统，其特征在于：包括计算机与仿真车辆环境，其中仿真车辆环境设有驾驶员实际驾驶过程中所需控制的所有设备装置，包括座椅，点火开关，离合装置，刹车装置，油门装置，档位控制装置，手刹装置，方向盘装置，仪表盘，信号灯与雨刷控制装置；上述设备装置均转化成电信号连接至计算机，并通过仪表盘或计算机显示器反馈设备的操作结果；仿真车辆环境的前挡风玻璃以及三个后视镜换成显示屏，显示屏连接到计算机，以动态模拟显示周围路况；同时仿真车辆环境内加装一个摄像头，摄像头连接到计算机，实时检测驾驶员的视角，以调整显示屏的显示内容。
2.根据权利要求1所述的半实物仿真学车系统，其特征在于：所述仿真车辆环境内的各设备装置分别通过RS485总线或网线与计算机通信。
3.根据权利要求1或2所述的半实物仿真学车系统的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）首先提前建立道路与环境的仿真地图以及车辆的仿真模型；
（2）当学员使用半实物仿真学车系统学习时，首先选定学习的项目；
（3）半实物仿真学车系统建立三个任务，分别为错误操作检测任务，驾驶任务和驾驶员视角检测任务；
（4）学员根据选定的项目进行操作，同时半实物仿真学车系统在学员操作时执行错误操作检测任务，驾驶任务和驾驶员视角检测任务。
4.根据权利要求3所述的半实物仿真学车系统的仿真方法，其特征在于：所述项目包括机动车驾驶考试科目二和科目三的全部项目，包括倒车入库，侧方位停车，曲线行驶，直角拐弯，上坡路定点停车与坡道起步；上车准备，灯光模拟考试，起步，直线行驶，加减挡位操作，变更车道，靠边停车，直行通过路口，路口左转弯，路口右转弯，通过人行横道线，通过学校区域，通过公共汽车站，会车，超车，掉头和夜间行驶。
5.根据权利要求3所述的半实物仿真学车系统的仿真方法，其特征在于：所述错误操作检测任务用于检测驾驶员是否存在不符合安全规定的操作，步骤包括：在驾驶员操作时，半实物仿真学车系统检测驾驶员对各装置的操作动作，判断是否存在错误的操作行为，如果存在，则通过计算机显示器进行错误报警，并演示正确操作动画，然后重新开始驾驶任务。
6.根据权利要求3所述的半实物仿真学车系统的仿真方法，其特征在于：所述驾驶任务用于根据驾驶员操作，控制汽车模型的运动，判断是否存在违反交通规则的情况，步骤包括：驾驶员开始驾驶任务流程，半实物仿真学车系统读取各设备装置的操作动作，然后根据操作动作模拟车辆模型的动作，判断车辆是否违规驾驶，如果存在，则通过计算机显示器进行违规报警，并演示正确操作动画，然后重新开始驾驶任务。
7.根据权利要求3所述的半实物仿真学车系统的仿真方法，其特征在于：所述驾驶员视角检测任务用于检测驾驶员视角的变化，相应调整显示器的显示内容，步骤包括：通过摄像头拍摄驾驶员头部动作与位置，通过图像识别技术识别驾驶员头部动作与位置，进而判断驾驶员视角变化，之后调整显示器显示内容。
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