CN109949652A - 一种行车安全体验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行车安全体验系统，其关键在于：所述行车安全体验系统包括模拟车辆装置、模拟碰撞装置和模拟控制系统。本发明所设计的行车安全体验系统，通过模拟控制系统控制模拟车辆装置中的多个显示屏同步显示道路环境画面，达到模拟真实驾驶环境的目的；并通过模拟碰撞装置模拟在行车过程中发生安全事故的情况，让体验者能更好的体验和掌握车辆驾驶的方法和交通规则，还能亲身感受到交通事故发生时的状态，让体验者能更清楚了解发生交通事故后应该采取何种恰当的措施，从而为新手驾驶员做好心理建设，提高驾驶安全意识，减少发生交通事故的概率，具有很强的实用价值。

Description

一种行车安全体验系统

技术领域

本发明涉及一种行车安全体验系统。

背景技术

随着汽车保有量的不断增长，交通事故的发生率也在同步增长；在日常行车过程中，大量交通事故是由于新手司机驾驶经验不足、安全意识不够、以及安全措施采用不当而引发的。

现有技术中有一些可以进行模拟驾驶体验的游戏，这类模拟游戏一般只采用一个屏幕播放游戏视频，体验者置身游戏画面之外通过操作模拟驾驶设备进行体验，在此过程中，体验者的感受与真实驾驶过程中的感受差异很大，不能增强体验者在真实路况中驾驶的熟悉程度，更无法让体验者真切感受到发生碰撞事故后的状态，因此，其行车安全体验功能缺失。

驾驶员在取得驾照以前，可以在驾校进行系统的学习。但是，驾校服务仅提供了基本驾驶技能训练，在驾校学习期间，驾驶员也无法真切感受到发生交通事故时的状况，无法真正体验发生交通事故后的具体处置方法，很多驾驶员甚至可能因为心里素质不过关而造成更大的交通事故。

因此，若能在新手司机正式开车上路前进行一定时长（比如：5-10小时）的行车安全模拟强化训练，让驾驶员在上路行驶前做好充分的心理准备和技术准备，增强司机的行车安全意识和事故防范能力，那么，就极大的减少交通事故发生的概率，提高道路行驶的安全系数。

发明内容

本发明的目的是提供一种行车安全体验系统。

为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种行车安全体验系统，其特征在于：所述行车安全体验系统包括模拟车辆装置、模拟碰撞装置和模拟控制系统。

所述模拟车辆装置包括车体，车体外部四周设置有防撞板；车体前方挡风玻璃处安装有前显示屏，后方挡风玻璃处安装有后显示屏，左侧挡风玻璃处安装有左显示屏，右侧挡风玻璃处安装有右显示屏；车体左后视镜位置处设置有左后显示屏，右后视镜位置处设置有右后显示屏；车体内驾驶位下方设置有加速机构和刹车机构，驾驶位正对位置处还设置有转向机构；所述车体底部还设置有旋转销。

所述加速机构包括加速踏板，加速踏板下方通过弹性伸缩杆连接有加速力传感器；所述刹车机构包括刹车踏板，所述刹车踏板下方通过弹性伸缩杆连接有刹车力传感器；所述转向机构包括转向盘，转向盘上的转向轴内部设置有转向传感器。

所述模拟碰撞装置包括与地面固定设置的底板，底板上开设有水平滑槽，水平滑槽上方设置有滑动板，滑动板底部通过滑动销卡设在水平滑槽内；滑动板上表面开设有环形的旋转槽，车体底部的旋转销卡设在旋转槽内；底板上车体前方对应位置设置有左前电机、正前电机和右前电机，底板上车体后方位置对应设置有左后电机、正后电机和右后电机，上述电机的活塞杆前端均固定有撞击板；其中，左前电机、右前电机、左后电机和右后电机的活塞杆前端撞击板分别对准车体的左前侧、右前侧、左后侧和右后侧，正前电机和正后电机的活塞杆前端撞击板分别对准滑动板的正前方和正后方。

所述模拟控制系统包括控制主机、外置多屏显卡、USB转换模块、单片机、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、第三电机驱动模块和电源模块。

所述控制主机的芯片型号为i7-3770K 3.5GHz，外置多屏显卡的型号为wavlinkWL-UG39DH1，单片机型号为BS67F350，第一电机驱动模块、第二电机驱动模块和第三电机驱动模块型号均为Risym L298N，电源模块的型号为Risym AC-DC 5/12V，USB转换模块的型号为CP2102usb TTL485/232。

所述左前电机、正前电机、右前电机、左后电机、正后电机和右后电机的型号均为XD-37GB520；所述加速力传感器和刹车力传感器的型号均为JHBM-7，所述转向传感器的型号为DWQL-A。

所述控制主机通过外置多屏显卡分别连接前显示屏、后显示屏、左显示屏、右显示屏、左后显示屏和右后显示屏，控制主机还通过USB转换模块连接单片机，实现与单片机之间的数据和信号传递。所述单片机分别通过第一电机驱动模块、第二电机驱动模块和第三电机驱动模块与模拟碰撞装置中的左前电机、正前电机、右前电机、左后电机、正后电机和右后电机实现连接和驱动；所述电源模块提供+5V和+12V两种电压，分别为单片机、加速力传感器、刹车力传感器、转向传感器、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块和第三电机驱动模块供电。

本发明所设计的行车安全体验系统，通过模拟控制系统控制模拟车辆装置中的多个显示屏同步显示道路环境画面，达到模拟真实驾驶环境的目的；并通过模拟碰撞装置模拟在行车过程中发生安全事故的情况，让体验者能更好的体验和掌握车辆驾驶的方法和交通规则，还能亲身感受到交通事故发生时的状态，让体验者能更清楚了解发生交通事故后应该采取何种恰当的措施，从而为新手驾驶员做好心理建设，提高驾驶安全意识，减少发生交通事故的概率，具有很强的实用价值。

附图说明

图1为本发明实施例的总体结构示意图；

图2为图1（不含模拟控制系统）的俯视图；

图3为图1中刹车机构的结构示意图；

图4为图1的加速机构的结构示意图；

图5为图1中转向机构的结构示意图；

图6为本发明实施例的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1至图5所示，一种行车安全体验系统，包括模拟车辆装置、模拟碰撞装置和模拟控制系统。

所述模拟车辆装置用于模拟车体本身，体验者可以坐入模拟车辆装置车体内部，其内部环境与真实车辆驾驶室内部环境一致，体验者可以像操作真实自动挡车辆一样进行相应的操作。所述模拟车辆装置包括车体1，车体1外部四周设置有防撞板2，该防撞板用于在模拟撞击时保护车体。

车体1前方挡风玻璃处安装有前显示屏3，前显示屏用于模拟显示正前方的道路状况；后方挡风玻璃处安装有后显示屏4，后显示屏用于模拟显示车辆后方的道路状况，该道路状况驾驶员通过车体中的内后视镜可以看到；左侧挡风玻璃处安装有左显示屏5，左显示屏用于模拟显示车体左侧道路状况；右侧挡风玻璃处安装有右显示屏6，右显示屏用于模拟显示车体右侧道路状况；车体1左后视镜位置处设置有左后显示屏701，左后显示屏用于模拟显示车体左后侧道路状况；右后视镜位置处设置有右后显示屏702，右后显示屏用于模拟显示车体右后侧道路状况。通过上述六个显示器模拟显示的道路状况，让体验者可以实时查看各个方向的道路状况，与驾驶员真实驾驶车辆时查看道路环境的方式完全一致，从而达到为体验者模拟真实驾驶环境的目的。

车体1内驾驶位下方设置有加速机构10和刹车机构9，驾驶位正对位置处还设置有转向机构8；所述车体1底部还设置有旋转销11。所述加速机构10用于模拟车辆油门装置，包括加速踏板101，加速踏板101下方通过弹性伸缩杆102连接有加速力传感器103；所述刹车机构9用于模拟车辆刹车装置，包括刹车踏板901，所述刹车踏板901下方通过弹性伸缩杆902连接有刹车力传感器903；所述转向机构8用于模拟车辆方向盘装置，包括转向盘801，转向盘801上的转向轴内部设置有转向传感器802。

所述模拟碰撞装置主要用于模拟车辆发生碰撞事故时，车辆从各个方位遭受撞击后可能发生的前后直线移位或者车体旋转移位的情况。

所述模拟碰撞装置包括与地面固定设置的底板16，底板16上开设有水平滑槽15，水平滑槽15上方设置有滑动板12，滑动板12底部通过滑动销14卡设在水平滑槽15内；滑动板12上表面开设有环形的旋转槽13，车体1底部的旋转销11卡设在旋转槽13内；底板16上车体1前方位置设置有左前电机181、正前电机171和右前电机182，底板16上车体1后方位置对应设置有左后电机183、正后电机172和右后电机184，上述电机的活塞杆前端均固定有撞击板20；其中，左前电机181、右前电机182、左后电机183和右后电机184的活塞杆前端撞击板20分别对准车体1的左前侧、右前侧、左后侧和右后侧，正前电机171和正后电机172的活塞杆前端撞击板20分别对准滑动板12的正前方和正后方。

所述模拟控制系统用于完成行车安全体验系统的整体控制功能，包括对于车辆行驶过程中的模拟程序运行的控制、模拟显示的控制、车辆模拟碰撞的控制、以及车辆本身模拟行驶状态的控制等。

所述模拟控制系统19包括控制主机197、外置多屏显卡198、USB转换模块191、单片机192、第一电机驱动模块193、第二电机驱动模块194、第三电机驱动模块195和电源模块196。

所述控制主机197的芯片型号为i7-3770K 3.5GHz，外置多屏显卡的型号为wavlink WL-UG39DH1，单片机192型号为BS67F350，第一电机驱动模块193、第二电机驱动模块194和第三电机驱动模块195型号均为Risym L298N，电源模块196的型号为Risym AC-DC5/12V，USB转换模块191的型号为CP2102usb TTL485/232。

所述左前电机181、正前电机171、右前电机182、左后电机183、正后电机172和右后电机184的型号均为XD-37GB520；所述加速力传感器103和刹车力传感器903的型号均为JHBM-7，所述转向传感器802的型号为DWQL-A。

其中，控制主机197通过外置多屏显卡198分别连接前显示屏3、后显示屏4、左显示屏5、右显示屏6、左后显示屏701和右后显示屏702，控制主机197还通过USB转换模块191连接单片机192，实现与单片机192之间的数据和信号传递。所述单片机192分别通过第一电机驱动模块193、第二电机驱动模块194和第三电机驱动模块195与模拟碰撞装置中的多个电机实现连接和驱动。所述电源模块196分别输出+5V电压和+12V电压，其中，+5V电压用于给加速力传感器103、刹车力传感器903、转向传感器802和单片机192供电，+12V电压用于给第一电机驱动模块193、第二电机驱动模块194和第三电机驱动模块195供电。

如图6所示，本发明具体实施例中电路连接结构如下：

控制主机197通过外置多屏显卡198分别连接前显示屏3、后显示屏4、左显示屏5、右显示屏6、左后显示屏701和右后显示屏702，控制主机197还通过该USB转换模块191连接单片机192，实现与单片机192之间的数据和信号传递。

所述USB转换模块191的TXD端、RXD端分别连接单片机192的RXD端和TXD端，USB转换模块191的GND端接地。

所述单片机192的PB0端连接转向传感器802的DO端，单片机192的PB2端连接刹车力传感器903的DO端，单片机192的PB3端连接加速力传感器103的DO端；所述转向传感器802、刹车力传感器903和加速力传感器103的VCC端均连接电源模块196的DC5V端，转向传感器802、刹车力传感器903和加速力传感器103的GND端均接地。

所述单片机192的PD0、PD1、PD2和PD3端分别连接第一电机驱动模块193的IN1、IN2、IN3和IN4端，第一电机驱动模块193的OUT1和OUT2端连接正前电机171，第一电机驱动模块193的OUT3和OUT4端连接正后电机172，第一电机驱动模块193的VSS端口连接电源模块196的DC12V端，第一电机驱动模块193的GND端接地。

所述单片机192的PA0、PA1、PA2和PA3端分别连接第二电机驱动模块194的IN1、IN2、IN3和IN4端，第二电机驱动模块194的OUT1和OUT2端连接左前电机181，第二电机驱动模块194的OUT3和OUT4端连接右前电机182，第二电机驱动模块194的VSS端口连接电源模块196的DC12V端，第二电机驱动模块194的GND端接地。

所述单片机192的PA4、PA5、PA6和PA7端分别连接第三电机驱动模块195的IN1、IN2、IN3和IN4端，第三电机驱动模块195的OUT1和OUT2端连接右前电机183，第三电机驱动模块195的OUT3和OUT4端连接右后电机184，第三电机驱动模块195的VSS端口连接电源模块196的DC12V端，第三电机驱动模块195的GND端接地。

所述单片机192的VMAX和PLCD端均连接电源模块196的DC5V端，电源模块196的AC端连接外部交流电源，电源模块196的GND端接地。单片机192的VSS端接地。

本发明实施例的工作原理和工作流程如下：

首先，将模拟软件安装于控制主机之上。该模拟软件包括道路正前方、正后方、左侧、右侧、左后方和右后方六个方位的道路状况信息。控制主机通过软件系统，将模拟软件中的实时路况画面分别通过前显示屏、后显示屏、左显示屏、右显示屏、左后显示屏和右后显示屏进行呈现。其中，前显示屏、后显示屏分别呈现模拟车辆装置行驶时正前方和正后方的道路状态，左显示屏、右显示屏分别呈现模拟车辆装置行驶时左侧和右侧的道路状态，左后显示屏和右后显示屏则分别呈现模拟车辆装置行驶时左后侧和右后侧的道路状态。当体验者坐在模拟车辆装置的车体驾驶室中时，可以通过上述显示屏，分别查看道路前方、后方、左侧、右侧、左后方、右后方的实时路况信息，同时，该模拟车辆装置也虚拟存在于实时路况之中，实现了模拟驾驶员正驾驶该车辆行驶在某一道路上的环境要求，让体验者完全置身于行车道路环境之中，车辆与模拟软件中的道路环境完全融合。体验者可以在体验驾驶过程中，随时观察周围道路情况并根据实时情况作出判断和决定，增强体验环境真实感，提升对体验者的驾驶技能训练和驾驶心理建设。

当车辆未启动时，模拟软件处于停止运行状态，所有显示器的画面均处于初始静止状态；当体验者进入车体以后，打开系统开关，控制主机首先通过前显示屏提示体验者“务必系好安全带以确保体验过程安全”。接下来，体验者可轻踩加速踏板，车辆进入启动运行状态后，控制主机控制模拟软件开始运行，多个显示屏同步呈现相应方位的道路状况。此时，体验者可以通过加大对加速踏板的踩踏力度模拟控制车辆的行驶速度，通过踩踏刹车踏板模拟控制车辆减速直至停止，还可以通过转动转向盘来控制车辆的行进方向。

在车辆模拟行驶过程中，体验者踩踏加速踏板，其下方弹性伸缩杆将该力量传递给加速力传感器，加速力传感器将接受到的力度转换成不同大小的电压信号传递给单片机，单片机根据该电压信号的大小判断当前加速度的大小，并将该信息通过USB转换模块传递给控制主机，控制主机根据加速度信息控制各显示屏同步加快或减缓画面前进播放的速度，使得体验者通过显示屏感受到车辆在“加速前进”或“减速前进”。同理，当体验者踩踏刹车踏板，刹车踏板下的弹性伸缩杆将该力量传递给刹车力传感器，刹车力传感器将接受到的力度转换成大小不同的电压信号传递给单片机，单片机根据该电压信号的大小判断当前减速度的大小，并将该信息通过USB转换模块传递给控制主机，控制主机根据该减速度信息控制各显示屏同步减缓播放画面速度直至停止，使得体验者通过显示屏感受到车辆在“减速直到停止”。此模拟过程可以让体验者熟悉加速和刹车的基本操作，并体验车辆在行驶途中加速和减速时的视觉变化。

与此同时，体验者可以通过操作转向盘，控制车辆转向。当体验者操作转向盘时，转向盘上的转向传感器将获取到的转向角度信息传递给单片机，单片机将该信息通过USB转换模块传递给控制主机，控制主机根据转向角度值判断当前车辆转向的方向和角度，然后控制各显示屏播放的画面同步转向，让体验者熟悉车辆在行进中操控转向的过程。

当车辆在模拟行驶过程中，由于速度过快、强行变道、紧急刹车、或者违反交通规则等原因与模拟环境中的其他车辆或障碍物发生“碰撞”事故时，控制主机首先判断当前发生“碰撞”的方位，并将发生“碰撞”的方位信息通过USB转换模块传递给单片机，由单片机控制相应的电机工作，模拟“碰撞”发生时的撞击状态。

当控制主机判断到体验者“驾驶”的车辆与模拟环境中的前方车辆或障碍物发生“追尾”时，控制主机将信息传递给单片机，单片机通过第一电机驱动模块控制正前电机工作，正前电机推动活塞杆，通过活塞杆前端的撞击板撞击滑动板正前方位置，滑动板在撞击作用下会沿着底板上的水平滑槽向后滑动，车体随着滑动板一起发生向后运动，此时，体验者体验到车体前方发生撞击后产生的力度。

同理，当控制主机判断到体验者“驾驶”的车辆被模拟环境中的后方车辆或障碍物“追尾”时，控制主机将信息传递给单片机，单片机控制正后电机撞击滑动板正后方位置，滑动板带动车体沿着水平滑槽向前滑动，从而体验后方撞击后产生的力度。

此外，当控制主机判断到体验者“驾驶”的车辆与模拟环境中的左前方车辆或障碍物发生侧向碰撞时，控制主机将信息传递给单片机，单片机根据碰撞的方位，控制左前电机撞击车体的左前侧防撞板位置，此时，车体会在侧向撞击力的作用下沿着滑动板上方的环形旋转槽发生旋转，从而体验车辆被撞后发生旋转移位的情况；同理，当发生其他侧向碰撞时，单片机也控制对应的电机撞击车体对应的侧面，使得车体沿着环形旋转槽朝向不同方向发生旋转移位。

为了增加体验者的真实感，发生“碰撞”情况时，控制主机还通过控制模拟程序发出撞击的声音效果。每次模拟“碰撞”结束后，控制主机均控制模拟软件运行暂停，各显示屏显示的道路画面均处于暂停状态，然后，控制主机通过前显示屏显示提示信息，提示体验者此时应该采取何种正确、安全的方式处理交通事故。比如，提醒体验者此时应该“打开双闪，将三角警示标志放置于车辆后方50米处位置，然后拨打报警电话，并使用手机拍照取证”等等。

在进行上述行车安全体验过程中，为了确保体验者的安全，电机撞击的力度不宜过大，车体滑动和旋转的速度也不宜过快。

本发明所设计的行车安全体验系统，通过模拟控制系统控制模拟车辆装置中的多个显示屏同步显示道路环境画面，达到模拟真实驾驶环境的目的；并通过模拟碰撞装置模拟在行车过程中发生安全事故的情况，让体验者能更好的体验和掌握车辆驾驶的方法和交通规则，还能亲身感受到交通事故发生时的状态，让体验者能更清楚了解发生交通事故后应该采取何种恰当的措施，从而为新手驾驶员做好心理建设，提高驾驶安全意识，减少发生交通事故的概率，具有很强的实用价值。

Claims (8)

1.一种行车安全体验系统，其特征在于：所述行车安全体验系统包括模拟车辆装置、模拟碰撞装置和模拟控制系统。

2.如权利要求1所述的行车安全体验系统，其特征在于：所述模拟车辆装置包括车体，车体外部四周设置有防撞板；车体前方挡风玻璃处安装有前显示屏，后方挡风玻璃处安装有后显示屏，左侧挡风玻璃处安装有左显示屏，右侧挡风玻璃处安装有右显示屏；车体左后视镜位置处设置有左后显示屏，右后视镜位置处设置有右后显示屏；车体内驾驶位下方设置有加速机构和刹车机构，驾驶位正对位置处还设置有转向机构；所述车体底部还设置有旋转销。

3.如权利要求2所述的行车安全体验系统，其特征在于：所述加速机构包括加速踏板，加速踏板下方通过弹性伸缩杆连接有加速力传感器；所述刹车机构包括刹车踏板，所述刹车踏板下方通过弹性伸缩杆连接有刹车力传感器；所述转向机构包括转向盘，转向盘上的转向轴内部设置有转向传感器。

4.如权利要求1所述的行车安全体验系统，其特征在于：所述模拟碰撞装置包括与地面固定设置的底板，底板上开设有水平滑槽，水平滑槽上方设置有滑动板，滑动板底部通过滑动销卡设在水平滑槽内；滑动板上表面开设有环形的旋转槽，车体底部的旋转销卡设在旋转槽内；底板上车体前方对应位置设置有左前电机、正前电机和右前电机，底板上车体后方位置对应设置有左后电机、正后电机和右后电机，上述电机的活塞杆前端均固定有撞击板；其中，左前电机、右前电机、左后电机和右后电机的活塞杆前端撞击板分别对准车体的左前侧、右前侧、左后侧和右后侧，正前电机和正后电机的活塞杆前端撞击板分别对准滑动板的正前方和正后方。

5.如权利要求1所述的行车安全体验系统，其特征在于： 所述模拟控制系统包括控制主机、外置多屏显卡、USB转换模块、单片机、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块、第三电机驱动模块和电源模块。

6.如权利要求5所述的行车安全体验系统，其特征在于：所述控制主机的芯片型号为i7-3770K 3.5GHz，单片机型号为BS67F350，第一电机驱动模块、第二电机驱动模块和第三电机驱动模块型号均为Risym L298N，电源模块的型号为Risym AC-DC 5/12V，USB转换模块的型号为CP2102usb TTL485/232，外置多屏显卡的型号为WL-UG39DH1。

7.如权利要求6所述的行车安全体验系统，其特征在于：所述左前电机、正前电机、右前电机、左后电机、正后电机和右后电机的型号均为XD-37GB520；所述加速力传感器和刹车力传感器的型号均为JHBM-7，所述转向传感器的型号为DWQL-A。

8.如权利要求7所述的行车安全体验系统，其特征在于：所述控制主机通过外置多屏显卡分别连接前显示屏、后显示屏、左显示屏、右显示屏、左后显示屏和右后显示屏，控制主机还通过USB转换模块连接单片机，实现与单片机之间的数据和信号传递；所述单片机分别通过第一电机驱动模块、第二电机驱动模块和第三电机驱动模块与模拟碰撞装置中的左前电机、正前电机、右前电机、左后电机、正后电机和右后电机实现连接和驱动；所述电源模块提供+5V和+12V两种电压，分别为单片机、加速力传感器、刹车力传感器、转向传感器、第一电机驱动模块、第二电机驱动模块和第三电机驱动模块供电。