CN111346365A - 一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统，本发明根据驾驶者的体重和赛车在模拟行进中需要产生的加速度g值，计算出赛车在行进途中所产生的真实的加速度作用力，即模拟作用力F，并直接在赛车座椅上生成，用模拟作用力F代替赛车在行进时产生的加速度作用力，且模拟作用力F与赛车行进时所产生的加速度方向相反，即表明模拟作用力F的方向随赛车的行进状态在不断改变，通过上述设计，本发明可真实的模拟出赛车在行进时，驾驶者所受的加速度作用力，给驾驶者最真实的力反馈，同时本发明提供的模拟系统，仅使用赛车座椅、电磁铁和赛车服即可实现赛车行进最真实的模拟，整套系统不仅结构简单、成本低、占地面积广，还容易推广。

Description

一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统

技术领域

本发明涉及赛车驾驶模拟技术领域，具体涉及一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统。

背景技术

随着模拟赛车领域和模拟赛车娱乐产业的不断发展，模拟器如今正大量运用在模拟赛车和赛车车队的模拟训练中，目前市场上尚未出现能真实模拟现实赛车中加速过弯所产生的g力的座椅，现有的模拟技术仍然处于起步阶段，存在以下不足：

(1)现在的模拟器只注重视觉效果而忽略了赛车对驾驶员身体感官的模拟，不能全面的模拟真实赛车的行驶，车手也仅能通过视觉和方向盘的力反馈来判断模拟赛车的动态，无论是训练还是娱乐都不能全面的模拟赛车在行进时所产生的加速度作用力。

(2)现有的模拟器主要以液压模拟为主，而液压模拟器会过度的注重车身的摇晃，并刻意的产生大幅的摇晃g值，反而会对车手产生误导甚至影响车手的判断，模拟的赛车行进情况不但不够真实，反而还会造成更加虚假的感官效果。

(3)现有的模拟器成本较高，并且占用空间较大，不能很好的进行推广。

发明内容

为了解决现有赛车模拟器所存在模拟效果不真实和成本较高的问题，本发明的目的在于提供一种能够真实模拟出赛车在行进时产生的加速度，并实时反馈至驾驶者，给驾驶者真实的驾驶体验效果且占地面积小、成本低的方法及模拟系统。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于生成赛车行进时加速度的方法，包括以下步骤：

S101.获取驾驶者的体重数据m；

S102.获取赛车在模拟行进途中所需要产生的加速度的g值；

S103.根据公式F＝m×g，在赛车座椅(1)上产生模拟作用力F，其中，所述模拟作用力F的方向与赛车在模拟行进时需要产生的加速度的方向相反。

作为上述技术方案的优选，所述步骤S103中的模拟作用力F由通电的电磁铁产生，其中，通入电磁铁的电流I根据公式F＝m×g逆推得到。

作为上述技术方案的优选，所述电流I具体由以下步骤获得：

S103a.获取电磁铁的磁动势E，其中

式中，I为通入电磁铁的电流，N为电磁铁上的线圈匝数，d是电磁铁上线圈的漆包线直径，U是电压，ρ是电磁铁上线圈的电阻率， D1是电磁铁上线圈的绕线内径，D2是电磁铁上线圈的绕线外径；

S103b.根据所述磁动势E和公式IN＝∑(HL)≈H₀×δ，获取电磁铁气隙中的磁感应强度B₀，

其中，

式中μ₀为导磁率，δ是电磁铁气隙长度；

S103c.根据所述电磁铁气隙中的磁感应强度B₀，得到电磁铁产生的电磁力F₁，其中，所述F₁＝F，且

式中，S₀为电磁铁气隙面积；

S103d.根据所述电磁力F₁和步骤S130b中的公式 IN＝∑(HL)≈H₀×δ，得到电流I，其中

作为上述技术方案的优选，所述电磁铁的线圈匝数N由以下公式得到：

式中，L为电磁铁上线圈的绕线宽度。

本发明还提供了另一种技术方案：

一种使用所述用于生成赛车行进时加速度方法的模拟系统，包括赛车座椅、模拟作用力发生机构、体重测量机构、赛车服、控制机构和电流发生机构；

所述赛车服内设有若干块磁铁，所述模拟作用力发生机构包括若干块电磁铁，其中，所述电磁铁设置在所述赛车座椅中，且与所述赛车服内磁铁的位置一一对应；

所述体重测量机构设置在所述赛车座椅的座垫内；

所述控制机构的输入端通信连接所述体重测量机构，用于获取驾驶者的体重数据m，并接收赛车在模拟行进途中所需要产生的加速度的g值，所述控制机构的输出端通过所述电流发生机构电连接所述模拟作用力发生机构，用于控制所述电流发生机构向所述电磁铁内通入电流的大小和方向，产生模拟作用力F。

作为上述技术方案的优选，所述磁铁分别设置在所述赛车服的前胸、后背、肋下以及腰部位置。

作为上述技术方案的优选，所述赛车座椅上还设有安全带，其中，所述安全带内也设有电磁铁。

作为上述技术方案的优选，所述安全带为五点式安全带或六点式安全带，所述电磁铁设置在安全带的中心，并在使用时，正对驾驶者的前胸。

作为上述技术方案的优选，还包括用于保护驾驶员脖颈的汉斯，其中，所述汉斯的后部和左右两侧均设置有磁铁。

作为上述技术方案的优选，所述体重测量机构为微型体重仪或压力传感器。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供了一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统，本发明根据驾驶者的体重和赛车在模拟行进中需要产生的加速度的g值，计算出赛车在行进途中所产生的真实的加速度作用力，即模拟作用力F，并直接在赛车座椅上生成，用模拟作用力F代替赛车在行进时产生的加速度作用力，且模拟作用力F与赛车行进时所产生的加速度方向相反，即表明模拟作用力F的方向随赛车的行进状态在不断改变，通过上述设计，本发明可真实的模拟出赛车在行进时，驾驶者所受的加速度作用力，给驾驶者最真实的力反馈。

(2)本发明提供的实现用于生成赛车在行进时加速度方法的模拟系统，采用通电的电磁铁，作为模拟作用力的发生机构，同时在赛车服内设有磁铁，便于与电磁铁配合，产生引力和斥力，以模拟出驾驶者驾驶赛车在行驶中所受到各种方向的加速度作用力。通过上述设计，本发明仅使用赛车座椅、电磁铁和赛车服即可实现赛车行进最真实的模拟，整套系统不仅结构简单、成本低、占地面积广，还容易推广，便于和各种模拟软件进行搭配，实现赛车驾驶的真实模拟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明提供的赛车座椅的结构示意图。

图2是本发明提供带有安全带的赛车座椅的结构示意图。

图3是本发明提供的赛车服正面的结构示意图。

图4是本发明提供的赛车服背面的结构示意图。

图5是本发明提供的用于生成赛车行进时加速度的方法的步骤流程图。

图6是本发明提供的赛车在前进时赛车座椅、安全带内电磁铁与赛车服内磁铁的磁极的示意图。

图7是本发明提供的赛车在刹车时赛车座椅、安全带内电磁铁与赛车服内磁铁的磁极的示意图。

附图标记：1-赛车座椅；2-模拟作用力发生机构；3-体重测量机构；4-赛车服；5-磁铁；6-安全带。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例一

如图1～7所示，本实施例所提供用于生成赛车行进时加速度的方法，包括以下步骤：

S101.获取驾驶者的体重数据m。

步骤S101则是用于采集驾驶者的体重数据m，由于驾驶者的体重数据会最终参与到模拟作用力F的计算，所以，针对不同体重的驾驶者，其在驾驶赛车时，所受到的加速度作用力的大小是不同的，所以，需要采集驾驶者的体重，以便模拟出最贴切驾驶者的模拟作用力 F，给驾驶者最真实的体验。

S102.获取赛车在模拟行进途中所需要产生的加速度的g值。

所述步骤是S102则是获取赛车在模拟行驶时所需要产生的加速度的g值，由于现有的赛车模拟器均是结合赛车软件进行使用，然后在座舱或者座椅上给驾驶者以力的反馈，进而实现赛车行驶的模拟，本发明的使用场景也是如此，所以，步骤S102则是获取赛车软件中，赛车行驶的加速度g值，通过获取在软件中赛车的g值，可结合驾驶者的体重，计算出驾驶者在实际驾驶赛车行驶时所受到的加速度的作用力的大小，即模拟作用力F，当然，模拟作用力F的大小和方向是随赛车行驶状态的改变而不断变化的，且与赛车行驶状态所匹配。

在本实施例中，可直接通过各种赛车游戏软件，获取赛车在模拟行驶途中的各种加速度g值，具体阐述如下：

当今赛车游戏能通过模拟赛车的动态模拟出侧向和横向的加速度g值，在主流的赛车游戏神力科莎系列(Assetto Corsa/(Assetto Corsa Competizione))、赛车计划系列(Project cars)以及极限竞速系列(Froza)中均能够直接读取实时赛车的加速度g值，因此可以直接通过插件直接与电脑的游戏软件共享数据，在游戏运行的时候，方向盘与赛车座椅1一起连接在电脑上进行共享游戏数据，在赛车座椅1中能够通过座椅内部的芯片和程序及时收集实时游戏中的加速度g值数据，当然，赛车座椅1中的芯片还起到计算分析整合出营造g值所需要的作用力的大小，即模拟作用力F的大小。

在本实施例中，赛车座椅1中设置的芯片属于现有设备，如单片机系列芯片、微控制器等。

若部分赛车游戏内不含有实时计算g值的功能，我们可通过与赛车座椅1配套的插件，分析游戏中不同的车辆文件，来模拟出赛车的冲刺加速度、制动加速度以及过弯的极限加速度，根据游戏中实时的速度文件来自行计算g值，从而传输给赛车座椅1中的芯片，进而实时计算出营造g值所需要的作用力的大小。

在本实施例中，插件的原理与市面上方向盘模拟器类似，都是通过设计程序来读取游戏中大文件，具体原理是：利用JAVA的读入文件代码从存储的游戏软件文件库中直接读取数据并利用，具体的读入代码如下：

进行文件读入和分析搜索数据：

然后搜索相应数据和计算相应数据或者是从一些其它的收集器上收集模拟数据或者实时数据，包括但不限于GoPro，osmo等运动器材的数据收集。

通过上述设计，本实施例可使用现有赛车游戏软件来实时获取各种赛车在模拟行驶中的所产生的加速度g值，并传输给赛车座椅1中的芯片，进而结合驾驶者的体重数据，计算出模拟作用力F的大小。

在本实施例中，针对赛车游戏中赛车g值的传输以及插件获取赛车赛车g值后的数据传输，举例可使用usb实时传输、wifi实时传输、blueteeth蓝牙传输。

当获取到上述两个参数数据后，即驾驶者体重数据m和赛车在行驶中所需要产生的加速度的g值后，即可进行营造赛车行驶中加速度作用力的计算，具体如步骤S103及其子步骤。

S103.根据公式F＝m×g，在赛车座椅1上产生模拟作用力F，其中，所述模拟作用力F的方向与赛车在模拟行进时需要产生的加速度的方向相反。

在步骤S103中，直接将驾驶者的体重数据m与赛车在模拟行驶中所需要产生的加速度的g值相乘，得出的结果则是赛车在行进时，驾驶者所受的加速度作用力的大小。

在本实施例中，模拟作用力F的方向与赛车在模拟行进时产生的加速度的方向相反，上述即表明，模拟作用力F的方向是随赛车行驶状态的改变是时刻变化的，即：

在赛车前进时，赛车的加速度方向向前，而赛车座椅则会产生将驾驶者向后推的作用力，即产生推背感；在赛车刹车时，赛车的加速度向后，而赛车座椅则会产生将驾驶者向前推的作用力，营造出刹车时，驾驶者前倾的真实反映；在赛车转向时，结合赛车转向的方向，产生出过弯时，驾驶者向左或向右倾斜的真实作用力，进而模拟出最真实的驾驶体验。

在本实施例中，我们通过步骤S103中的公式得出的仅仅是驾驶者最终受到的加速度作用力的大小，而我们需要的如何生成这个作用力，具体如下：

在本实施例中，所述步骤S103中的模拟作用力F由通电的电磁铁产生，其中，通入电磁铁的电流I根据公式F＝m×g逆推得到。

即在本实施例中，在赛车座椅中1设置有电磁铁，通过向其通电，使其产生磁力，进而来模拟出赛车在实际行进时产生的加速度作用力，即模拟作用力F，并通过改变通入电流的方向，来改变产生磁力的方向，进而实现模拟作用力F方向的改变。

由于赛车在行驶途中，其行进状态是不断变化的，存在刹车、加速、过弯等多种行驶状态，所以，赛车产生的加速度作用力的大小是不断变化的，由于我们在步骤S103中就已经得出驾驶者在赛车行驶中所受到的作用力，所以，这个作用力F与电磁铁通电后产生的磁力的大小是相同，即我们了通过模拟作用力F逆推得出我们需要向电磁铁通入的电流I的大小，进而实现模拟作用力F的营造。

电流I的具体推导过程如下：

S103a.获取电磁铁的磁动势E，其中

式中，I为通入电磁铁的电流，N为电磁铁上的线圈匝数，d是电磁铁上线圈的漆包线直径，U是电压，ρ是电磁铁上线圈的电阻率， D1是电磁铁上线圈的绕线内径，D2是电磁铁上线圈的绕线外径。

第一步则是获取电磁铁的磁动势E，磁动势E的计算公式为 E＝IN，而N代表的是电磁铁上线圈的匝数，其中，N又与线圈的宽度、线圈的绕线外径、内径、漆包线直径有着以下关系，具体为：

式中，D1是电磁铁上线圈的绕线内径，D2是电磁铁上线圈的绕线外径，L为电磁铁上线圈的绕线宽度，d是电磁铁上线圈的漆包线直径，上述四个参数的单位都是mm。

同时，根据最基本的电流、电阻和电压的计算公式:

可知，可用电压U和电阻R的比值来表示电流I，当然，这里的电阻是指线圈的电阻，而电阻R与电磁铁上线圈的绕线长度l_绕、线圈的电阻率ρ以及电磁铁上线圈的漆包线的截面积S具有以下关系式：

所以，只要计算出电磁铁上线圈的绕线长度l_绕，就可用电压以及电阻来代替电流I，而根据以下可计算得到电磁铁上线圈的绕线长度 l_绕，具体如下：

而在上述就已得出线圈的匝数的具体表达式，所以l_绕具体可表示为：

将绕线长度l_绕代入电阻的计算公式，最后可得电阻具体为：

再将上述得出的电阻R的表达式代入

即可得出电流I的表达式，具体为：

最后，将电流I的表达式与线圈匝数N的表示式相乘，并化简，即可得出磁动势E，具体为：

得出磁动势E后，即可进行电磁铁气隙中的磁感应强度B₀的计算，具体计算过程如步骤S103b所示：

S103b.根据所述磁动势E和公式IN＝∑(HL)≈H₀×δ，获取电磁铁气隙中的磁感应强度B₀，

其中，

式中μ₀为导磁率，δ是电磁铁气隙长度。

磁动势E在磁路上往往有不同的磁降，但每一圈的磁降和应等于磁动势，所以则有公式：IN＝∑(HL)，式中，H为磁场强度，L为该段磁介质的长度，而一般情况下，电磁铁除气隙处外，其余部分均采用导磁性很好的材料，绝大部分磁动势降是在气隙处，所以有公式：

IN＝∑(HL)≈H₀×δ，式中，H₀是电磁铁气隙处的磁场强度，δ是电磁铁气隙长度。

而

式中，B₀为电磁铁上气隙中的磁感应强度，而μ₀则是导磁率，具体为4π×10^-7亨/米。

所以，

又因为在步骤S103a中，已经得出

所以，可得出电磁铁上气隙中的磁感应强度具体为：

得到电磁铁上气隙中的磁感应强度B₀后，即可进行电磁铁上产生的电磁力的计算，具体如步骤S103c所示：

S103c.根据所述电磁铁气隙中的磁感应强度B₀，得到电磁铁产生的电磁力F₁，其中，所述F₁＝F，且

式中，S₀为电磁铁气隙面积。

在上述就已说明，电磁铁产生的电磁力等于步骤S103中模拟作用力F，而在步骤S103中就通过驾驶者体重以及赛车在模拟行进中产生的g值得出了模拟作用力F，所以，只需得出电磁铁产生的电磁力与电流的关系式，就可反推出电流I最后的表达式，电磁铁产生的电磁力具体计算过程如下：

根据电磁力的计算公式：

即可得出电磁力F₁，而在步骤S103a以及步骤S103b中，就已得出电磁铁气隙中的磁感应强度B₀的表达式，所以将B₀的表达式代入上式，即可得出电磁力F₁的最终表达式：

而由于F₁＝F，所以，即可根据F₁反推得到电流I的表达式，具体如步骤S103d所示：

S103d.根据所述电磁力F₁和步骤S130b中的公式IN＝∑(HL)≈H₀×δ，得到电流I，其中

下面对电流I的推导进行详细的阐述：

由于在步骤S103b中就已得出

将此式代入电磁力的计算公式，

即可得出电流I的最终表达式为：

式中的F₁与模拟作用力F相等，为已知变量，而B₀、N在上述都已得出具体表达式，所以，通过上述即可实现电流I的计算。

通过上述的阐述，即可得出电流I与模拟作用力F的关系式，而模拟作用力F的大小随赛车在模拟行进中g值的变化而变化，所以，电流I也在时刻变化，以保证电磁铁通电产生的电磁力与赛车行进的状态相匹配，给驾驶者最真实的模拟驾驶体验。

当然，模拟作用力F的方向也随赛车在行驶中的状态而改变，其实现手段则是通过改变向电磁铁通入的电流的方向。

以上就是本实施例提供的用于生成赛车行进时加速度的方法的全部过程，即向电磁铁通入电流，并根据赛车在模拟行进中产生的g 值的变化，而不断的调节电流的大小，进而产生与赛车在实际行进中加速度的作用力相等的电磁力，营造出最真实的驾驶体验。

实施例二

如图1～7所示，本实施例是使用实施例一中所述用于生成赛车行进时加速度方法的模拟系统，即本实施例是实施例一的一种具体实现系统，具体包括赛车座椅1、模拟作用力发生机构2、体重测量机构3、赛车服4、控制机构和电流发生机构。

如图3和图4所示，所述赛车服4内设有若干块磁铁5，其中，所述磁铁5分别设置在所述赛车服4的前胸、后背、肋下以及腰部位置。

如图1所示，所述模拟作用力发生机构2包括若干块电磁铁，其中，所述电磁铁设置在所述赛车座椅1中，且与所述赛车服4内磁铁 5的位置一一对应。而所述体重测量机构3设置在所述赛车座椅1的座垫内。

在本实施例中，体重测量机构3用于获取驾驶者的体重，并传输至控制机构中，便于计算出模拟作用力F。而在本实施例中，举例体重测量机构3为微型体重仪或压力传感器。

所述控制机构的输入端通信连接所述体重测量机构3，用于获取驾驶者的体重数据m，并接收赛车在模拟行进途中所需要产生的加速度的g值，所述控制机构的输出端通过所述电流发生机构电连接所述模拟作用力发生机构2，用于控制所述电流发生机构向所述电磁铁内通入电流的大小和方向，产生模拟作用力F。

通过上述设计，本实施例可通过向电磁铁中通入电流，以此来产生电磁力，通过与赛车服4内的磁铁5的配合，产生对驾驶者的引力、斥力等，进而实现驾驶赛车的模拟。

本实施例的工作原理与实施例一中提供的方法相同，且通入电流的计算与实施例一中的一致，于此不多加赘述。

另外，在本实施例，为了产生更真实的模拟效果，如图2所示，在所述赛车座椅1上还设有安全带6，其中，所述安全带6内也设有电磁铁，且所述安全带6为五点式安全带或六点式安全带，所述电磁铁设置在安全带6的中心，并在使用时，正对驾驶者的前胸。

在本实施例中，设置在赛车服4前胸上的磁铁5的磁极与后背上的磁铁5的磁极相反，如前胸上的磁铁5的磁极全部为N，那么后背上的磁铁5的磁极全部为S，若前胸上的磁铁5的磁极全部为S，那么后背上的磁铁5的磁极全部为N。

而在产生模拟作用力F时，其方向则是通过改变通入电磁铁的电流的方向，以在电磁铁上产生不同的磁极，进而配合赛车服4内磁铁 5产生吸力或斥力实现，其实质为同性相斥，异性相吸。

通过上述设计，在安全带6上设置电磁铁，能够与赛车服4前胸上的磁铁5相互配合，在赛车前进时，可使安全带6上的电磁铁对前胸上磁铁5产生斥力，配合赛车座椅1内的电磁铁对后背的磁铁5产生的引力，营造更加真实的推背感。而刹车原理则相反，安全带6上产生吸力，赛车座椅1上产生斥力。

同时，将安全带6设为五点式安全带或六点式安全带，可与真实赛车的安全带一致，增加体验的真实性。

最后，本实施例还在还设置有保护驾驶员脖颈的汉斯，其中，所述汉斯的后部和左右两侧均设置有磁铁5。

汉斯是一种现有的设备，在实际赛车中，佩戴于赛车手的脖颈，用于保护脖颈，在本实施例中，汉斯的左右两侧以及后部设置磁铁5，当然也会在赛车座椅1与其相对应的位置上设置电磁铁(图中未画出)，通过上述设计，可对驾驶者的头部产生引力以及斥力，为驾驶者带来头部的g值体验，增加模拟的真实性。

在本实施例中，举例赛车座椅1为桶形座椅，通过上述设计，能够更贴切真实的赛车，增加体验的真实感。

在本实施例中，还可在赛车座椅的底部设置电磁铁，以便在玩拉力赛车游戏座椅检测到车子跳动时，座椅的底部将会和安全带联动模拟真实的赛车跳动时的g值。

在本实施例中，电流发生机构为现有技术，其作用就是调节输入电流的大小，可用现有设备电流调节器来实现此功能。

在本实施例中，控制机构则是处理中心，可用现有的各种微控制机构来实现。

如图6和图7，以赛车服4前胸上磁铁5的磁极为N，后背磁铁 5的磁极为S举例(当然，前胸和后背上磁铁5的磁极调换后，原理也是相同的)，本实施例中安全带6、赛车服4内的磁铁5与赛车座椅1内的电磁铁力的关系为：

在赛车前进/加速时，赛车座椅1上与赛车服4后背磁铁5相对应位置的电磁铁通电后产生的磁极为N，与后背上的磁铁5产生吸引力，安全带4上的电磁铁通电后产生的磁极为N，对赛车服4前胸上的磁铁5产生斥力，前后共同产生磁力营造推背感。

在赛车制动/倒车时，赛车座椅1上与赛车服4后背磁铁5相对应位置的电磁铁通电后产生的磁极为S，与后背上的磁铁5产生斥力，安全带4上的电磁铁通电后产生的磁极为S，与赛车服4前胸上的磁铁5产生吸引力，形成急停时的惯性。

当车辆向左转时，赛车座椅1上与赛车服4左边肋下和腰部相对应位置的电磁铁，与左边肋下和腰部的磁铁5产生斥力，右边则是吸引力，模拟向左转弯时的离心力与横向加速度作用力。

当车辆向右转时，赛车座椅1上与赛车服4右边肋下和腰部相对应位置的电磁铁，与右边肋下和腰部的磁铁5产生斥力，左边则是吸引力，模拟向右转弯时的离心力与横向加速度作用力。

在本实施例中，腰部和肋下设置的磁铁5的磁极，为单磁极，不能同时存在两极，与前胸和后背的设置原理相同，那么我们只需控制通入与腰部及肋下对应位置电磁铁上电流的方向，即可产生与磁铁相同或相反的磁极，来产生对腰部及肋下的吸力或斥力。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

综上所述，采用本发明所提供的用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统，具有如下技术效果：

(1)本发明提供了一种用于生成赛车行进时加速度的方法及模拟系统，本发明根据驾驶者的体重和赛车在模拟行进中所需要产生的加速度g值，计算出赛车在行进途中所产生的真实的加速度作用力，即模拟作用力F，并直接在赛车座椅上生成，用模拟作用力F代替赛车在行进时产生的加速度作用力，且模拟作用力F与赛车行进时所产生的加速度方向相反，即表明模拟作用力F的方向随赛车的行进状态在不断改变，通过上述设计，本发明可真实的模拟出赛车在行进时，驾驶者所受的加速度作用力，给驾驶者最真实的力反馈。

(2)本发明提供的实现用于生成赛车在行进时加速度方法的模拟系统，采用通电的电磁铁，作为模拟作用力的发生机构，同时在赛车服内设有磁铁，便于与电磁铁配合，产生引力和斥力，以模拟出驾驶者驾驶赛车在行驶中所受到各种方向的加速度作用力。通过上述设计，本发明仅使用赛车座椅、电磁铁和赛车服即可实现赛车行进最真实的模拟，整套系统不仅结构简单、成本低、占地面积广，还容易推广，便于和各种模拟软件进行搭配，实现赛车驾驶的真实模拟。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于生成赛车行进时加速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101.获取驾驶者的体重数据m；

S102.获取赛车在模拟行进途中所需要产生的加速度的g值；

S103.根据公式F＝m×g，在赛车座椅(1)上产生模拟作用力F，其中，所述模拟作用力F的方向与赛车在模拟行进时需要产生的加速度的方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种用于生成赛车行进时加速度的方法，其特征在于，所述步骤S103中的模拟作用力F由通电的电磁铁产生，其中，通入电磁铁的电流I根据公式F＝m×g逆推得到。

3.根据权利要求2所述的一种用于生成赛车行进时加速度的方法，其特征在于，所述电流I具体由以下步骤获得：

S103a.获取电磁铁的磁动势E，其中

式中，I为通入电磁铁的电流，N为电磁铁上的线圈匝数，d是电磁铁上线圈的漆包线直径，U是电压，ρ是电磁铁上线圈的电阻率，D1是电磁铁上线圈的绕线内径，D2是电磁铁上线圈的绕线外径；

S103b.根据所述磁动势E和公式IN＝∑(HL)≈H₀×δ，获取电磁铁气隙中的磁感应强度B₀，

其中，

式中μ₀为导磁率，δ是电磁铁气隙长度；

S103c.根据所述电磁铁气隙中的磁感应强度B₀，得到电磁铁产生的电磁力F₁，其中，所述F₁＝F，且

式中，S₀为电磁铁气隙面积；

S103d.根据所述电磁力F₁和步骤S130b中的公式IN＝∑(HL)≈H₀×δ，得到电流I，其中

4.根据权利要求3所述的一种用于生成赛车行进时加速度的方法，其特征在于：所述电磁铁的线圈匝数N由以下公式得到：

式中，L为电磁铁上线圈的绕线宽度。

5.一种使用如权利要求1～4任意一项用于生成赛车行进时加速度方法的模拟系统，其特征在于：包括赛车座椅(1)、模拟作用力发生机构(2)、体重测量机构(3)、赛车服(4)、控制机构和电流发生机构；

所述赛车服(4)内设有若干块磁铁(5)，所述模拟作用力发生机构(2)包括若干块电磁铁，其中，所述电磁铁设置在所述赛车座椅(1)中，且与所述赛车服(4)内磁铁(5)的位置一一对应；

所述体重测量机构(3)设置在所述赛车座椅(1)的座垫内；

所述控制机构的输入端通信连接所述体重测量机构(3)，用于获取驾驶者的体重数据m，并接收赛车在模拟行进途中所需要产生的加速度的g值，所述控制机构的输出端通过所述电流发生机构电连接所述模拟作用力发生机构(2)，用于控制所述电流发生机构向所述电磁铁内通入电流的大小和方向，产生模拟作用力F。

6.根据权利要求5所述的一种使用用于生成赛车行进时加速度方法的模拟系统，其特征在于：所述磁铁(5)分别设置在所述赛车服(4)的前胸、后背、肋下以及腰部位置。

7.根据权利要求6所述的一种使用用于生成赛车行进时加速度方法的模拟系统，其特征在于：所述赛车座椅(1)上还设有安全带(6)，其中，所述安全带(6)内也设有电磁铁。

8.根据权利要求7所述的一种使用用于生成赛车行进时加速度方法的模拟系统，其特征在于：所述安全带(6)为五点式安全带或六点式安全带，所述电磁铁设置在安全带(6)的中心，并在使用时，正对驾驶者的前胸。

9.根据权利要求5所述的一种使用用于生成赛车行进时加速度方法的模拟系统，其特征在于：还包括用于保护驾驶员脖颈的汉斯，其中，所述汉斯的后部和左右两侧均设置有磁铁(5)。

10.根据权利要求5所述的一种使用用于生成赛车行进时加速度方法的模拟系统，其特征在于：所述体重测量机构(3)为微型体重仪或压力传感器。

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