CN201965803U - 汽车场内道路驾驶辅助教练装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车驾驶辅助教练装置，包括地面单元和车载单元。所述地面单元包括位于不同场内路段的多个锚节点，使车载单元得到位置坐标。所述车载单元安装在教练车上，至少包括总控模块、无线通信模块、USB接口、移动通信模块、语音模块、汽车监控模块、显示器、键盘/触摸屏和电源模块，通过无线通信模块与地面单元无线连接，计算车头方向、汽车中心点位置、运动状态和运动速度，发出各种提示信息。本实用新型面向不同层次学员的需要，适时为学员提供急需的指导；辅助学员的训练，促使隐性知识外化，提高训练效率；辅助教练员和管理人员进行现场和远程工作，降低工作负荷；与驾校管理软件连接，使得驾校的管理更加科学规范。

Description

汽车场内道路驾驶辅助教练装置

一、技术领域

本实用新型涉及一种汽车驾驶辅助教练装置，属于汽车驾驶培训和电子技术应用领域。

二、背景技术

汽车驾驶培训的场内道路训练项目包括坡道定点停车和起步、侧方停车、通过单边桥、曲线行驶、直角转弯、限速通过限宽门、通过连续障碍、百米加减挡和起伏路驾驶，主要考核学员在场内道路上对汽车驾驶技能掌握的情况和对汽车空间位置的判断能力。所述坡道定点停车和起步考核学员在上坡路段驾御汽车的能力，正确地在固定地点靠边停稳汽车，以准确使用档位和离合器的能力，以适应在上坡路段等候放行时的操作需要。所述侧方停车让学员掌握将汽车正确停于路右侧车位或车库中的技能。所述通过单边桥考核学员准确运用转向、正确判断车轮直线行驶轨迹和掌握汽车不平行运行的能力。所述曲线行驶考核学员操纵转向与控制车轮曲线行驶的能力。所述直角转弯考核学员在急弯路段操纵转向并正确判断内外轮差的能力。所述限速通过限宽门考核学员在一定车速下对车身位置的判断能力。所述通过连续障碍考核学员驾车通过连续障碍时，对各车轮行驶轨迹和内外轮差的判断能力。所述百米加减挡考核学员操纵汽车档位的熟练程度。所述起伏路驾驶考核学员驾驶汽车平顺通过起伏路面的能力。目前的驾校仍然采用教练员讲解，学员识记的人工教练方法，完全依赖教练员的工作经验、工作效率和责任心，不便于管理。学员水平不一，教练员工作负荷很大。学员记忆操作要领后，由于无法准确把握汽车的空间位置，需要在停车后下车去看，或询问周围的人，效率较低。由于汽车驾驶技能属于隐性知识，需要学员在训练中长时间地摸索和领悟，教练员难以在恰当的时机给出科学的指导。另外，教练员完全根据自己的经验和感觉操纵，教练员和学员水平不一，也存在隐性知识的外化难题。这种情况急需一种智能电子装置，实时辅助汽车场内道路驾驶训练，以提高训练效率，降低教练员的工作量。

目前已经有多种电子桩考装置和系统，如专利号为200620124247.5的一种电子桩考系统，用于对考试结果的判别、语音提示和防止作弊，也出现了汽车倒桩移库电子教练装置(专利号为200820137371.4)在对汽车进行实时定位的基础上，在恰当的时机向学员，通过语音、图形和文字方式，发出科学的指导，还有多种汽车驾驶培训模拟装置和汽车驾驶路考计算机辅助评分装置等，这些装置和系统在汽车场内道路训练方面都难以给出科学的指导，辅助教练。

三、实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种汽车场内道路驾驶辅助教练装置，适时为学员提供急需的指导，辅助学员的训练，提高训练效率，降低教练员的工作难度和负荷。

本实用新型包括地面单元和车载单元，地面单元固定于场内道路地面，车载单元安装在教练车上，车载单元分别与地面单元、移动通信终端和驾校管理软件无线连接，如图1所示。所述移动通信终端至少包括手机和掌上电脑，由管理员或教练员携带。所述地面单元包括位于不同场内路段的多个锚节点，与车载单元无线通信，进行数据交换，使车载单元得到位置坐标，从而计算得到车头方向、教练车中心点位置、运动状态和运动速度。所述场内路段包括坡道定点停车和起步路段、侧方停车路段、通过单边桥路段、曲线行驶路段、直角转弯路段、限速通过限宽门路段、通过连续障碍路段、百米加减挡路段以及起伏路驾驶路段。所述锚节点固定于场内道路地面，位于桩杆或道路边线处，每个场内路段至少包括三个锚节点。所述数据交换是指接收车载单元的设置数据，至少向车载单元发送节点ID、位置坐标、设置成功状态和发送日志。所述节点ID作为锚节点的唯一标示，用于区分锚节点。

所述锚节点至少包括微处理器、存储模块、无线收发模块、指示灯和电源模块，如图2所示，通过无线收发模块与车载单元无线通信。所述微处理器连接存储模块、无线收发模块、指示灯和电源模块，进行数据处理。

所述车载单元安装在教练车上，通过无线通信模块与地面单元无线连接，至少接收位置坐标和节点ID，计算车头方向、汽车中心点位置、运动状态和运动速度，发出各种提示信息；通过移动通信模块与驾校管理软件无线连接，双向传递管理数据；通过移动通信网络与移动通信终端无线连接，传递汽车的状态和控制信息。所述管理数据至少包括学员注册信息、权限管理数据和训练记录。

所述车载单元至少包括总控模块、无线通信模块、USB接口、移动通信模块、语音模块、汽车监控模块、显示器、键盘/触摸屏和电源模块，如图3所示。所述总控模块作为车载单元的核心，主要计算车头方向、汽车中心点位置、运动状态和运动速度，完成决策模型设置和修改，通过主动决策生成教练车方位图和各种提示信息。所述无线通信模块与地面单元的锚节点通信，发送设置数据，接收节点ID、位置坐标、设置成功状态和发送日志。所述USB接口连接移动存储设备，发送或导入管理数据。所述移动存储设备至少包括移动硬盘、电子盘和磁带机。所述移动通信模块连接移动通信网络，使得车载单元连接移动通信终端和驾校管理软件。所述语音模块连接汽车音响，用于录制和播放各种提示语音。

所述汽车监控模块至少包括自动刹车装置、油路电磁阀、电路继电器、微处理器和传感器组，如图4所示，至少能够检测教练车的转向器、离合器、脚刹、手刹、油门、排挡杆、安全带、车门和发动机点火状态、运动速度和运动状态，实现自动刹车、断油路和断电路。所述自动刹车装置连接汽车的液压制动管路实现自动刹车；所述油路电磁阀连接汽车的供油管路，实现断油路；所述电路继电器连接汽车的点火电路，能够断电路，实现自动熄火。所述传感器组至少包括转向器传感器、离合器传感器、脚刹传感器、手刹传感器、油门传感器、排挡杆传感器、安全带传感器、车门传感器、车速传感器和发动机点火传感器。所述转向器传感器用于判断转向器的旋转方向和转向角度，所述离合器传感器、脚刹传感器、手刹传感器、油门传感器分别用于判断离合器、脚刹、手刹和油门的当前位置和行程，所述排挡杆传感器用于判断排挡杆位置，所述安全带传感器用于检测是否系好安全带，所述车门传感器用于检测车门的开关状态，所述车速传感器用于检测汽车的运动速度和运动状态，所述发动机点火传感器用于检测发动机的点火和熄火状态。

所述车载单元的电源模块与汽车电瓶连接，用于将汽车的+12V电压转换为其他模块需要的电压。所述显示器连接总控模块，用于以图形方式显示汽车的方位和运动状态，并且以文字和图形方式显示提示信息，辅助学员的场内道路驾驶训练。

所述提示信息通过语音、文字和图形方式表达，至少包括操作提示、警告提示、失误提示和违规提示四种。所述操作提示是指提示操作机构的操作方法、操作要领和操作原则，所述操作机构至少包括转向器、离合器、手刹、脚刹、油门、排挡杆和安全带。所述警告提示是指在训练中，当学员的操作可能照成违规或失误时给出的提示，如离左边线小于10公分，太近等。所述失误提示是指对于操作偏离最佳操作时机太远时给出的提示。所述违规提示是指对于犯规动作给出的提示，如车轮轨迹碰擦轧圆饼、碰擦库位桩杆、车轮轧碰车道边线或通过障碍物不平顺等。

本实用新型将学员分为初级、中级和高级三个状态。所述初级状态是指学员刚刚注册，还没有完全掌握某个场内道路训练项目操作要领的状态。学员在初级状态的操作过程中，适时给出操作提示、失误提示和违规提示。学员在初级状态，能够顺利完成场内道路训练操作，不出现失误提示和违规提示达到一定次数后，自动进入中级状态。所述中级状态是指学员能够掌握某个场内道路训练项目的操作要领，但是某个场内道路训练项目的操作不够协调熟练，还不能准确判断车身空间位置时的状态。学员在中级状态训练时，本实用新型的装置不再提示操作要领，仅仅适时给出警告提示、失误提示和违规提示。学员在中级状态能够顺利完成操作，不出现警告提示、失误提示和违规提示，达到一定次数后，自动进入高级状态。所述高级状态是指学员能够熟练掌握某个场内道路训练项目的操作要领，操作协调熟练，具备一定判断车身空间位置能力时的状态。学员在高级状态训练时，本实用新型的装置不再给出操作提示和警告提示，仅给出失误提示和违规提示，并在一个训练项目结束后给出操作失误及其原因分析和补救措施。学员登录后，可以手工修改自己当前的状态。

所述车载单元通过与驾校管理软件的无线连接或USB接口，批量更新学员注册数据，输出每个学员的训练时间和操作记录。本实用新型在学员上车训练时验证学员身份，并生成训练日志；管理员或教练员在通过身份验证后，可以修改训练模型，录制提示语音。为防止教练员不在现场时，学员驾车离开场内道路，本实用新型可以在离开场内道路一定距离后，自动刹车并断油路和电路，然后由具备教练员或管理员权限的账号本地或远程登录，发送控制指令恢复。

本实用新型的有益效果是：面向不同层次学员的需要，适时为学员提供急需的指导。辅助学员的训练，促使隐性知识外化，提高训练效率。辅助教练员和管理人员进行现场和远程工作，降低工作负荷。与驾校管理软件连接，使得驾校的管理更加科学规范。

四、附图说明

图1为本实用新型的组成结构示意图；

图2为锚节点模块结构示意图；

图3为车载单元模块结构示意图；

图4为汽车监控模块结构示意图。

五、具体实施方式

以下结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

图1为本实用新型的组成结构示意图，包括固定于场内道路地面的地面单元和安装在教练车上的车载单元；车载单元通过移动通信网络分别与移动通信终端和驾校管理软件连接，通过无线射频信号与地面单元短距离无线连接。

图2为锚节点模块结构示意图，至少包括微处理器、存储模块、无线收发模块、指示灯和电源模块，通过无线收发模块与车载单元无线通信。锚节点固定于场内道路地面，位于桩杆或道路边线处，每个场内路段至少包括三个锚节点，而且不在同一直线上，锚节点采用无线传感器实现。所述无线传感器包括中央处理器ATMEL MEGA128、射频通信芯片CC1000、三极管2SC2712、超声波发射探头SZW-S40-16P、Flash芯片AT28C4B、天线和电源。

图3为车载单元模块结构示意图，至少包括总控模块、无线通信模块、USB接口、移动通信模块、语音模块、汽车监控模块、显示器、键盘/触摸屏和电源模块。所述总控模块采用AXIOMTEK公司的嵌入式电脑AX12260，内存512MB，具备4组USB 2.0端口，内置网卡、显卡和声卡。总控模块通过USB端口连接移动存储设备。所述语音模块采用AX12260的内置声卡AC’97实现，连接麦克风、扬声器和汽车音响。所述电源模块采用公知的DC-DC电源芯片实现。显示器采用市场上常见的9或12时液晶显示屏。

所述无线通信模块包括两个分别固定于汽车前后两端的无线传感器，其实现同地面单元的锚节点。车载单元的无线传感器与地面单元的锚节点通信，并采用到达时间差定位方法完成测距，其原理是多个锚节点同时发送超声波和射频信号，车载单元的无线传感器接收两种信号；根据其时间差和各自的传播速度，计算距离。由于多个地面单元的锚节点坐标已知，根据三边定位原理便可计算出车载单元两个无线传感器的坐标。为了提高定位精度，可以采用多设置地面单元锚节点的方法，求出多个坐标，再取其平均值。这样求出车载单元两个的无线传感器的坐标，再考虑汽车轮廓数据，便可以确定车头方向、汽车中心点的坐标、运动状态和运动速度。教练车在进入某场内路段前的车速信息来自车速传感器。

所述移动通信模块包含手机芯片、SIM卡座和天线等部分，与总控模块采用串行口通信。根据支持的移动通信网路不同开发三种类型，分别支持GSM、GPRS和CDMA网络，手机芯片相应分别采用TC35i、MC35i和WAVECOMQ2358C。所述移动通信模块采用可插拔接口与总控模块连接，为可选模块。

图4为汽车监控模块结构示意图，至少包括自动刹车装置、油路电磁阀、电路继电器、微处理器和传感器组。所述自动刹车装置连接汽车的液压制动管路实现自动刹车，所述油路电磁阀连接汽车的供油管路实现断油路，所述电路继电器连接汽车的点火电路实现汽车自动熄火，所述微处理器采用PIC 16F875单片机。所述传感器组至少包括转向器传感器、离合器传感器、脚刹传感器、手刹传感器、油门传感器、排挡杆传感器、安全带传感器、车门传感器、车速传感器和发动机点火传感器。所述转向器传感器采用光电编码器计算转向角度，采用“U”型光耦判断旋转方向。所述离合器传感器、脚刹传感器、手刹传感器和油门传感器都采用压力传感器实现，根据压力大小判断当前位置和行程。所述排挡杆传感器的实现是在每个档位拨叉内设置接触开关，当排挡杆挂到相应的拨叉内接触开关导通。所述安全带传感器采用干簧传感器，检测安全带是否系好。车门传感器采用接触开关，安装在左前车门中缝，检测车门的开关状态。车速传感器安装在汽车的传动轴上，检测汽车的停止和移动状态，以及运动速度。发动机点火传感器的信号取自点火电路，检测汽车发动机的点火和熄火状态。

Claims (6)

1.汽车场内道路驾驶辅助教练装置包括地面单元和车载单元，其特征在于地面单元固定于场内道路地面，车载单元安装在教练车上，车载单元分别与地面单元、移动通信终端和驾校管理软件无线连接。

2.按照权利要求1所述的汽车场内道路驾驶辅助教练装置，其特征在于所述地面单元包括位于不同场内路段的多个锚节点，与车载单元无线通信，使车载单元得到位置坐标。

3.按照权利要求1或2所述的汽车场内道路驾驶辅助教练装置，其特征在于所述锚节点至少包括微处理器、存储模块、无线收发模块、指示灯和电源模块，通过无线收发模块与车载单元无线通信。

4.按照权利要求1所述的汽车场内道路驾驶辅助教练装置，其特征在于所述车载单元至少包括总控模块、无线通信模块、USB接口、移动通信模块、语音模块、汽车监控模块、显示器、键盘/触摸屏和电源模块；通过无线通信模块与地面单元无线连接，计算车头方向、汽车中心点位置、运动状态和运动速度，发出各种提示信息。

5.按照权利要求1或4所述的汽车场内道路驾驶辅助教练装置，其特征在于所述车载单元通过移动通信模块与驾校管理软件无线连接，双向传递管理数据，通过移动通信网络与移动通信终端无线连接，传递汽车的状态和控制信息。

6.按照权利要求1或4所述的汽车场内道路驾驶辅助教练装置，其特征在于所述汽车监控模块至少包括自动刹车装置、油路电磁阀、电路继电器、微处理器和传感器组，至少能够检测教练车的转向器、离合器、脚刹、手刹、油门、排挡杆、安全带、车门和发动机点火状态、运动速度和运动状态，实现自动刹车、断油路和断电路。

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