CN109147461A - 一种虚拟汽车驾驶系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

一种虚拟汽车驾驶系统及实现方法，驱动杆安装在底座上，底座内固定安装有驱动器，驱动器驱动驱动杆做伸缩运动，驱动杆设置有四个，座椅安装在四个驱动杆之间，座椅的四角位置处分别设置有一个驱动杆，显示屏设置在座椅前方，控制器固定安装在座椅上，控制器包括油门控制器、刹车控制器、方向控制器和档位控制器，油门控制器和刹车控制器安装在座椅下方，方向控制器安装在座椅前方，档位控制器安装在座椅的右方，显示屏连接在中央控制模块上，油门控制器、刹车控制器、方向控制和档位控制器分别与中央控制模块连接，分别输出控制信息给中央控制模块，各个驱动杆的驱动器分别与中央控制模块连接，中央控制模块输出控制信息给驱动器。

Description

一种虚拟汽车驾驶系统及实现方法

技术领域

本发明公开一种虚拟系统，特别是一种虚拟汽车驾驶系统及实现方法。

背景技术

虚拟驾驶，也被称为汽车驾驶仿真，或汽车模拟驾驶。是指利用现代高科技手段如：三维图像即时生成技术、汽车动力学仿真物理系统、大视场显示技术（如多通道立体投影系统）、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、听觉和体感的汽车驾驶体验。早些年由于技术复杂度高，造价昂贵，虚拟驾驶技术还一直停留在实验室，随着软件技术的提高和硬件技术的普及，最近几年，虚拟驾驶技术已经被越来越多的人所接受，逐渐进入院校和科博馆。虚拟驾驶技术被广泛应用于院校汽车相关专业数字汽车科研与教学、院校科研单位交通、飞行、运输等相关专业科研与仿真体验、科博馆汽车仿真数字体验展相、未来驾校的行驶培训手段、大型工业企业驾驶技术人工虚拟培训、越野、坦克作战等单兵和协同实战演习、互动游戏等等各种领域。目前，虚拟驾驶由于系统不够成熟，大多停留在理论阶段。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的虚拟驾驶只停留在理论阶段的缺点，本发明提供一种虚拟汽车驾驶系统及实现方法，其通过软硬件配合，可实现虚拟驾驶的仿真操作。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种虚拟汽车驾驶系统，系统包括显示屏、底座、驱动杆、座椅、控制器和中央控制模块，驱动杆安装在底座上，底座内固定安装有驱动器，驱动器驱动驱动杆做伸缩运动，驱动杆设置有四个，座椅安装在四个驱动杆之间，座椅的四角位置处分别设置有一个驱动杆，显示屏设置在座椅前方，控制器固定安装在座椅上，控制器包括油门控制器、刹车控制器、方向控制器和档位控制器，油门控制器和刹车控制器安装在座椅下方，方向控制器安装在座椅前方，档位控制器安装在座椅的右方，显示屏连接在中央控制模块上，中央控制模块输出显示信息给显示屏，驱动显示屏显示，油门控制器、刹车控制器、方向控制和档位控制器分别与中央控制模块连接，分别输出控制信息给中央控制模块，各个驱动杆的驱动器分别与中央控制模块连接，中央控制模块输出控制信息给驱动器。

一种虚拟汽车驾驶实现方法，该方法包括下述步骤：

S1、生成地图信息并存储：通过电脑绘制地图信息，并对地图中设定点的高度信息进行标识并存储；

S2、渲染：对步骤S1中绘制的地图信息进行渲染，生成仿真地图图像，并将其存储在存储器中；

S3、生成车辆图形信息：与地图等比例绘制车辆信息，根据车型不同，绘制不同种类的仿真车辆，将车辆四轮的最低点与相应位置的驱动杆高度生成对应表，并将其存储在存储器中；

S4、信息调入：调入地图信息和车辆信息；

S5、仿真运行：中央控制模块采集档位控制器信息，确定车辆前进方向（前进或后退），中央控制模块采集油门控制器的阻值信息，根据阻值大小确定车辆前进速度，根据车速信息和车辆前进方向信息，移动显示屏显示的地图信息，车速快时，地图信息移动速度快，车速慢时，地图信息移动速度慢，转动方向控制器时，中央控制模块采集到方向控制器的阻值变化信息，控制显示屏显示的地图信息转动，当车辆运行过程中，踩刹车时，中央控制模块采集刹车控制器的阻值信息，根据阻值大小降低车辆前进速度；

仿真车辆前进过程中，采集车辆图形四轮最低点的高度信息，车辆图形四轮最低点的高度信息实时与地图信息最近的设定点的高度信息相一致，中央控制模块根据车辆图形四轮最低点的高度信息驱动相应的直线电机，调整相应位置的驱动杆高度，实现驾驶感的仿真。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的驱动器采用直线电机，驱动杆采用螺纹杆，螺纹杆插装在直线电机内。

所述的座椅通过万向节与驱动杆连接在一起。

所述的油门控制器采用可调电阻器，刹车控制器采用可调电阻器，方向控制器采用可调电阻器，档位控制器采用两个以上的触点开关。

所述的座椅下方安装有离合控制器，离合控制器与中央控制模块连接，离合控制器采用触点开关。

所述的中央控制模块上连接有扬声器，中央控制模块输出声音信息给扬声器。

所述的标识高度的设定点在地图中呈矩阵型分布，相邻设定点间隔等效于实际尺寸的10~15CM。

所述的方法中设置离合控制器时，则仿真为手动车辆，触发离合控制器时，才可以进行档位控制器操作，操作档位控制器时，根据不同的档位触点，仿真不同的车速。

本发明的有益效果是：本发明通过软硬件配合操作，可通过显示屏、支撑架等完全仿真模拟驾驶感觉，使整个驾驶感觉更加逼真。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统方框图。

图2为本发明程序流程图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图1，本发明主要为一种虚拟汽车驾驶系统，系统包括显示屏、底座、驱动杆、座椅、控制器和中央控制模块，驱动杆安装在底座上，底座内固定安装有驱动器，驱动器驱动驱动杆做伸缩运动，本实施例中，驱动杆设置有四个，座椅安装在四个驱动杆之间，座椅的四角位置处分别设置有一个驱动杆，显示屏设置在座椅前方，控制器固定安装在座椅上，本实施例中，控制器包括油门控制器、刹车控制器、方向控制器和档位控制器，油门控制器和刹车控制器安装在座椅下方，对应于真车的油门位置和刹车位置，方向控制器安装在座椅前方，对应于真车的方向盘位置，档位控制器安装在座椅的右方，对应于真车的档位位置处，中央控制模块采用单片机（如：51系列、ARM系列、TI系列等）或PC机，显示屏连接在中央控制模块上，通过中央控制模块输出显示信息给显示屏，驱动显示屏显示，油门控制器、刹车控制器和档位控制器分别与中央控制模块连接，分别输出控制信息给中央控制模块，各个驱动杆的驱动器分别与中央控制模块连接，通过中央控制模块输出控制信息给驱动器，驱动其工作。

本实施例中，驱动器采用直线电机，驱动杆采用螺纹杆，螺纹杆插装在直线电机内，通过直线电机转动带动螺纹杆升降，从而通过螺纹杆带动座椅运动。本实施例，座椅通过万向节与驱动杆连接在一起。

本实施例中，油门控制器采用可调电阻器，随着油门踩下的高低可改变其自身的电阻值，从而转换成车辆的行进速度；刹车控制器采用可调电阻器，随着刹车踩下的高低可改变其自身的电阻值，从而转换成车辆的刹车值，模拟控制车速；档位控制器采用两个以上的触点开关，当拨杆拨到相应位置时，会触动到相应的触点开关，从而控制车辆模拟前进或后退；方向控制器采用可调电阻器，随着转动方向盘可改变其自身的电阻值，从而转换成车辆的方向信息。

本实施例中，还设置有离合控制器，离合控制器与中央控制模块连接，离合控制器采用触点开关，离合控制器安装在座椅下方，对应于真车的离合位置处，当踩下离合控制器时，可触发此开关，从而输出离合信息给中央控制模块，中央控制模块检测到触发的离合信息后，判断档位拨杆换挡有效。

本实施例中，中央控制模块上还连接有扬声器，中央控制模块输出声音信息给扬声器，驱动扬声器发声，如：汽车马达转速声、车辆加速声音等。

本发明同时保护一种虚拟汽车驾驶实现方法，请参看附图2，该方法借助于上述虚拟汽车驾驶系统实现，该方法包括下述步骤：

S1、生成地图信息并存储：通过电脑绘制地图信息，并对地图中设定点的高度信息进行标识并存储，本实施例中，标识高度的设定点在地图中呈矩阵型分布，相邻设定点间隔等效于实际尺寸的10~15CM；

S2、渲染：对步骤S1中绘制的地图信息进行渲染，生成仿真地图图像，并将其存储在存储器中；

S3、生成车辆图形信息：与地图等比例绘制车辆信息，根据车型不同，绘制不同种类的仿真车辆，将车辆四轮的最低点与相应位置的驱动杆高度生成对应表，并将其存储在存储器中；

S4、信息调入：调入地图信息和车辆信息；

S5、仿真运行：中央控制模块采集档位控制器信息，确定车辆前进方向（前进或后退），中央控制模块采集油门控制器的阻值信息，根据阻值大小确定车辆前进速度，根据车速信息和车辆前进方向信息，移动显示屏显示的地图信息，车速快时，地图信息移动速度快，车速慢时，地图信息移动速度慢，转动方向控制器时，中央控制模块采集到方向控制器的阻值变化信息，控制显示屏显示的地图信息转动，当车辆运行过程中，踩刹车时，中央控制模块采集刹车控制器的阻值信息，根据阻值大小降低车辆前进速度；

本实施例中，设置离合控制器时，则仿真为手动车辆，触发离合控制器时，才可以进行档位控制器操作，操作档位控制器时，根据不同的档位触点，仿真不同的车速；

本实施例中，仿真车辆前进过程中，采集车辆图形四轮最低点的高度信息，车辆图形四轮最低点的高度信息实时与地图信息最近的设定点的高度信息相一致，中央控制模块根据车辆图形四轮最低点的高度信息驱动相应的直线电机，调整相应位置的驱动杆高度，实现驾驶感的仿真。

本发明通过软硬件配合操作，可通过显示屏、支撑架等完全仿真模拟驾驶感觉，使整个驾驶感觉更加逼真。

Claims (9)

1.一种虚拟汽车驾驶系统，其特征是：所述的系统包括显示屏、底座、驱动杆、座椅、控制器和中央控制模块，驱动杆安装在底座上，底座内固定安装有驱动器，驱动器驱动驱动杆做伸缩运动，驱动杆设置有四个，座椅安装在四个驱动杆之间，座椅的四角位置处分别设置有一个驱动杆，显示屏设置在座椅前方，控制器固定安装在座椅上，控制器包括油门控制器、刹车控制器、方向控制器和档位控制器，油门控制器和刹车控制器安装在座椅下方，方向控制器安装在座椅前方，档位控制器安装在座椅的右方，显示屏连接在中央控制模块上，中央控制模块输出显示信息给显示屏，驱动显示屏显示，油门控制器、刹车控制器、方向控制和档位控制器分别与中央控制模块连接，分别输出控制信息给中央控制模块，各个驱动杆的驱动器分别与中央控制模块连接，中央控制模块输出控制信息给驱动器。

2.根据权利要求1所述的虚拟汽车驾驶系统，其特征是：所述的驱动器采用直线电机，驱动杆采用螺纹杆，螺纹杆插装在直线电机内。

3.根据权利要求1所述的虚拟汽车驾驶系统，其特征是：所述的座椅通过万向节与驱动杆连接在一起。

4.根据权利要求1所述的虚拟汽车驾驶系统，其特征是：所述的油门控制器采用可调电阻器，刹车控制器采用可调电阻器，方向控制器采用可调电阻器，档位控制器采用两个以上的触点开关。

5.根据权利要求1所述的虚拟汽车驾驶系统，其特征是：所述的座椅下方安装有离合控制器，离合控制器与中央控制模块连接，离合控制器采用触点开关。

6.根据权利要求1所述的虚拟汽车驾驶系统，其特征是：所述的中央控制模块上连接有扬声器，中央控制模块输出声音信息给扬声器。

7.一种虚拟汽车驾驶实现方法，该方法采用如权利要求1至6中任意一项所述的虚拟汽车驾驶系统，其特征是：所述的方法包括下述步骤：

S1、生成地图信息并存储：通过电脑绘制地图信息，并对地图中设定点的高度信息进行标识并存储；

S2、渲染：对步骤S1中绘制的地图信息进行渲染，生成仿真地图图像，并将其存储在存储器中；

S3、生成车辆图形信息：与地图等比例绘制车辆信息，根据车型不同，绘制不同种类的仿真车辆，将车辆四轮的最低点与相应位置的驱动杆高度生成对应表，并将其存储在存储器中；

S4、信息调入：调入地图信息和车辆信息；

S5、仿真运行：中央控制模块采集档位控制器信息，确定车辆前进方向（前进或后退），中央控制模块采集油门控制器的阻值信息，根据阻值大小确定车辆前进速度，根据车速信息和车辆前进方向信息，移动显示屏显示的地图信息，车速快时，地图信息移动速度快，车速慢时，地图信息移动速度慢，转动方向控制器时，中央控制模块采集到方向控制器的阻值变化信息，控制显示屏显示的地图信息转动，当车辆运行过程中，踩刹车时，中央控制模块采集刹车控制器的阻值信息，根据阻值大小降低车辆前进速度；

仿真车辆前进过程中，采集车辆图形四轮最低点的高度信息，车辆图形四轮最低点的高度信息实时与地图信息最近的设定点的高度信息相一致，中央控制模块根据车辆图形四轮最低点的高度信息驱动相应的直线电机，调整相应位置的驱动杆高度，实现驾驶感的仿真。

8.根据权利要求7所述的虚拟汽车驾驶实现方法，其特征是：所述的标识高度的设定点在地图中呈矩阵型分布，相邻设定点间隔等效于实际尺寸的10~15CM。

9.根据权利要求7所述的虚拟汽车驾驶实现方法，其特征是：所述的方法中设置离合控制器时，则仿真为手动车辆，触发离合控制器时，才可以进行档位控制器操作，操作档位控制器时，根据不同的档位触点，仿真不同的车速。