RU78352U1

RU78352U1 - SIMULATOR FOR TRAINING A DRIVER OF A CAR

Info

Publication number: RU78352U1
Application number: RU2008129437/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Мищенко
Original assignee: Валерий Григорьевич Мищенко
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2008-11-20

Abstract

Полезная модель относится к техническим средствам обучения вождению транспортных средств, может быть использована для обучения вождению автомобиля. Тренажер для обучения водителя автомобиля, содержащий рабочее место водителя с акустической системой и с аналоговыми и дискретными органами управления механически связанными соответственно с аналоговыми и дискретными датчиками их положения, органы управления с переключающими элементами, модуль имитации шума, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы, блок имитации визуальной обстановки, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины, вторая группа выходов которого соединена с группой входов модуля имитации шума, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации, модуль управления программой, первая, вторая и третья группы выходов, которого соответственно соединены с первой группой входов модуля калибровки, со второй группой входов блока имитации визуальной обстановки и первой группой входов модуля моделирования движения машины вторая и третья группы входов которого соответственно соединена с первым выходом модуля калибровки, и с первой группой выходов устройства согласования, вторая группа выходов последнего соединена со второй группой входов модуля калибровки, вторая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока имитации визуальной обстановки, вторая группа выходов, которого соединена с четвертой группой входов модуля моделирования движения машины, четвертая группа выходов последнего соединена с четвертой группой входов блока имитации визуальной обстановки, выходы аналоговых датчиков положения органов управления соединены с аналоговыми входами устройства согласования, дискретные входы последнего соединены с соответствующими выходами органов управления с переключающими элементами и датчиков дискретных органов управления, отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство отображения визуальной информации левое и устройство отображения визуальной информации правое, группы входов которых соответственно соединены с третьей и четвертой группой выходов блока имитации визуальной обстановки.The utility model relates to technical means of teaching driving vehicles, can be used to teach driving a car. A simulator for training a driver of a car, comprising a driver’s workstation with an acoustic system and with analog and discrete controls that are mechanically connected respectively to analog and discrete sensors for their position, controls with switching elements, a noise simulation module, the group of outputs of which are connected to the group of inputs of the shaper of sound signals, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the speaker system, a visual simulation unit, the first group of inputs of which is integrated with the first group of outputs of the machine motion simulation module, the second group of outputs of which is connected to the group of inputs of the noise simulation module, and the first group of outputs of the visual environment simulation unit is connected to the group of inputs of the visual information display device, the program control module, the first, second and third groups of outputs , which is respectively connected to the first group of inputs of the calibration module, with the second group of inputs of the visual simulation unit and the first group of inputs of the module I machine movement, the second and third groups of inputs of which are respectively connected to the first output of the calibration module, and to the first group of outputs of the matching device, the second group of outputs of the latter is connected to the second group of inputs of the calibration module, the second group of outputs of which is connected to the third group of inputs of the visual simulation unit , the second group of outputs, which is connected to the fourth group of inputs of the machine motion simulation module, the fourth group of outputs of the latter is connected to the fourth group of inputs units of the visual environment simulation unit, the outputs of the analog position sensors of the controls are connected to the analog inputs of the matching device, the discrete inputs of the latter are connected to the corresponding outputs of the controls with switching elements and sensors of the discrete controls, characterized in that it further comprises a left and left visual information display device visual information display device, right, input groups of which are respectively connected to the third and fourth group simulation unit outputs visual situation.

Description

Полезная модель относится к техническим средствам обучения вождению транспортных средств, может быть использована для обучения вождению автомобиля.The utility model relates to technical means of teaching driving vehicles, can be used to teach driving a car.

Известен тренажер для обучения водителей транспортных средств[1], содержащий рабочее место водителя с акустической системой и с аналоговыми и дискретными органами управления механически связанными соответственно с аналоговыми и дискретными датчиками их положения, модуль имитации шума двигателя, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы, блок имитации визуальной обстановки, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины, вторая группа выходов которого соединена с группой входов модуля имитации шума, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации.A known simulator for training vehicle drivers [1], containing a driver’s workstation with an acoustic system and with analog and discrete control elements mechanically connected respectively to analog and discrete sensors of their position, an engine noise simulation module, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the sound driver signals, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the speaker system, a visual simulation unit, the first group of inputs of which is connected to the first th group of outputs of the module movement simulation machine, the second group of outputs of which is connected with a group of input noise simulation module, and the first group unit outputs visual simulation environment is connected with a group of input devices display visual information.

Известен также тренажер для обучения вождению автомобиля [2], содержащий рабочее место водителя с акустической системой и с аналоговыми и дискретными органами управления механически связанными соответственно с аналоговыми и дискретными датчиками их положения, модуль имитации шума, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы, блок имитации визуальной обстановки, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины, вторая группа выходов которого соединена с группой входов модуля имитации шума, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации.Also known is a simulator for driving training [2], comprising a driver’s workstation with an acoustic system and with analog and discrete controls that are mechanically connected respectively to analog and discrete sensors for their position, a noise simulation module, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the shaper of sound signals the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the speaker system, a visual environment simulation unit, the first group of inputs of which is connected to the first group of outputs s motion simulation machine module, the second group of outputs of which is connected with a group of input noise simulation module, and the first group unit outputs visual simulation environment is connected with a group of input devices display visual information.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является тренажер для обучения вождению автомобиля [3], содержащий рабочее место водителя с акустической системой и с аналоговыми и дискретными органами управления механически связанными соответственно с аналоговыми и дискретными датчиками их положения, органы управления с переключающими элементами, модуль имитации шума, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы, блок имитации визуальной обстановки, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины, вторая группа выходов которого соединена с группой входов модуля имитации шума, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации, модуль управления The closest analogue (prototype) is a simulator for driving training [3], containing the driver’s workstation with an acoustic system and with analog and discrete controls that are mechanically connected respectively to analog and discrete sensors of their position, controls with switching elements, a noise simulation module the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the shaper of sound signals, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the acoustic system, a visa simulation unit Flax situation, the first group of inputs of which is connected with the first group of machine outputs motion modeling module, a second group of outputs of which is connected with a group of input noise simulation module, and the first group unit simulate the visual environment of outputs connected to inputs of the group of visual information display device, the control unit

программой, первая, вторая и третья группы выходов, которого соответственно соединены с первой группой входов модуля калибровки, со второй группой входа блока имитации визуальной обстановки и первой группой входа модуля моделирования движения машины вторая и третья группы входов которого соответственно соединена с первым выходом модуля калибровки, и с первой группой выходов устройства согласования, вторая группа выходов последнего соединена со второй группой входов модуля калибровки, вторая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока имитации визуальной обстановки, вторая группа выходов, которого соединена с четвертой группой входов модуля моделирования движения машины, четвертая группа выходов последнего соединена с четвертой группой входов блока имитации визуальной обстановки, выходы аналоговых датчиков положения органов управления соединены с аналоговыми входами устройства согласования, дискретные входы последнего соединены с соответствующими выходами органов управления с переключающими элементами и датчиков дискретных органов управления.the program, the first, second and third groups of outputs, which are respectively connected to the first group of inputs of the calibration module, with the second group of the input of the visual simulation unit and the first group of the input of the motion simulation module of the machine, the second and third groups of inputs of which are respectively connected to the first output of the calibration module, and with the first group of outputs of the matching device, the second group of outputs of the latter is connected to the second group of inputs of the calibration module, the second group of outputs of which is connected to the third the first group of inputs of the visual environment simulation unit, the second group of outputs that is connected to the fourth group of inputs of the machine motion simulation module, the fourth group of outputs of the latter is connected to the fourth group of inputs of the visual environment simulation module, the outputs of the analog position sensors of the controls are connected to the analog inputs of the matching device, discrete inputs of the latter are connected to the corresponding outputs of the controls with switching elements and sensors of discrete controls phenomena.

К общим недостатком прототипа и аналогов является, то что обучаемый водитель не видит окружающую обстановку в левое и правое остекление кабины, что снижает качество обучения. Например, при проезде перекрестка на тренажере прототипе обучаемый водитель не может видеть дорожно-транспортную ситуации слева и справа.A common disadvantage of the prototype and analogues is that the trained driver does not see the surroundings in the left and right glazed cabs, which reduces the quality of training. For example, when passing an intersection on a prototype simulator, a trained driver cannot see the traffic situation on the left and right.

Общим техническим результатом заявляемого технического решения является повышение качества и эффективности обучения за счет устранения вышеуказанного недостатка аналогов и прототипа.The overall technical result of the proposed technical solution is to improve the quality and effectiveness of training by eliminating the above drawback of analogues and prototype.

Этот технический результат достигается тем, что тренажер, содержащий рабочее место водителя с акустической системой и с аналоговыми и дискретными органами управления механически связанными соответственно с аналоговыми и дискретными датчиками их положения, органы управления с переключающими элементами, модуль имитации шума, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы, блок имитации визуальной обстановки, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины, вторая группа выходов которого соединена с группой входов модуля имитации шума, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации, модуль управления программой, первая, вторая и третья группы выходов, которого соответственно соединены с первой группой входов модуля калибровки, со второй группой входов блока имитации визуальной обстановки и первой группой входов модуля моделирования движения машины вторая и третья группы входов которого This technical result is achieved by the fact that the simulator containing the driver’s workstation with an acoustic system and with analog and discrete controls that are mechanically connected respectively to analog and discrete sensors for their position, controls with switching elements, a noise simulation module, the output group of which is connected to the group the inputs of the shaper of sound signals, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the speaker system, a block for simulating visual environment, the first group of inputs whose dow is connected to the first group of outputs of the machine motion simulation module, the second group of outputs of which is connected to the group of inputs of the noise simulation module, and the first group of outputs of the visual simulation unit is connected to the group of inputs of the visual information display device, the program control module, the first, second, and third groups of outputs, which are respectively connected to the first group of inputs of the calibration module, with the second group of inputs of the visual simulation unit and the first group of inputs of the mode I simulate the machine movement of the second and third groups which inputs

соответственно соединена с первым выходом модуля калибровки, и с первой группой выходов устройства согласования, вторая группа выходов последнего соединена со второй группой входов модуля калибровки, вторая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока имитации визуальной обстановки, вторая группа выходов, которого соединена с четвертой группой входов модуля моделирования движения машины, четвертая группа выходов последнего соединена с четвертой группой входов блока имитации визуальной обстановки, выходы аналоговых датчиков положения органов управления соединены с аналоговыми входами устройства согласования, дискретные входы последнего соединены с соответствующими выходами органов управления с переключающими элементами и датчиков дискретных органов управления, отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство отображения визуальной информации левое и устройство отображения визуальной информации правое, группы входов которых соответственно соединены с третьей и четвертой группой выходов блока имитации визуальной обстановки.respectively, connected to the first output of the calibration module, and to the first group of outputs of the matching device, the second group of outputs of the latter is connected to the second group of inputs of the calibration module, the second group of outputs of which is connected to the third group of inputs of the visual simulation unit, the second group of outputs, which is connected to the fourth the group of inputs of the module simulating the movement of the machine, the fourth group of outputs of the latter is connected to the fourth group of inputs of the block simulating the visual environment, outputs analog output sensors of the position of the controls are connected to the analog inputs of the matching device, the discrete inputs of the latter are connected to the corresponding outputs of the controls with switching elements and sensors of the discrete controls, characterized in that it further comprises a visual information display device and a left visual information display device, groups the inputs of which are respectively connected to the third and fourth group of outputs of the visual simulation unit.

На фиг.1 изображена схема тренажера.Figure 1 shows a diagram of a simulator.

Тренажер содержит: Устройство отображения визуальной информации центральное 1, устройство отображения визуальной информации правое 2, устройство отображения визуальной информации левое 3, рабочее место водителя 4, акустическая система 5, органы управления аналоговые 6, датчики положения аналоговые 7, органы управления с переключающими элементами 8, органы управления дискретные 9, датчики дискретных органов управления 10, формирователь звуковых сигналов 11, модуль имитации шума 12, модуль моделирования движения машины 13, блок имитации визуальной обстановки 14, устройство согласования 15, модуль калибровки 16, модуль управления программой 17.The simulator contains: a central visual information display device 1, a right visual information display device 2, a left visual information display device 3, a driver’s workstation 4, an acoustic system 5, analog controls 6, position sensors analog 7, controls with switching elements 8, discrete controls 9, sensors of discrete controls 10, a shaper of sound signals 11, a module for simulating noise 12, a module for simulating the movement of a machine 13, a block for simulating visual environment 14, matching device 15, calibration module 16, program control module 17.

На фиг.2 изображен вариант выполнения устройства согласования 15.Figure 2 shows an embodiment of the coordination device 15.

Устройство содержит устройство ввода-вывода дискретных сигналов 18, устройство ввода аналоговых сигналов 19, процессор 20.The device comprises an input / output device for discrete signals 18, an input device for analog signals 19, a processor 20.

На фиг.3 изображен вариант выполнения модуля моделирования движения машины 13, содержащий модуль моделирования шасси 21, модуль моделирования взаимодействия шасси с грунтом 22, модуль вычисления текущих координат шасси 23 и модуль определения параметров ДГУ (дорожно-грунтовых условий) под каждым колесом 24.Figure 3 shows an embodiment of a module for simulating the movement of a machine 13, comprising a module for modeling the chassis 21, a module for modeling the interaction of the chassis with soil 22, a module for calculating the current coordinates of the chassis 23, and a module for determining the parameters of the diesel engine (road and ground conditions) under each wheel 24.

На фиг.4 изображен вариант выполнения блока имитации визуальной обстановки 14.Figure 4 shows an embodiment of a visual simulation unit 14.

Блок имитации визуальной обстановки содержит формирователи сигналов видео изображения 25, 26, 27, модуль управления видеокамерами 28, модель внутренней обстановки 29, модуль интерфейсов программы 30, модуль видеокамер 31, модель внешней обстановки 32, модуль формирователя служебных окон 33 и модуль видеокамер зеркал 34.The visual environment simulation block contains video image signal conditioners 25, 26, 27, a video camera control module 28, an internal model 29, an interface module 30, a video camera module 31, an external environment model 32, a service window shaper module 33, and a mirror video camera module 34.

Тренажер, содержит рабочее место водителя 4 с акустической системой 5 и с аналоговыми 6 и дискретными 9 органами управления механически связанными соответственно с аналоговыми 7 и дискретными 9 датчиками их положения, органы управления с переключающими элементами 8, модуль имитации шума 12, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов 11, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы 5, блок имитации визуальной обстановки 14, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины 13, вторая группа выходов которого соединена с группой входов модуля имитации шума 12, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации 1, модуль управления программой 17, первая, вторая и третья группы выходов, которого соответственно соединены с первой группой входов модуля калибровки 16, со второй группой входов блока имитации визуальной обстановки 14 и первой группой входов модуля моделирования движения машины 13 вторая и третья группы входов которого соответственно соединена с первым выходом модуля калибровки 16, и с первой группой выходов устройства согласования 15, вторая группа выходов последнего соединена со второй группой входов модуля калибровки 16, вторая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока имитации визуальной обстановки 14, вторая группа выходов, которого соединена с четвертой группой входов модуля моделирования движения машины 13, четвертая группа выходов последнего соединена с четвертой группой входов блока имитации визуальной обстановки 14, выходы аналоговых датчиков 7 положения органов управления соединены с аналоговыми входами устройства согласования 15, дискретные входы последнего соединены с соответствующими выходами органов управления 8 с переключающими элементами и датчиков 10 дискретных органов управления, отличающийся тем, что он дополнительно содержит устройство отображения визуальной информации левое 3 и устройство отображения визуальной информации правое 2,, группы входов которых соответственно соединены с третьей и четвертой группой выходов блока имитации визуальной обстановки 14.The simulator contains a driver’s workstation 4 with an acoustic system 5 and with analog 6 and discrete 9 controls, mechanically connected respectively to analog 7 and discrete 9 sensors of their position, controls with switching elements 8, a noise simulation module 12, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the shaper of sound signals 11, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the speaker system 5, the visual simulation unit 14, the first group of inputs of which is connected to the first group the output of the motion simulation module of the machine 13, the second group of outputs of which is connected to the input group of the noise simulation module 12, and the first group of outputs of the visual simulation unit is connected to the input group of the visual information display device 1, program control module 17, the first, second and third groups outputs, which are respectively connected to the first group of inputs of the calibration module 16, to the second group of inputs of the visual simulation unit 14 and the first group of inputs of the motion simulation module m bus 13, the second and third groups of inputs of which are respectively connected to the first output of the calibration module 16, and with the first group of outputs of the matching device 15, the second group of outputs of the latter is connected to the second group of inputs of the calibration module 16, the second group of outputs of which is connected to the third group of inputs of the simulation unit visual environment 14, the second group of outputs, which is connected to the fourth group of inputs of the motion simulation module of the machine 13, the fourth group of outputs of the latter is connected to the fourth group of inputs visual environment simulation unit 14, the outputs of the analog sensors 7 of the position of the controls are connected to the analog inputs of the matching device 15, the discrete inputs of the latter are connected to the corresponding outputs of the controls 8 with switching elements and sensors 10 of the discrete controls, characterized in that it further comprises a display device visual information left 3 and visual information display device right 2, the input groups of which are respectively connected to the third and Werth group simulating unit 14 outputs visual situation.

Выполнение составных частей тренажера рассмотрим на примере тренажера для грузового автомобиля (для тренажера легкого автомобиля исполнение некоторых элементов будет отличаться).We will consider the implementation of the simulator components using an example simulator for a truck (for a simulator of a light vehicle, the performance of some elements will differ).

Рабочее место водителя 4 представляет собой кабину автомобиля с установленными лобовым и боковыми стеклами. На стеклах, с наружи кабины, закреплены мониторы с большими экранами. На рабочем месте водителя установлены органы управления 6, 8 и 9 и акустическая система 5. Рабочее место водителя 4 обеспечивает подгонку позы водителя The driver’s workplace 4 is a car cabin with installed windshield and side windows. On the windows, from the outside of the cab, monitors with large screens are fixed. At the driver’s workplace, controls 6, 8 and 9 and an acoustic system are installed 5. The driver’s workplace 4 provides adjustment of the driver’s posture

в соответствии со строением его тела, за счет использования штатного автомобильного сидения, размещение органов управления осуществляется как на реальном автомобиле.in accordance with the structure of his body, through the use of a standard car seat, the placement of controls is carried out as on a real car.

К аналоговым органам управления 6, относятся: руль, педали тормоза, газа, сцепления. Эти органы управления механически связаны с датчиками их положения 7. Датчиками педалей и рулевого колеса являются потенциометры оси, которых поворачиваются на угол пропорциональный перемещению органов управления.Analog controls 6 include: steering wheel, brake pedal, gas, clutch. These controls are mechanically linked to their position sensors 7. The pedal and steering wheel sensors are axis potentiometers that rotate through an angle proportional to the movement of the controls.

Каждая педаль оснащена загрузочным устройством, создающим сопротивление движению ноги, аналогичное сопротивлению в реальном автомобиле. Это загрузочное устройство представляет собой пружину изменяющую усилие на педалях при их перемещении.Each pedal is equipped with a boot device that creates resistance to leg movement, similar to resistance in a real car. This boot device is a spring changing the force on the pedals when moving them.

К дискретным органам управления 9, относится рычаг переключения передач. Датчиками 10 таких органов управления являются микропереключатели.Discrete controls 9 include a gear lever. Sensors 10 of these controls are microswitches.

К органам управления 8 с переключающими элементами, например, подрулевые переключатели. Датчиками таких органов управления являются либо штатные переключатели, либо дополнительно установленные микропереключатели, например, датчик включения ремня безопасности.To the controls 8 with switching elements, for example, shift paddles. The sensors of such controls are either standard switches or additionally installed microswitches, for example, a seat belt enable sensor.

Тренажер работает следующим образом.The simulator works as follows.

Подготовительная часть. Инструктор включает тренажер и на экране центрального монитора 1 появляется главное окно задач. С помощью манипулятора «мышь» и клавиатуры инструктор может переходить на выполнение любой задачи, представленной в главном окне. Например, занести данные на обучаемых, провести тестирование работы датчиков всех органов управления, все это обеспечивает программный модуль 17 управления программой в совокупности с остальными модулями тренажера.The preparatory part. The instructor turns on the simulator and the main task window appears on the screen of the central monitor 1. With the help of the mouse and keyboard, the instructor can proceed to any task presented in the main window. For example, to enter data on trainees, to test the operation of sensors of all control elements, all this is provided by the program control module 17 in conjunction with the rest of the simulator modules.

Обучаемый водитель воздействует, определенным образом, в зависимости от поставленной задачи, на органы управления. В результате чего, аналоговые датчики 7, механически связанные с аналоговыми органами управления 6 перемещаются и на их выходах формируются аналоговые напряжения, пропорциональные величине перемещения органов управления 6. Эти напряжения поступают на аналоговые входы устройства согласования 15, с помощью которого они преобразуются в численные значения переменных, пропорциональных положению органов управления 6. Потенциометрические датчики в процессе работы могут сбиваться, поэтому в процессе эксплуатации осуществляется контроль работы всех органов управления и при необходимости осуществляется их калибровка. Для этого служит модуль калибровки 16, с помощью которого определяются минимальные и максимальные значения того или иного датчика и затем эти значения нормируются в диапазоне от 0 минимум до 1 максимум, в результате исключается снижение качества The trained driver acts in a certain way, depending on the task, on the controls. As a result, the analog sensors 7, mechanically connected with the analog controls 6 are moved and analog voltages proportional to the amount of movement of the controls 6 are formed at their outputs. These voltages are fed to the analog inputs of the matching device 15, with which they are converted into numerical values of the variables proportional to the position of the controls 6. Potentiometric sensors during operation can be knocked down, therefore, during operation, the operation is monitored s of all the controls carried out and their calibration, if necessary. To do this, use calibration module 16, with the help of which the minimum and maximum values of a given sensor are determined and then these values are normalized in the range from 0 minimum to 1 maximum, as a result, quality deterioration is eliminated

моделирования автомобиля в процессе эксплуатации тренажера. Для руля нормирование осуществляется в диапазоне от -1 до+1.car modeling during the operation of the simulator. For the steering, rationing is carried out in the range from -1 to + 1.

Эти аналоговые переменные поступают через вторую группу входов модуля 13 моделирования движения машины на модуль моделирования 21 шасси автомобиля (см. фиг.3), а через третью группу входов на этот же модуль поступают переменные от дискретных датчиков 10 и от органов управления с переключающими элементами, которые обеспечивают полное моделирование управления автомобилем.These analog variables enter through the second group of inputs of the vehicle motion simulation module 13 to the car chassis simulation module 21 (see Fig. 3), and through the third group of inputs to the same module the variables from the discrete sensors 10 and from the controls with switching elements, which provide a complete simulation of driving.

Основу модели движения автомобиля составляют дифференциальные уравнения, как правило, с нелинейными правыми частями, описывающие движение агрегатов и узлов реальной машины во взаимодействии с грунтом и профилем местности. На основе этих уравнений создан программный модуль, моделирующий движение машины, который в совокупности с персональной ЭВМ представляет собой модуль 13 моделирования движения. В результате решения (интегрирования) дифференциальных уравнений вычисляются значения выходных переменных модели движения, основные из них:The basis of the car’s motion model is made up of differential equations, as a rule, with non-linear right-hand sides describing the movement of aggregates and units of a real machine in interaction with the ground and the terrain profile. Based on these equations, a software module was created that simulates the movement of the machine, which, in combination with a personal computer, is a module 13 for modeling motion. As a result of the solution (integration) of differential equations, the values of the output variables of the motion model are calculated, the main ones:

1. крутящий момент двигателя;1. engine torque;

2. частота вращения вала двигателя;2. engine shaft speed;

3. частота вращения каждого колеса автомобиля;3. The frequency of rotation of each wheel of the car;

4. линейная скорость каждого колеса относительно поверхности движения;4. the linear speed of each wheel relative to the surface of movement;

5. линейная скорость движения машины;5. linear speed of the machine;

6. угловая скорость поворота машины;6. angular velocity of rotation of the machine;

7. вертикальное перемещение подрессоренной части корпуса;7. vertical movement of the sprung part of the body;

8. угол тангажа подрессоренной части корпуса;8. pitch angle of the sprung part of the body;

9. угол крена подрессоренной части корпуса.9. The angle of heel of the sprung part of the body.

Для обеспечения изменения сопротивления качению колес и изменения сцепления колес с грунтом при выезде каждого колеса на другой грунт в блоке 13 используются два дополнительных модуля: модуль 23 вычисления текущих координат шасси и модуль 24 определения параметров дорожно-грунтовых условий (ДГУ) под каждым колесом. На группе выходов модуля 23 формируются координаты, описывающие пространственное положение шасси автомобиля, эти переменные с помощью модуля 27 (фиг.4) управляют положением виртуальных камер 31 на моделируемой местности 32, т.е. осуществляется однозначное положение автомобиля на местности. Следовательно, однозначно определяются параметры ДГУ под каждым колесом. Эти параметры через вторую группу выходов блока 14 поступают на четвертую группу входов модуля 13 моделирования движения, в котором в модуле 24 определяются значения коэффициентов сопротивления и сцепления под каждым колесом в зависимости от типа грунта (например, асфальт, песок, луг, и т.д.).To provide changes in the rolling resistance of the wheels and changes in the adhesion of the wheels to the ground when each wheel leaves for different soil in block 13, two additional modules are used: module 23 for calculating the current coordinates of the chassis and module 24 for determining the parameters of road and ground conditions (DGU) under each wheel. The coordinates describing the spatial position of the car chassis are formed on the group of outputs of module 23; these variables, using module 27 (Fig. 4), control the position of virtual cameras 31 on the simulated terrain 32, i.e. an unambiguous position of the vehicle on the ground is carried out. Therefore, the DGU parameters under each wheel are uniquely determined. These parameters through the second group of outputs of block 14 go to the fourth group of inputs of module 13 of motion simulation, in which module 24 determines the values of the drag and adhesion coefficients under each wheel depending on the type of soil (for example, asphalt, sand, meadow, etc. .).

В этом же модуле определяется и высота моделируемой поверхности местности, необходимой для моделирования колебаний машины.In the same module, the height of the simulated terrain surface is also determined, which is necessary for modeling the oscillations of the machine.

Выходные переменные 1-2 через вторую группу выходов блока 13 поступают на входы модуля имитатора шума двигателя 12, который в совокупности с формирователем 11 (звуковая плата), преобразующим цифровой код в сигнал звуковой частоты и, при необходимости, усилитель для создания необходимого уровня шума. В результате обучаемый водитель слышит через динамики (акустическая система 5), установленные на рабочем места водителя 4 перед водителем, шум двигателя в зависимости от режима работы моделируемой машины.Output variables 1-2 through the second group of outputs of block 13 are fed to the inputs of the noise simulator module of the engine 12, which, together with the driver 11 (sound card), converts the digital code into a sound frequency signal and, if necessary, an amplifier to create the necessary noise level. As a result, the trained driver hears through the speakers (speaker system 5) installed on the driver’s workplace 4 in front of the driver, engine noise depending on the mode of operation of the simulated machine.

Программный модуль имитатора шума двигателя 12 выполняется следующим образом. На реальной машине производится запись шумов на нескольких характерных режимах, например, начиная с минимально устойчивой частоты вращения вала двигателя и кончая максимальной через равные промежутки по частоте вращения вала двигателя. Далее такая же запись осуществляется только при другой нагрузке на двигатель. В результате получается конечное число фрагментов записи шума на месте водителя. Затем эти фрагменты оцифровываются на компьютере, и с помощью выходных переменных модуля 13 моделирования движения, эти фрагменты выбираются, и с помощью звуковой платы преобразуются в аналоговый сигнал шума двигателя. Промежуточные значения между фиксированными частотами вращения вала двигателя, при которых производилась запись шума, интерполируется за счет сдвига основных частот спектра оцифрованного шума. Таким образом, имитируемый шум в заявляемом тренажере практически соответствует реальному шуму и чем больше оцифрованных фрагментов, тем он ближе к реальному.The software module of the noise simulator of the engine 12 is as follows. On a real machine, noise is recorded in several characteristic modes, for example, starting with a minimally stable engine shaft speed and ending at maximum intervals at equal intervals in terms of engine shaft speed. Further, the same recording is carried out only at a different load on the engine. The result is a finite number of fragments of noise recording at the driver's seat. Then these fragments are digitized on a computer, and using the output variables of the motion simulation module 13, these fragments are selected and converted using the sound card into an analog engine noise signal. Intermediate values between the fixed rotational speeds of the motor shaft, at which noise was recorded, is interpolated due to a shift in the fundamental frequencies of the spectrum of digitized noise. Thus, the simulated noise in the inventive simulator practically corresponds to real noise, and the more digitized fragments, the closer to real.

Выходные переменные 5-9 характеризуют параметры движения машины на местности, они формируются в блоке 13 с помощью модуля 22 взаимодействия шасси с грунтом, затем в модуле 23 вычисляются текущие (в каждый момент времени) координаты перемещения шасси во всех степенях свободы. Такие переменные могут быть, например, вычислены с помощью направляющих косинусов. Затем они через первую группу выходов модуля 13 моделирования движения, поступают на первую группу входов блока 14 имитации визуальной обстановки. Эти переменные управляют положением виртуальных камер на моделируемой местности. Местность воспроизводится программным способом с помощью 3D графики.The output variables 5–9 characterize the parameters of the machine’s movement on the ground, they are formed in block 13 using the chassis-ground interaction module 22, then the current (at each moment of time) coordinates of the chassis’s movement in all degrees of freedom are calculated in module 23. Such variables can, for example, be calculated using guide cosines. Then they through the first group of outputs of the module 13 simulation of motion, go to the first group of inputs of the block 14 simulate visual environment. These variables control the position of the virtual cameras on the simulated terrain. The terrain is reproduced programmatically using 3D graphics.

Вариантов исполнения блока 14 имитации визуальной обстановки известно довольно много, их можно видеть практически во всех компьютерных играх, в которых используется 3D графика. Как вариант исполнения блока 14 имитации визуальной информации в There are quite a lot of options for the execution of block 14 for simulating the visual environment; they can be seen in almost all computer games that use 3D graphics. As an embodiment of the block 14 simulating visual information in

совокупности с устройством отображения визуальной информации 1, представлен на фиг.4.in conjunction with a device for displaying visual information 1, is presented in figure 4.

Отличительной особенность данного исполнения является то, в данном блоке используется не одна, а три основные виртуальные камеры. Они «установлены на уровне глаз водителя», причем центральная камера «смотрит» вперед, обеспечивая изображение через лобовое стекло, а две другие соответственно «смотрят» вправо и влево, обеспечивая изображение в правом и левом боковых стеклах.A distinctive feature of this performance is that in this unit not one, but three main virtual cameras are used. They are “installed at the level of the driver’s eyes”, with the central camera “looking” forward, providing an image through the windshield, and the other two, respectively, “looking” to the right and left, providing an image in the right and left side windows.

Модуль 28 управления видеокамерами управляет положением основной 31 видеокамерой и камерой боковых зеркал 34 зеркала заднего вида.The camcorder control unit 28 controls the position of the main 31 camcorder and the side mirror camera 34 of the rear view mirror.

Эти камеры совместно с модулем 30 интерфейсов программы (программно) и формирователями 25, 26 и 27 сигналов видео изображения (аппаратно) обеспечивают на выходах последних сигналов видеоизображения. Эти сигналы обеспечивают отображение на мониторах (устройства 1, 2 и 3 отображения визуальной информации) изображения местности, наблюдаемое с места водителя, через лобовое стекло, а так же через правое и левое боковые стекла.These cameras, together with the module 30 of the program interfaces (software) and formers 25, 26 and 27 of the video image signals (hardware) provide the outputs of the latest video signals. These signals provide the display on monitors (devices 1, 2 and 3 of visual information display) of the terrain image observed from the driver's seat through the windshield, as well as through the right and left side windows.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет исключить недостатки тренажера прототипа и повысить его эффективность. Источники информации:Thus, the proposed technical solution eliminates the disadvantages of the simulator of the prototype and increase its effectiveness. Information sources:

1. Свидетельство на полезную модель №24032 Мкл G09В 9/04.1. Certificate for utility model No. 24032 μl G09B 9/04.

2. Патент на полезную модель №31033 Мкл G09В 9/04.2. Patent for utility model No. 31033 μl G09B 9/04.

3. Патент на полезную модель №70030 Мкл G09В 9/043. Patent for utility model No. 70030 μl G09B 9/04

Claims

A simulator for training a car driver, comprising a driver’s workstation with an acoustic system and with analog and discrete controls, mechanically connected respectively to analog and discrete sensors of their position, controls with switching elements, a noise simulation module, the output group of which is connected to the group of inputs of the driver sound signals, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the speaker system, a visual simulation unit, the first group of inputs of which connected to the first group of outputs of the machine motion simulation module, the second group of outputs of which is connected to the group of inputs of the noise simulation module, and the first group of outputs of the visual environment simulation unit is connected to the group of inputs of the visual information display device, the program control module, the first, second and third groups of outputs which are respectively connected to the first group of inputs of the calibration module, with the second group of inputs of the visual simulation unit and the first group of inputs of the module I move the machine, the second and third groups of inputs of which are respectively connected to the first output of the calibration module, and with the first group of outputs of the matching device, the second group of outputs of the latter is connected to the second group of inputs of the calibration module, the second group of outputs of which is connected to the third group of inputs of the visual simulation unit conditions, the second group of outputs of which is connected to the fourth group of inputs of the module for modeling the movement of the machine, the fourth group of outputs of the latter is connected to the fourth group of inputs units of the visual environment simulation unit, the outputs of the analog position sensors of the controls are connected to the analog inputs of the matching device, the discrete inputs of the latter are connected to the corresponding outputs of the controls with switching elements and sensors of the discrete controls, characterized in that it further comprises a left and left visual information display device visual information display device, right, input groups of which are respectively connected to the third and fourth group simulation unit outputs visual situation.