CN1092376C - 模拟开车的装置 - Google Patents
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Abstract
一种模拟开摩托车的装置，有一个模拟车身(1)和一个用来显示开车环境的监视器(20)，一位坐在模拟车身(1)上的司机执行一模拟车身(1)的驾驶操作而同时看监视器(20)所显示的开车环境，根据驾驶操作来调节模拟车身(1)的运动。该装置记忆由开车环境构成的各环境因素所设定的多个资料，记住各环境因素，从各环境因素的多个资料中选取所要资料，通过读出各环境因素组成的所选资料就编集出总的开车环境。
Description
本发明与一种模拟开车的装置有关，该模拟装置有一个模拟的车身和一个用来显示开车时周围环境情况的监视器(下文简称开车环境)。
在这种模拟开车的常规装置中，使用了下列装置，也就是当坐在模拟车身上的司机看监视器上所显示的开车环境同时而执行对模拟车身的驾驶操作而且模拟车身的运动是根据驾驶操作来调节，从而司机感到好像他自己真实地在公路上驾驶一辆车。
实际的开车环境是多变的，这取决于多种环境因素的各自情况，诸如开车路程，其它车辆的行驶，路面条件以及气候情况等。由监视器所显示的开车环境一般都是由程序设计员根据他所假定的各种环境因素单独地构成。为了使开车环境尽量地接近事物的实际情况，必须考虑到许多环境因素，因为即使构成一个开车环境也需花很多时间，很难筹措各种开车环境，即使可构成各种开车环境，一个贮存这些开车环境的记忆装置一定要大的容量，结果造成较高的成本，因此常规的模拟装置局限在筹措几种模式的有限开车环境。结果，一旦该模拟装置的司机已经受某几次模拟车身的驾驶或操作训练，他就会记住开车环境，因此在操作中就会预测到下一个所显示的开车环境，故而，缺点就在这里，当模拟开车装置用来训练驾驶技术时，就会达不到训练的效果。
进而，当模拟开车装置用于训练驾驶技术或类似的用途，为了提高训练效果，希望修正取决于司机的本身因素或各个司机的驾驶技术来定，然而万一如上所述开车环境是逐个构成那么就不能在现场修正开车环境
考虑到上述缺陷，本发明的目的是提供一种不需用大规模的记忆装置就能编集各种开车环境的开车模拟装置并且其中的开车环境可自由地修正。
为了达到上述目的，本发明提供了一种具有一个模拟车身和一个可显示开车环境的监视器的开车模拟装置，这样模拟车身的运动就由坐在模拟车身上的司机在看到监视器上所显示的开车环境的同时执行驾驶操作来调节。该模拟装置有记忆多个数据的记忆装置，这些数据从构成开车环境的多种环境因素中逐个设定并对各个环境因素进行记忆；用于从多个各种环境因素的数据中选出所要数据的选取装置，以及编集全部开车环境的编集装置，通过读出由选取装置所选的各环境因素的所选数据。
根据本发明，通过结合多种环境因素的各自情况加以编集就能容易地构成各种开车环境，通过改变任何环境因素也就自由地改正开车环境，从而通过编集就得出总的开车环境，因此不必单个地记忆各种开车环境，随之也就不需要一个大规模记忆装置，结果降低了成本。
顺便一提，在实际开车中，根据路面条件可能会发生车辆打滑的情况，在此情况下，如果设有根据包括在开车环境中路面情况数据来改正模拟车身运动的改正装置，那么就能使司机实际体验到车身在打滑路面上的运动，这样司机就可有效地学到在打滑的路面上如何安全开车的驾驶技术。此外打滑程度随气候变化，因此最好提供带有计算机的装置来计算出根据气候条件数据和路面情况数据下的路面摩擦系数，该两数据都包括在开车环境内，这样根据所算出的路面摩擦系数就能改正模拟车身的运动。
通过结合附图并参照下文的详细说明就会对本发明的目的和优点容易理解，附图中：
图1表示一模拟开车装置中设备的侧视图；
图2表示监视器20上一图像实例中的图解；
图3表示总端7上一图像实例中的图解；
图4是表示一计算信息处理机内的各部件的方块图；
参照图1，图1中以摩托车形式说明本发明模拟开车装置的一实例。标号1表示一模拟的摩托车，当一个坐在模拟摩托车1上的司机R执行一模拟摩托车1的驾驶操作而同时眼睛看着置于模拟摩托车前方的显示在监视器20诸如一荧光屏上的像外景之类的开车环境，模拟摩托车的姿态是根据驾驶操作来控制的。模拟摩托车1设有一支架形的车身10。一用于作滚动运动的电动机3(下称滚动电动机)由一在基座2上的支架2所支撑，这样电动机的转轴就与模拟摩托车1的纵向相平行。一托架31装在滚动电动机3的一转轴上，在此托架31上设有一垂直模拟摩托车1纵向的枢轴32以便在左右方向突出。臂11的下端成对地垂直设置在车身10的左右侧且可摇摆地支撑在枢轴32上，而且在托架31上还设有一个与枢轴32平行的支撑轴33，一用于作俯仰运动的电动机4(下文称俯仰电机)以绕着支撑轴33摇摆方式设置。另一方面，车身10设有一个绕着与支撑轴33平行的支撑轴12摇摆的螺帽13，一个与俯仰电机4相连的螺纹杆41以螺纹与螺帽13相啮合，所以上述模拟摩托车4由一滚动电机3进行滚动和通过俯仰电机4作相对于托架31的绕枢轴32的摇摆，也就是作前后摇动。
在车身10的前端部以一定的俯仰倾角装有一驾驶马达5，一个手把51直接连到驾驶马达5的转轴上。根据这种布置，当手把51由司机R驾驶或转动时，驾驶马达5发出一定的负载来抵挡手把的转动。
在手把51内装有可检测操作一加速器的量和司机R操作前刹车的力之各种传感器。在座椅14内装有可检测司机R自重的动量和方向的传感器。在踏板15内装有可检测由于司机R自重的运动而产生的负载变化的传感器，在其邻近还设有可检测操作后刹车的力和换挡操作的传感器。所有来自各传感器的信号都由一计算机中的信息处理机6进行加工处理，从而驱动滚动电动机3，俯仰电动机4和驾驶马达5以调节模拟摩托车1的姿态。
顺便说一下，如图2所示，监视器20中的图像是由前视野F、左后视野BL、右后视野BR以及诸如车速、换挡信息等的开车数据1所组成。还设有用来表示模拟摩托车1前后摆动和滚动的指示部分PI和RI并且双重显示一理想的模拟摩托车情况和根据司机操作而驾驶模拟摩托车的情况，即在这些指示部分RI，PI，一个在另一个的上方。监视器20上显示的开车环境由一个连到计算和信息处理机6上的计算机总端7的操作而编集。在总端7处，显示有一图3所示的实例图像。这样就能通过总端7用适当选取各种环境因素的各自数据诸如道路(或旅行路线)来编集或变换开车环境。
现参照图4，将说明编集和变换这种开车环境的程序，首先操作总端7从储存在一图像数据库61内选取图像资料，在地图数据库61内储存各种地图资料诸如街道、山路、环形赛道、公路等，图2所示的图像是选自街道图资料中的一个图，其次再操作总端7从储存的一情景资料库62内的多个储存的情景数据中选取合适的情景资料并且限定一开车情景，诸如道路，有或没有其它车辆等，然后再操作总端7从限定储存在危险场景资料库63中的参数的多个储存的危险场景资料中选取合适的资料，例如开在逆行道上的车辆在十字路口右转弯，前面的车辆突然停下等，资料库61，62，63相当于记忆装置。
顺便提一下，为了在开始训练驾驶技术之后某段时期要熟悉道路，有时候想布置不发生危险的场景，在这种情况下，从总端7发出一信号到危险场景控制部64去编集使得不发生危险场景。如上所述所选取的图像资料和景点资料以及通过危险场景控制部64的危险场景资料都读入到一图像制备部65。一随意数目发生部66连到图像制备部65从而根据随意数控制其它车辆和行人的运动。为了在监视器20上显示由这些环境因素构成的开车环境，这些开车环境必须转换成司机肉眼能见到的图像，因此，在图像资料库67内诸如街景和其它车辆和行人的运动以在监视器20能显示的形式提取和合成之后这些图像资料输出到一用作编集装置的图像控制部68。例如，在拐角处转弯，模拟摩托车1倾斜，但是摩托车1并未产生一离心力。所以希望相对模拟摩托车1的方向倾斜图像从而使司机R产生一个错觉即该模拟摩托车大幅度地倾斜以及根据开车速度来改变监视器20荧光屏上的图像输入速度。作为一个解决方案，根据模拟摩托车的姿态和车速，来自一运动计算部69的图象改正信号输入到图象控制部68，这样由图象修正信号所修正的图象信号输出到监视器20以便在荧光屏上显示。
上述各种编集工作和编集内容的修正具体地都在图3所示的荧光屏上进行，也就是一个鼠标C(未示出)游移在荧光屏左侧一竖排内各个按钮中的一个，按下鼠标所停靠的按钮，从而就完成了所要设定的各项按钮。例如，在关于道路的操作按钮B1是对路宽的设定；在关于楼房的操作按钮B2是对在道路旁所出现各种楼房的设定；在关于其它车辆的操作按钮B3是对其它逆行的车辆是否是客车、公共汽车或卡车的设定；在交通标记操作按钮B4中是对诸如限速标记、不准停车标记等各种标记的设定；在情景操作按钮B5中是对是否会发生诸如行人突然跑入马路，停靠车的车门打开，另一辆车强制超车等的设定，在图3中标号B6表示设定一发生危险的触发区的操作按钮，标号B7表示一图象电子放大操作按钮。
以这种方式，能很容易在终端7编集开车环境，当一次编集的开车环境根据司机R的驾驶技术进行修正时就不必重新编集开车环境而只需修正所要改正的环境因素。
此外，在地图资料中，还包含有路面情况的资料，在图3中，设在各十字路口周围的标号C1和设在各拐角处的标号C2表示所谓“专门的铺面部分，铺面部分的摩擦系数大于普通路面的摩擦系数。另一方面，标号C3表示铺放在待修路面部分的钢板，钢板面的摩擦系数小于普通路面的摩擦系数，标号4表示一砾石路，安置砾石路使开车变得不稳因为车的前轮不能保持一定向控制而且该路面的表面摩擦系数小于普通路面的摩擦系数，还有诸如中线和十字路口的油漆部分的摩擦系数小于普通路面的摩擦系数。
还布置成使气候条件也能由总端7选定。当选定下雨或下雪或刮风情况时，计算机信息处理装置6中的风和雨控制部确定了雨或雪的强度以及风的强度。在雨量和风力自动变化情况下，能从随机数发生部引入随机数，从而根据随机数变化雨量和风力。在手动改变上述风雨强度的情况下，风和雨的强度信号从总端7输入，一旦以此方式确定风和雨强度，该雨或雪的强度数据就输出到一个摩擦系数计算部603而风的强度数据则输出到一个运动方程计算部604。已输入到摩擦系数计算部603的雨或雪强度从图像制备部65读出现在在行驶的模拟摩托车1的路面情况的数据，这样根据雨或雪的数据和路面情况数据就得出路面的摩擦系数。运动方程计算部604读入由上述模拟摩托车1上各传感器所检测的信号，从而根据各个检测的信号计算出模拟摩托车1的姿态，并且还根据摩擦系数数据和上述风的强度数据进一步修正已计算出的摩托车姿态。根据修正的计算结果而控制各上述电动机3，4，5从而控制模拟摩托车1的姿态。
因此当雨或雪很大时所计算出的摩擦系数比起较难打滑的其它部分就较易打滑。在路面上加上特殊铺面的C1或C2以及在钢板铺在路面的C3比其它部分更易打滑。依据摩擦系数，刹车距离改变而且应用刹车时，打滑度也改变。根据实际开车发生的运动，改正模拟摩托车1的姿态和显示器20的图像。例如，由下列公式(1)给出并限定的制动因子Kb是摩擦系数Rμ和雨或雪强度的下雨因子Kr的函数：
Kb＝Rμ/(Kr+1)……………………………………………(1)
于是由下列公式(2)得出制动力Bk而公式(2)是从由上述公式(1)所限定的制动因子Kb和一个加到制动杆和一制动板的操作力Bt得出。
Bk＝Bt.Kb……………………………………………………(2)
因此改变了刹车距离，由监视器20的图像中的停靠位置的改变来表达刹车距离的改变。
而且当风以侧风吹来时，根据风的强度并考虑到摩擦系数大小此修正使开车方向呈之字形。
在上述实施例中，说明了一个模拟摩托车开车装置的实例，当然，它也能应用到汽车等的模拟装置上。
很明显，上述车辆模拟开车装置满足上述所有的发明目的并具有广泛商业使用的优点。应该理解上文所述本发明的具体形式只是作为一个代表，在本发明范围内的某些修改对本专业的技术人员来说是明显的。
因此参照下文的权利要求来确定本发明的全部保护范围。
Claims (4)
1.一种开车的模拟装置，有一模拟车体(1)和一个显示开车环境的监视器(20)，这样坐在模拟车体(1)的司机(R)执行一驾驭操作来控制模拟车身(1)的运动，同时还要眼睛盯住监视器(20)所显示的开车环境，上述装置包括：
记忆装置(61，62，63)，用来记忆构成开车环境的多种环境因素所设定的多种资料并由各上述环境因素作出上述记忆；
输入装置(7)，用来输入所述多种因素设定的资料的数值；
选取装置(7)，用来从各上述环境因素中的多个资料中选取所要的资料；
编辑装置(68)，用于读出上述选取装置中选取的资料来编辑总的开车环境；以及
修政装置，其中，总的开车环境被编辑装置编辑后，当输入所述数值时，通过改变该数值相应的环境因素，以前编辑的总开车环境得到修正。
2.根据权利要求1所述的开车模拟装置，其特征在于，所述记忆装置包括一个地图资料库，用于贮存地图资料；一个情景资料库，用贮存情景资料；一个危险场景资料库，用于贮存危险场景资料。
3.根据权利要求1所述的开车模拟装置，其特征在于，还包括根据在上述开车环境中的路面情况资料来修正上述模拟车身(1)运动的修正装置(604)。
4.根据权利要求3所述的开车模拟装置，其特征在于，还包括根据气候情况资料和上述路面情况资料计算出路面磨擦系数的计算装置(603)，该两个资料包括在上述开车环境内，其中修正装置(604)根据所计算的摩擦系数修正上述模拟车身(1)的运动。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |