CN110033667A - 一种轨道车辆驾驶模拟系统及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆驾驶模拟系统及设备，包括控制台、处理器、动作捕捉装置及眼镜终端，其中，动作捕捉装置，用于获取受训人员对控制台的操作动作，受训人员根据眼镜终端在眼镜视野内控制台区域中显示的内容对控制台进行操作；处理器，用于依据操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况，确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的目标场景变化情况及控制台状态变化情况，并依据目标场景变化情况和控制台状态变化情况生成相应的第一显示指令；眼镜终端，用于依据第一显示指令在眼镜视野内的挡风玻璃区域中显示目标场景变化情况，在眼镜视野内的控制台区域中显示控制台状态变化情况；成本低，灵活性和适用性较高。

Description

一种轨道车辆驾驶模拟系统及设备

技术领域

本发明实施例涉及轨道车辆技术领域，特别是涉及一种轨道车辆驾驶模拟系统及设备。

背景技术

为了方便对驾驶员进行驾驶训练，车辆模拟驾驶应运而生。目前，常用的轨道车辆驾驶模拟系统为物理样机模拟驾驶系统，通常物理样机模拟驾驶系统以1：1的全尺寸搭建司机室，具备车辆真实司机室的所有设施和性能，以CGI方式仿真列车在不同车速、不同操作指令下挡风玻璃范围内场景的变化，并借助六自由度平台真实呈现列车运行过程中驾驶室的物理状态变化情况，借助声音仿真系统模拟不同状态下列车驾驶室内外部声音状况，为受训实际提供身临其境的真实驾驶体验。但是，物理样机模拟驾驶系统的成本高昂，并且只能针对某一固定型号的车辆进行仿真，不可重复利用，适用性较差；

鉴于此，如何提供一种解决上述技术问题的轨道车辆驾驶模拟系统及设备成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种轨道车辆驾驶模拟系统及设备，在实现对受训人员进行驾驶训练的基础上，能够降低设备成本，并且不受车辆型号限制，灵活性和适用性较高。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种轨道车辆驾驶模拟系统，包括控制台、处理器、动作捕捉装置及眼镜终端，其中：

所述动作捕捉装置，用于获取受训人员对所述控制台的操作动作，所述受训人员根据所述眼镜终端在眼镜视野内控制台区域中显示的内容对所述控制台进行操作；

所述处理器，用于依据所述操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况，确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的目标场景变化情况及所述控制台状态变化情况，并依据所述目标场景变化情况和所述控制台状态变化情况生成相应的第一显示指令；

所述眼镜终端，用于依据所述第一显示指令在所述眼镜视野内的挡风玻璃区域中显示所述目标场景变化情况，在所述眼镜视野内的控制台区域中显示所述控制台状态变化情况。

可选的，所述依据所述操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况，确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的目标场景变化情况及所述控制台状态变化情况的过程为：

依据所述操作动作及车辆当前运行状态确定出车辆下一时刻的运行状态及所述控制台状态变化情况；

依据所述下一时刻的运行状态从预先存储各个运行状态及场景变化情况中匹配出目标场景变化情况。

可选的，所述依据所述操作动作及车辆当前运行状态确定出车辆下一时刻的运行状态的过程为：

依据所述操作动作及车辆当前运行速度确定出车辆下一时刻的运行速度、加速度及下一时刻场景起始位置；

则，所述依据所述下一时刻的运行状态从预先存储各个运行状态及场景变化情况中匹配出目标场景变化情况的过程为：

依据所述下一时刻的运行速度及加速度从预先存储的各个运行速度、加速度及相应的场景变化情况中匹配出与所述下一时刻的运行速度和加速度对应的场景变化情况；

依据所述下一时刻场景起始位置从与所述下一时刻的运行速度和加速度对应的场景变化情况中匹配出目标场景变化情况。

可选的，所述场景变化情况包括路况变化情况和轨道两侧环境变化情况，所述控制台状态变化情况包括电子变化情况和机械变化情况。

可选的，所述处理器，还用于依据所述下一时刻的运行状态获取相应的运行参数，并依据所述运行参数生成第二显示指令；

所述眼镜终端，还用于依据所述第二显示指令在所述眼镜视野内的控制台电子屏幕区域中显示所述运行参数。

可选的，还包括与所述处理器连接的声音播放器；

所述处理器，还用于依据所述操作动作、车辆当前运行状态及预先存储的与各个所述场景变化情况分别对应的环境声音变化情况确定出目标声音变化情况，并依据所述目标声音变化情况生成控制指令；

所述声音播放器，用于依据所述控制指令播放与所述目标声音变化情况相应的声音信号。

可选的，所述声音播放器为耳机。

可选的，所述动作捕捉装置包括摄像头和图像识别器，其中：

所述摄像头，用于获取所述受训人员对所述控制台进行操作时的动作图像信息；

所述图像识别器，用于对所述动作图像信息进行识别，得到相应的操作动作。

可选的，所述摄像头，具体用于在接收到开启训练模式指令后，获取受训人员对所述控制台进行操作时的操作动作。

本发明实施例还提供了一种轨道车辆驾驶模拟设备，包括如上述所述的轨道车辆驾驶模拟系统。

本发明实施例提供了一种轨道车辆驾驶模拟系统及设备，包括控制台、处理器、动作捕捉装置及眼镜终端，其中，动作捕捉装置，用于获取受训人员对控制台的操作动作，受训人员根据眼镜终端在眼镜视野内控制台区域中显示的内容对控制台进行操作；处理器，用于依据操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况，确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的目标场景变化情况及控制台状态变化情况，并依据目标场景变化情况和控制台状态变化情况生成相应的第一显示指令；眼镜终端，用于依据第一显示指令在眼镜视野内的挡风玻璃区域中显示目标场景变化情况，在眼镜视野内的控制台区域中显示控制台状态变化情况。

可见，本申请中在对受训人员进行轨道车辆驾驶模拟训练时，受训人员可以佩戴眼镜终端，并通过眼镜终端视野内控制台区域中显示的内容对控制台进行相应的操作，动作捕捉装置会在受训人员对控制台进行操作的过程中获取受训人员的操作动作，并将该操作动作发送至处理器，处理器能够根据该操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的目标场景变化情况及控制台状态变化情况，然后控制眼镜终端分别将目标场景变化情况和控制台状态变化情况显示在眼镜视野内的挡风玻璃区域中和控制台区域中，以便受训人员能够通过眼镜终端所显示的内容体验车辆运行过程中的场景变化情况及控制台状态变化情况；本发明在实现对受训人员进行驾驶训练的基础上，能够降低设备成本，并且不受车辆型号限制，灵活性和适用性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种轨道车辆驾驶模拟系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种轨道车辆驾驶模拟系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种轨道车辆驾驶模拟系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种轨道车辆驾驶模拟系统及设备，在实现对受训人员进行驾驶训练的基础上，能够降低设备成本，并且不受车辆型号限制，灵活性和适用性较高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明实施例提供的一种轨道车辆驾驶模拟系统的结构示意图。

该轨道车辆驾驶模拟系统，包括控制台1、处理器2、动作捕捉装置3及眼镜终端4，其中：

动作捕捉装置3，用于获取受训人员对控制台1的操作动作，受训人员根据眼镜终端4在眼镜视野内控制台区域中显示的内容对控制台1进行操作；

处理器2，用于依据操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况，确定出与下一时刻车辆运行状态对应的目标场景变化情况及控制台状态变化情况，并依据目标场景变化情况和控制台状态变化情况生成相应的第一显示指令；

眼镜终端4，用于依据第一显示指令在眼镜视野内的挡风玻璃区域中显示目标场景变化情况，在眼镜视野内的控制台区域中显示控制台状态变化情况。

需要说明的是，在对受训人员进行轨道车辆驾驶模拟培训时是在控制台1断电状态下进行的，控制台1上设有电子显示屏，在通电时用来显示操作界面和车辆运行状态参数等信息，还设有物理操作按钮等。在断电状态下，电子显示屏处于息屏状态不显示操作界面，所以本实施例中可以通过眼镜终端4在眼镜视野内的控制台区域中与电子显示屏对应区域内显示相应的操作界面，其中，眼镜终端4中可以显示整个司机室的情况，眼镜视野内所显示的区域包括控制台区域和挡风玻璃区域，控制台区域中与控制台显示屏对应的区域为控制台显示区域。

具体的，本申请中可以预先将与车辆运行过程中的各个运行状态分别对应的场景变化情况存储至数据库中，在对受训人员进行训练时，受训人员佩戴上眼镜终端4，通过眼镜终端4的眼镜视野内控制台区域和挡风玻璃区域所显示的内容可以使自己置身至司机室环境内，并根据眼镜终端4光学镜片中的视野内的控制台区域中与电子显示屏对应的区域所显示的内容(也即操作界面)及操作动作空间位置，确定该操作点击的按钮，从而对控制台1进行相应的操作，在受训人员对控制台1进行操作的过程中动作捕捉装置3会获取受训人员的操作动作，并将该操作动作发送至处理器2，处理器2可以根据该操作动作、车辆当前运行状态和预先存储的各个运行状态及相应的场景变化情况确定出与下一时刻车辆运行状态对应的目标场景变化情况以及控制台状态变化情况，并控制眼镜终端4在眼镜视野内的挡风玻璃区域中显示目标场景变化情况，在控制台区域内显示控制台状态变化情况，从而可以使受训人员根据眼镜视野内所显示的内容实时了解车辆的运行状态，以实现对受训人员的模拟培训。

其中，本实施例中的场景变化情况可以包括路况变化情况和轨道两侧环境变化情况。本申请中预先存储的与车辆的各个运行状态分别对应的场景变化情况可以根据预先采集与车辆实际运行轨道的路况和轨道两旁环境对应的图像信息生成，具体可以令图像信息按照某一速度或加速度进行播放从而得到与某运行状态对应的场景变化情况。

另外，控制台设有显示操作界面的电子显示屏和机械操作设备，所以本实施例中的控制台状态变化情况可以包括电子变化情况和机械变化情况，其中，电子变化情况包括在受训人员执行了操作动作后，实际电子显示屏上应该显示的内容，例如受训人员按下某按键，则电子显示屏区域中应显示相应按键图标的点亮，并切换至相应的操作界面；机械变化情况可以包括受训人员执行的操作动作所对应的机械操作设备的位置变化情况等。

进一步的，上述处理器2在执行依据操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况，确定出目标场景变化情况及控制台状态变化情况时，具体过程可以为：

依据操作动作及车辆当前运行状态确定出车辆下一时刻的运行状态及控制台状态变化情况；

依据下一时刻的运行状态从预先存储各个运行状态及场景变化情况中匹配出目标场景变化情况。

需要说明的是，本实施例中的处理器2可以根据车辆当前运行状态及动作捕捉装置3发送来的操作动作得出车辆下一时刻的运行状态，并且根据当前受训人员的操作动作及车辆当前运行状态还可能够确定出控制台状态变化情况，例如控制台上操作界面的变化情况和/或机械操作设备的变化情况。

另外，处理器2在确定出车辆下一时刻的运行状态后，可以从数据库中预先存储的与各个运行状态分别对应的场景变化情况中匹配出与车辆下一时刻的运行状态对应的目标场景变化情况。

更进一步的，上述依据操作动作及车辆当前运行状态确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的车辆下一时刻的运行状态的过程，具体可以为：

依据操作动作及车辆当前运行速度确定出车辆下一时刻的运行速度、加速度及下一时刻场景起始位置；

具体的，本实施例中车辆运行状态具体可以为车辆的运行速度，其中，可以根据车辆当前运行速度和受训人员的操作动作确定出车辆下一时刻的运行速度及加速度，并且还可以根据车辆当前运行状态对应的场景变化情况确定出下一时刻场景起始位置，也即，可以确定出车辆当前对应的路况情况对应的路况图像和轨道两侧环境情况对应的轨道两侧环境图像，将位于当前路况图像的下一张的路况图像作为下一时刻路况情况起始位置，将当前轨道两侧环境图像的下一张环境图像作为下一时刻轨道两侧环境情况起始位置。

则，上述依据下一时刻的运行状态从预先存储各个运行状态及场景变化情况中匹配出目标场景变化情况的过程，具体可以为：

依据车辆下一时刻的运行速度及加速度从预先存储的各个运行速度、加速度及相应的场景变化情况中匹配出与下一时刻的运行速度和加速度对应的场景变化情况；

依据下一时刻场景起始位置从与下一时刻的运行速度和加速度对应的场景变化情况中匹配出目标场景变化情况。

具体的，由于对于初始速度相同加速度不同时，场景变化情况也不同，所以可以预先存储与车辆的运行速度、加速度对应的场景变化情况，处理器1可以根据车辆下一时刻的运行速度和加速度从预先存储的各个场景变化情况中匹配出相应的场景变化情况，并从该场景变化情况中与下一时刻场景起始位置对应的目标图像，并将该目标图像及位于该目标图像之后的各个图像按照与下一时刻的运行速度和加速度对应的速度播放各个图像，这些图像在播放过程中所形成的动态变化视频为目标场景变化情况。

进一步的，处理器2，还用于依据下一时刻的运行状态获取相应的运行参数，并依据运行参数生成第二显示指令；

眼镜终端4，还用于依据第二显示指令在眼镜视野内的控制台电子屏幕区域中显示运行参数。

需要说明的是，本实施例中的处理器2还可以控制眼睛终端4在眼镜视野内的控制台电子屏幕区域中显示与车辆下一时刻的运行状态对应的运行参数，从而使受训人员更加清楚了了解车辆的运行情况。

更进一步的，请参照图2和图3，该系统还可以包括与处理器2连接的声音播放器5；

处理器2，还用于依据操作动作、车辆当前运行状态及预先存储的与各个场景变化情况分别对应的环境声音变化情况确定出目标声音变化情况，并依据目标声音变化情况生成控制指令；

声音播放器5，用于依据控制指令播放与目标声音变化情况相应的声音信号。

可以理解的是，在车辆运行过程中车辆的司机室中的声音会不断发生变化，其中，包括与驾驶员的操作动作对应的声音和环境声音，所以还可以预先存储车辆在沿轨道运行的过程中与各个场景变化情况对应的环境声音变化情况，从而在对受训人员进行驾驶模拟训练时，根据受训人员的操作动作及车辆当前运行状态及各个场景变化情况能确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的环境声音变化情况，然后根据目标环境声音变化情况和操作动作进一步确定出目标声音变化情况(也即驾驶室内声音变化情况)，该目标声音变化情况由目标环境变化情况和操作动作对应的机械操作设备位置变动产生的声音构成的，然后控制声音播放器5播放与该目标声音变化情况对应的声音信号，使受训人员可以通过声音播放器5听到车辆运行过程中的声音变化情况。

具体的，本实施例中的声音播放器5可以为耳机51，此时，受训人员可以在驾驶训练过程中在佩戴眼镜终端的同时佩戴耳机。还需要说明的是，请参照图3，本实施例中的眼镜终端1可以为智能眼镜，处理器2可以设置在眼镜终端4上，耳机51也可以设置于眼镜终端4上，具体可以根据实际需要进行设置，本申请不做特殊限定。

进一步的，本实施例中的动作捕捉装置3包括摄像头31和图像识别器32，其中：

摄像头31，用于获取受训人员对控制台进行操作时的动作图像信息；

图像识别器32，用于对动作图像信息进行识别，得到相应的操作动作。

具体的，本实施例中可以通过摄像头31获取受训人员对控制台进行操作时的动作图像信息，并通过图像识别器32对动作图像信息进行图像识别，进而得到相应的操作动作，其中，图像识别方法为现有技术中成熟的技术，本实施例不做详述。其中，摄像头31具体可以用于在接收到开启训练模式指令后，获取受训人员对控制台进行操作时的操作动作。

另外，本实施例中的摄像头31可以设置于眼镜终端4上(如图3所示)，图像识别器32可以与处理器1集成设置，具体设置方式本申请不做特殊限定。

还需要说明的是，本实施例中提供的轨道车辆驾驶模拟系统通过眼镜终端显示车辆在运行过程中的场景变化情况，受训人员通过佩戴眼镜终端体验场景变化情况，使受训人员产生与真实操作条件下一致的物理体验，更容易将自身置身于驾驶室内。本申请能够克服训练场地的限制，降低了模拟驾驶系统的建设费用，并且还可以将原来的少数几个训练放置室扩大到所有运营车辆上，极大地增加了训练场地，提升了训练效率。另外，在路线和车辆驾驶室的设置发生变化时，只需要更换预先存储的数据模型即可，极大地增加了训练系统的适用性。

可见，本申请中在对受训人员进行轨道车辆驾驶模拟训练时，受训人员可以佩戴眼镜终端，并通过眼镜终端视野内控制台区域中显示的内容对控制台进行相应的操作，动作捕捉装置会在受训人员对控制台进行操作的过程中获取受训人员的操作动作，并将该操作动作发送至处理器，处理器能够根据该操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况确定出目标场景变化情况及控制台状态变化情况，然后控制眼镜终端分别将目标场景变化情况和控制台状态变化情况显示在眼镜视野内的挡风玻璃区域中和控制台区域中，以便受训人员能够通过眼镜终端所显示的内容体验车辆运行过程中的场景变化情况及控制台状态变化情况；本发明在实现对受训人员进行驾驶训练的基础上，能够降低设备成本，并且不受车辆型号限制，灵活性和适用性较高。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种轨道车辆驾驶模拟设备，包括如上述的轨道车辆驾驶模拟系统。

需要说明的是，本实施例中所提供的轨道车辆驾驶模拟设备具有与上述实施例中提供的轨道车辆驾驶模拟系统相同的有益效果，并且对于本实施例中所涉及到的轨道车辆驾驶模拟系统的具体介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，包括控制台、处理器、动作捕捉装置及眼镜终端，其中：

所述动作捕捉装置，用于获取受训人员对所述控制台的操作动作，所述受训人员根据所述眼镜终端在眼镜视野内控制台区域中显示的内容对所述控制台进行操作；

所述处理器，用于依据所述操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况，确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的目标场景变化情况及所述控制台状态变化情况，并依据所述目标场景变化情况和所述控制台状态变化情况生成相应的第一显示指令；

所述眼镜终端，用于依据所述第一显示指令在所述眼镜视野内的挡风玻璃区域中显示所述目标场景变化情况，在所述眼镜视野内的控制台区域中显示所述控制台状态变化情况。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，所述依据所述操作动作、车辆当前运行状态及预先存储各个运行状态与相应的场景变化情况，确定出与车辆下一时刻的运行状态对应的目标场景变化情况及所述控制台状态变化情况的过程为：

依据所述操作动作及车辆当前运行状态确定出车辆下一时刻的运行状态及所述控制台状态变化情况；

依据所述下一时刻的运行状态从预先存储各个运行状态及场景变化情况中匹配出目标场景变化情况。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，所述依据所述操作动作及车辆当前运行状态确定出车辆下一时刻的运行状态的过程为：

依据所述操作动作及车辆当前运行速度确定出车辆下一时刻的运行速度、加速度及下一时刻场景起始位置；

则，所述依据所述下一时刻的运行状态从预先存储各个运行状态及场景变化情况中匹配出目标场景变化情况的过程为：

依据所述下一时刻的运行速度及加速度从预先存储的各个运行速度、加速度及相应的场景变化情况中匹配出与所述下一时刻的运行速度和加速度对应的场景变化情况；

依据所述下一时刻场景起始位置从与所述下一时刻的运行速度和加速度对应的场景变化情况中匹配出目标场景变化情况。

4.根据权利要求2所述的轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，所述场景变化情况包括路况变化情况和轨道两侧环境变化情况，所述控制台状态变化情况包括电子变化情况和机械变化情况。

5.根据权利要求1所述的轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，所述处理器，还用于依据所述下一时刻的运行状态获取相应的运行参数，并依据所述运行参数生成第二显示指令；

所述眼镜终端，还用于依据所述第二显示指令在所述眼镜视野内的控制台电子屏幕区域中显示所述运行参数。

6.根据权利要求1所述的轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，还包括与所述处理器连接的声音播放器；

所述处理器，还用于依据所述操作动作、车辆当前运行状态及预先存储的与各个所述场景变化情况分别对应的环境声音变化情况确定出目标声音变化情况，并依据所述目标声音变化情况生成控制指令；

所述声音播放器，用于依据所述控制指令播放与所述目标声音变化情况相应的声音信号。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，所述声音播放器为耳机。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，所述动作捕捉装置包括摄像头和图像识别器，其中：

所述摄像头，用于获取所述受训人员对所述控制台进行操作时的动作图像信息；

所述图像识别器，用于对所述动作图像信息进行识别，得到相应的操作动作。

9.根据权利要求8所述的轨道车辆驾驶模拟系统，其特征在于，所述摄像头，具体用于在接收到开启训练模式指令后，获取受训人员对所述控制台进行操作时的操作动作。

10.一种轨道车辆驾驶模拟设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的轨道车辆驾驶模拟系统。