CN203366572U - 汽车驾驶模拟器 - Google Patents

Abstract

汽车驾驶模拟器，六自由度平台底座和六自由度平台支撑连接之间连接安装六自由度平台动力臂，六自由度平台底座上还安装六自由度平台机泵和六自由度平台主控机箱，六自由度平台支撑连接上部安装模拟车，模拟车前支撑构架上安装模拟车前挡风玻璃，模拟车内部设有显示器。采用3屏幕来仿真车窗显示驾驶路况，分别代表前挡风玻璃和两侧玻璃，通过显示器来模拟真实的车窗外的景色，使学员在驾驶练习过程中能够像在真正的驾驶汽车上路一样的感觉；搭配六自由度平台，能完好的模拟车体发动机的震动以及路况的颠簸，能使驾驶者或学员有一种身临其境的感觉，驾驶者或学员能在听觉、视觉、触觉上体验驾驶真车的感觉，真正的达到了3D立体式仿真效果。

Description

汽车驾驶模拟器

技术领域

本实用新型涉及汽车模拟驾驶技术领域，尤其涉及一种汽车驾驶模拟器。

背景技术

    汽车模拟驾驶，也被称为汽车驾驶仿真，是用高科技手段如三维图像即时生成技术、汽车动力学仿真物理系统、大视场显示技术（如多通道立体投影系统）、六自由度运动平台（或三自由度运动平台）、用户输入硬件系统、立体声音响、中控系统等构造出一种人工环境。虚拟驾驶让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。具有驾驶模拟效果逼真、节能、安全、经济，不受时间、气候、场地的限制，驾驶训练效率高、培训周期短等优势。

汽车驾驶模拟器是一种驾驶训练的教学设备，它利用虚拟现实仿真技术营造一个虚拟的驾驶训练环境，人们通过模拟器的操作部件与虚拟的环境进行交互，从而进行驾驶训练。模拟驾驶环境几乎完全“克隆”真实学车环境，能够消除驾驶初学者的恐惧心理，适时规范驾驶者的操作，为驾校驾驶培训的有力帮助.

汽车综合模拟驾驶系统由模拟驾驶座舱、控制台系统和通讯系统组成。模拟驾驶座舱是汽车驾驶舱的仿真，用于学员的学习和训练。控制台系统用于教员对学员培训过程的管理和监控。通讯系统用于完成模拟座舱和控制台系统间的双向高速数据传送，1个控制台系统可以带1至32台模拟驾驶座舱。汽车模拟驾驶让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。具有驾驶模拟效果逼真、节能、安全、经济，不受时间、气候、场地的限制，驾驶训练效率高、培训周期短等优势，在新车型开发和驾驶培训方面应用十分广泛。

但现有的汽车驾驶模拟器对于周围路况仿真效果差，功能单一，不能仿真各种路况及情形，不能达到3D立体式仿真效果，学员不能真实感觉身在驾驶室操作着运行中的汽车，影响训练效果。

实用新型内容

为了克服现有汽车驾驶模拟器存在的上述问题，本实用新型提供了一种能够达到逼真的效果的汽车驾驶模拟器。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：汽车驾驶模拟器，六自由度平台底座和六自由度平台支撑连接之间连接安装六自由度平台动力臂，六自由度平台底座上还安装六自由度平台机泵和六自由度平台主控机箱，六自由度平台支撑连接上部安装模拟车，模拟车前支撑构架上安装模拟车前挡风玻璃，模拟车前部设有模拟车进气换气口，模拟车上部为模拟车顶部外壳，模拟车设有侧门，模拟车内部前方设有踏板、踏板连接安装于六自由度平台支撑连接下方的离合刹车油门踏板控制箱，模拟车内部底板上安装驾驶员座椅，模拟车内部前方安装方向盘，模拟车内部设有显示器。

所述模拟车内部设有三个显示器，显示器分别安装于驾驶室前部和两侧车门内侧。

所述模拟车内部驾驶员座椅一侧还设有模拟车档位、模拟车手刹，方向盘下方安装模拟车转向开关，模拟车车体和驾驶员座椅之间安装安全带。 

本实用新型的汽车驾驶模拟器，采用仿真设置，独特的外观构造以及科技性的形态运用，从感官来说与真车无异，这就使学员能够在室内切身的去体验到真车的效果；采用3屏幕（前、左、右）来仿真车窗显示驾驶路况，分别代表前挡风玻璃和两侧玻璃，通过显示器来模拟真实的车窗外的景色，使学员在驾驶练习过程中能够像在真正的驾驶汽车上路一样的感觉；搭配六自由度平台，能够更进一步的模拟车体震动、加速、刹车、前倾、后仰以及撞车等等一系列运动触感，能完好的模拟车体发动机的震动以及路况的颠簸，能使驾驶者或学员有一种身临其境的感觉，这样一来，驾驶者或学员就能在听觉、视觉、触觉上体验驾驶真车的感觉，真正的达到了3D立体式仿真效果。

附图说明

图1是本实用新型汽车驾驶模拟器结构图。

具体实施方式

本实用新型的汽车驾驶模拟器结构如图1所示，，六自由度平台底座7和六自由度平台支撑连接10之间连接安装六自由度平台动力臂6，六自由度平台底座7上还安装六自由度平台机泵9和六自由度平台主控机箱8，六自由度平台支撑连接10上部安装模拟车，模拟车前支撑构架2上安装模拟车前挡风玻璃1，模拟车前部设有模拟车进气换气口3，模拟车上部为模拟车顶部外壳18，模拟车设有侧门，模拟车内部前方设有踏板4、踏板4连接安装于六自由度平台支撑连接10下方的离合刹车油门踏板控制箱5，模拟车内部底板上安装驾驶员座椅16，模拟车内部前方安装方向盘15，模拟车内部驾驶员座椅16一侧还设有模拟车档位13、模拟车手刹12，方向盘15下方安装模拟车转向开关14，模拟车车体和驾驶员座椅16之间安装安全带11。模拟车内部设有三个显示器17，显示器17分别安装于驾驶室前部和两侧车门内侧。

汽车驾驶模拟器的功能：

（1）显示屏：显示器分为三块，前、左、右各一块，显示驾驶前方与侧方真实道路与周围路况、使学员能感觉身在驾驶室操作着运行中的汽车。犹如真实环境中一样，能使学员感受到与真车一样的视角与驾驶乐趣。 （2）真实仪表以及内饰：显示车速、里程、发动机转速。并且可自行决定关闭或开启。利用完全真实而并非显示器中的虚拟设备来显示车内各个部件，拥有与真车一样的内饰结构，更加完整的向消费者诠释新型模拟驾驶器的理念。 （3）通过鼠标操作可由正常驾驶室驾驶模式切换到几种不同的车型驾车体验视角，更完善的驾驶模拟体验，更真实的表现手法，能让学员感受到身临其境的感觉，道路的颠簸，天气的转换以及碰撞的感觉与声音，都表现的淋漓尽致。

（4）六自由度驾驶平台：能仿真道路的颠簸，车体的碰撞，车体启动制动等一系列运动惯性，天气的湿滑，能使驾驶员坐在驾驶器中就如同坐在真车中一样，拥有完整的动感体现。

（5）实物阴影：阴影根据光照角度而变换、并非死阴影。

（6）材质反光：玻璃镜面，金属材质的反光增加场景真实感。

（7）模拟风阻力：风阻力一般体现在声音和周围环境的相对位置，例如树木与草丛。

（8）雨滴雪花效果：在雨天雪天应适当增加场景真实感，雨滴和雪花是必要手段。

（9）夜间灯光照明距离：在夜间能有完美的汽车灯光以及路灯的照明效果，使驾驶员拥有明亮的视野，远光灯，近光灯，雾灯，转向灯。

（10）时间的变化：天空阳光位置可以随时间的推移而变化，产生时差效果。

（11）材质体现：不论是金属，木质，路面，以及泥石土裂纹，这些材质的表现至关重要，因为模拟驾驶主要体现在于环境与车内的体现，此款模拟驾驶器拥有真实的车内饰，所以拥有逼真的环境场景才能使驾驶者体验到更加真实的模拟环境，阳光的投射渲染，加上材质的体现，各种天气中道路材质的变换，能够完美的模拟真实世界。

（12）环境音效：此款设备拥有真实的发动机以及鸣笛音效，场景方面更需要利用音效来配合发挥最大长处，例如风生，风是无形的，是不可以利用材质和天气手段来表现出来的，那么风的声音则至关重要，其次是雨滴的的声音，碰撞摩擦的声音，以及高速路快速驾驶的音效，这都是体现环境的必要手段，所谓的多维立体就包括视觉，触觉，听觉，只要这几个感觉达到了人们正常能感受到的标准，那么其反馈出来的真实性也是非常高的。

（14）实物对照：能使虚拟环境场景仿真的另一项手段就是和外界保持统一，即与外界建筑风格排列布局相同一致，采用真实的外包装，比如某个城市的地图包，环境道路的模型包等等，做到真实的虚拟现实世界，拥有和外界一样的城市街道，以及环境，场地场景的多样多元化也是加强体验感的首要措施，有多种多样的场地选择，后期我们还要加入多人模式，其中更是需要各种类似的场地环境，人们的需求不同也导致了多样性的选择，该模拟器虚拟场景可分为城市/乡村/高速公路/滨海路/山区路/练习场地/模拟自驾场地/F1赛道环形场地/真实模拟自选城市地段等城市场景素材包，完全满足使用者的需求。

（16）智能化AI控体：在单机体验时，为了达到更加逼真的环境，我们加入了适定量的电脑AI，例如街道的行人，公路上的其他车辆，甚至交警与警察，根据环境场景选择的不同，随时更改AI的数量，例如城市中行人和车辆居多，高速上没有行人，车辆稀少等，这样更能体现出该模拟器的内容强大之处，不同于其他模拟器，没有人机互动性，驾驶起来也没有真实的感觉。其中智能交警也是该产品所支持范围内，例如用户驾驶出现错误，闯红灯，追尾，发生碰撞，交通事故的同时，就会在适当的时间出现虚拟交警对用户进行规章制度的叙述以及扣分处理，当然，这不会真正的去扣分，只是一项虚拟机制，这种虚拟管理制度能完美的将现实交通反应到该模拟器中，做到虚拟现实化。

(17)强大的网络互动游戏/沟通平台：该款驾驶模拟器还拥有强大的网络互动功能，这样就需要有主机服务器的支持，特定的虚拟环境场景的支持，以及多种的驾驶模型，每个人所用的车型不一，这样就需要有一个模型库的存在，或者一种程序包，该产品为喜欢多人模拟的用户特定场地场景，可以不受任何束缚的自由驾驶，甚至比赛，交流驾驶心得，根据不同的现实地段，可以设置为5人、10人、20人。乃至40人共同联网程序环境场地，这样的好处就是更加的人性化、多元化，这样就促成了人与人之间的互动，让虚拟世界成为一个平台，人们在里面纵横驰骋。

(18)虚幻物理引擎：既然要做到逼真的效果，那么物理效果则是一项技术的关键所在，拥有良好的屋里虚幻引擎可以死使碰撞，颠簸，加速，刹车，转向等一系列运动动作反应在虚拟场景模型中，从而生成数据，通过虚拟场景的反应效果传输给机械结构，使机械结构能通过传输数据建立反应区，做出对应的动作，详情参照FX物理虚拟引擎。使虚拟驾驶具备真实感，同时以感觉来告诉驾驶员使用者前方或者车体所发生的情况。

(19)完整的网络服务平台：根据该模拟器的需求，要实现各个城市的虚拟场景的实现，这个工程量是巨大的，并不可能将全国各地的城市同时吸纳在模拟器中，这就需要有强大的扩展包的支持，用户在设定时可以选择自己所在的主要城市，若想更换其他城市或者去往其他城市则需要定制下载或购买相对应的程序扩展包，扩展包内包括城市场景环境材质天气的虚拟实现，同样的，在用户进行多人联机时，也可以通过程序扩展包来实现自己所想要驾驶的车辆以及所想用的赛道场地和训练基地，在这个虚拟的驾驶世界里，你还可以像在现实世界中使用GPS定位服务，随时掌握你的行车路线，当然，你的车是不会被偷或者被抢劫的，因为我们有坚固的防盗措施。

(20)虚拟地图试驾的应用体现：在该模拟器中，同样可以达到现实标准的就是虚拟真实地图的实现，人们可以不用出国，便可以体验国外的街道城市，当然，也需要遵守国外的交通法规，有了庞大的地图资源的支持，人们驾车不会分不清方向，就像一个电子狗一样，随时跟随着主人，指导主人的前进方向，用户也可以通过虚拟地图进行城市路况查找分析，模拟现实真正的路况。

（21）监视器监控系统：既然要做到真实的驾驶环境，那么也要做到真实的处罚体系，在虚拟世界中，人们是互相不认识的，但并不是所有人都遵规守纪，如果有人行为不当，包括在多人联机模式下恶意撞车，恶意封堵他人道路，以及出现违章驾驶的一系列操作时，监控系统便会首先提示驾驶员的操作不当，随后虚拟交警便会出现指导，如若不听从指挥，便会将车辆传送到空旷的场地中，并规定限时时间，在限时时间内不可以驾驶车辆直到时间结束为止。在现实世界中我们要遵规守法，在虚拟世界中我们也要一样，监控无限制场地包括：多人竞速赛道/个人模拟驾驶模式、在这两种模式下，人们可以不必考虑限时处罚的效果。

（22）安全保护措施：疲劳度提醒；当人们在长时间驾车不休息时，就会进入疲劳期，这时应适当的给予提示，促进身心健康。同时也要注意虚拟之中的行车安全驾驶，同样也会有虚拟交警帮助驾驶员遵规守纪的驾驶。

（23）定制式网络交易平台：定制式程序扩展包的应用购买；用户可以使用网络虚拟平台定制用户所挑选需要的特定驾驶场景以及服务，扩展程序包等业务，例如较高的虚拟汽车配置等等。

（24）IC卡刷卡机制：积分点数兑换；（可选）该模拟器可配备卡槽，将代表个人的IC卡插入其中，功能有：拥有个人奖励积分系统，可以使用登陆积分进行一系列相应的兑换；卡主信息存储：可以存储该持卡人的相关信息，常用车型以及驾驶水平等级等个人信息；驾照考试身份识别：可以代替身份证来证明个人身份，卡内存储个人信息，照片等资料。

（25）操作平台支持赛车游戏的运行：使用户能体验到竞速的快感；运行平台支持赛车类模拟游戏，例如《极品飞车》系列、《尘埃》系列等游戏的安装运行，使用户能够在驾车的同时也能体验赛车游戏的速度与激情，一机两用，附加值很显然。完整的模拟教学体系：对初学者的真实体验；该模拟器拥有完整的交通法规准则以及驾考大纲，可通过这两项规定的约束力来指导初学者如何驾车，以及驾车基本知识、注意事项、理论知识、实际操作、交通法规的讲解，对初学者来说这无疑是至关重要的，只有通过了理论知识，才有可能通过驾照考试，而对于熟练驾车的人们来说，实际操作与交通法规或许理解浅薄，可以通过模拟器进一步的了解驾车规章制度，减少事故率的发生，保证人身安全，杜绝违规驾车。教学体系可以选择为实时提示、错误时提示、选择性提示以及无障碍试驾或模拟赛道中的不予以提示。

（26）3D视觉真实体验：可转化裸眼3D或3D眼镜模式；模拟器显示器可成裸眼3D模拟效果，让人们有真实的场景环境的体验感，（甚至如有需要可以施加温度、气流效果再加上模拟机本身的震动位移可实现4D体验仓效果，让使用者能够真实的体验驾车时的感觉。例如：阳光明媚的夏天，人们会感觉到温度的变化和微风的阵阵/寒冷的冬天，人们可以感觉到温度的降低，空调的开启等等）。将最好的服务和体验赋予模拟器，通过模拟器更好的服务于大众。

（26）驾照考试题目场景教程：将驾考真实模拟再现；该模拟器拥有真实驾考的模拟场地以及模拟设备用来模拟真实的考试场景，支持科目有：1桩考、2侧方停车、3坡道停车和起步、4 通过单边桥、5曲线行驶、6直角转弯、7限速通过限宽门、8连续通过障碍、9百米加减档、10起伏路驾驶。更有多种综合型训练场地供驾驶员使用。

（27）拥有视频播放、录制、回放功能：教学视频、记录驾驶视频回放观看；该模拟器拥有教学视频的播放以及驾驶视频的录制与回放功能，能直观的理解如何正确的去驾驶，可以将自己的行车记录进行回放发现自身的驾驶误操作，提高认识率和降低错误率。

（28）撞车交通事故虚拟物理反应：如果发生交通事故或者其他驾驶事故，通过程度，判断责任来源；在虚拟场景中，如果发生虚拟交通事故，例如撞车，撞护栏，闯红灯，以及各类违反交通规则的驾驶或者因驾驶不当而导致的事故，系统将会提出责任方所应该付出的责任，以及损失程度，或者维修金额等一系列数据提供给驾驶员，让驾驶员能够充分的了解交通规章制度，从而今后避免事故的发生。同时也会在场景中显示损坏程度，提供给驾驶员。

汽车驾驶模拟器的驾驶模式：

（1）单机训练：单台驾驶舱独立训练，训练时候场景内部的其他车辆、自行车、行人等由系统根据交通规则及交通模型发出，模拟真实的交车、会车、跟车等。被动驾驶：系统根据已经配置好的被动驾驶文件播放视频以及操作语音提示，学员可以在没有教练指导下按照操作语音提示学习，学习正确的操作顺序。被动驾驶文件可以自行配置，以便根据自己的特点配置出符合训练大纲要求的被动驾驶文件。被动驾驶功能对初学驾驶的学员来说非常有用，如果学员没有按照提示操作，系统将报错并扣分。

（2）网络互动：通过中央控制台可以连接多台驾驶舱，实现联网训练，场景中可以看见其他驾驶舱所驾驶的车辆，并看见其他驾驶舱所驾车辆的转向灯、刹车灯以及听见其他车辆的喇叭。

可以设置多种最新训练车型：手动档小型车，自动档小型车，手动档吉普车，自动档吉普车，手动档大型车，手动档小排量车等。

Claims (3)

1.汽车驾驶模拟器，其特征在于：六自由度平台底座（7）和六自由度平台支撑连接（10）之间连接安装六自由度平台动力臂（6），六自由度平台底座（7）上还安装六自由度平台机泵（9）和六自由度平台主控机箱（8），六自由度平台支撑连接（10）上部安装模拟车，模拟车前支撑构架（2）上安装模拟车前挡风玻璃（1），模拟车前部设有模拟车进气换气口（3），模拟车上部为模拟车顶部外壳（18），模拟车设有侧门，模拟车内部前方设有踏板（4）、踏板（4）连接安装于六自由度平台支撑连接（10）下方的离合刹车油门踏板控制箱（5），模拟车内部底板上安装驾驶员座椅（16），模拟车内部前方安装方向盘（15），模拟车内部设有显示器（17）。

2.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器，其特征在于：所述模拟车内部设有三个显示器（17），显示器（17）分别安装于驾驶室前部和两侧车门内侧。

3.根据权利要求1所述的汽车驾驶模拟器，其特征在于：所述模拟车内部驾驶员座椅（16）一侧还设有模拟车档位（13）、模拟车手刹（12），方向盘（15）下方安装模拟车转向开关（14），模拟车车体和驾驶员座椅（16）之间安装安全带（11）。

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