RU78595U1

RU78595U1 - SIMULATOR FOR TRAINING A DRIVER OF A CAR

Info

Publication number: RU78595U1
Application number: RU2008129439/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Мищенко
Original assignee: Валерий Григорьевич Мищенко
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Полезная модель относится к техническим средствам обучения вождению транспортных средств, может быть использована для обучения вождению автомобиля. 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 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 панель приборов, блок приводов приборов и устройства управления сигнальными лампочками, 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, третья и четвертая группы выходов устройства согласования соединены соответственно с аналоговой и дискретной группой входов блока приводов приборов и устройства управления сигнальными лампочками, аналоговая и дискретная группы выходов которого соединена с аналоговой и дискретной группами входов панели приборов, а группа выходов последней соединена с The utility model relates to technical means of teaching driving vehicles, can be used to teach driving a car. a simulator containing 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 group of outputs of which is connected to the group of inputs of the shaper of sound signals, the group of outputs 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 group of outputs a motion simulation module of a machine, the second group of outputs of which is connected to a group of inputs of a noise simulation module, and the first group of outputs of a visual simulation unit is connected to a group of inputs of a visual information display device, the program control module, the first, second and third groups of outputs of which are respectively connected to the first the 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 simulating the movement of the machine, the second and third the input group of which is 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 of which is connected with 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 simulation unit panels, 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 dashboard, a drive unit of devices and a signal control device bulbs, visual information display device left and visual information display device right, input groups which are respectively connected to the third and fourth group of outputs of the visual simulation unit, the third and fourth groups of outputs of the matching device are connected respectively to the analog and discrete group of inputs of the device drive unit and the signal lamp control device, the analog and discrete output groups of which are connected to the analog and discrete groups inputs of the dashboard, and the group of outputs of the latter is connected to

дискретными входами устройства согласования, третья группа выходов модуля моделирования движения машины соединена с первой группой входов устройства согласования.discrete inputs of the matching device, the third group of outputs of the motion simulation module of the machine is connected to the first group of inputs of the matching device.

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 блока имитации визуальной обстановки и первой группой 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.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 visual simulation unit and the first group of the machine motion simulation module, the second and third groups of inputs of which are respectively connected to the first output of the calibration module, and 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 odes 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, digital inputs the latter are connected to the corresponding outputs of the controls with switching elements and sensors of discrete controls.

К общим недостатком прототипа и аналогов является:The common disadvantage of the prototype and analogues is:

1. 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.1. The trained driver does not see the surroundings in the left and right glazing of the cab, 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.

2. Панель приборов выводится на экране монитора, что не позволяет обучаемому водителю пользоваться органами управления, расположенными на щитке моделируемого автомобиля.2. The instrument panel is displayed on the monitor screen, which does not allow the trained driver to use the controls located on the dashboard of the simulated car.

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 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 display device

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 первьм 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 панель приборов, блок приводов приборов и устройства управления сигнальными лампочками, 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, третья и четвертая группы выходов устройства согласования соединены соответственно с аналоговой и дискретной группой входов блока приводов приборов и устройства управления сигнальными лампочками, аналоговая и дискретная группы выходов которого соответственно соединены с аналоговой и дискретной группами входов панели приборов, а группа выходов последней соединена с дискретными входами устройства согласования, третья группа выходов модуля моделирования движения машины соединена с первой группой входов устройства сопряжения.visual information, 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 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 the group of outputs of which is connected to the third group of inputs of the visual simulation unit, the second group of outputs that is connected to the fourth group of inputs of the motion simulation module, the fourth group of outputs of the latter is connected to the fourth group of inputs of the visual simulation unit, the outputs of the analog position sensors of the controls are connected to analog inputs of the matching device, discrete inputs of the latter are connected to the corresponding outputs of the controls with switching electric elements and sensors of discrete controls, characterized in that it further comprises a dashboard, a drive unit of devices and a control device for signal lamps, a visual information display device and a visual information display device, the right input groups of which are respectively connected to the third and fourth group of outputs of the block imitations of the visual environment, the third and fourth groups of outputs of the matching device are connected respectively to an analog and discrete group in the strokes of the instrument drive unit and the signal light control device, the analog and discrete groups of outputs of which are respectively connected to the analog and discrete groups of inputs of the instrument panel, and the group of outputs of the latter is connected to discrete inputs of the matching device, the third group of outputs of the machine motion simulation module is connected to the first group of inputs interface devices.

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

Тренажер содержит: Устройство отображения визуальной информации центральное 1, блок приводов приборов и устройства управления сигнальными лампочками 2, устройство отображения визуальной информации правое 3 панель приборов 4, устройство отображения визуальной информации левое 5, рабочее место водителя 6, акустическая систему 7, органы управления аналоговые 8, датчики положения аналоговые 9, органы управления с переключающими элементами 10, органы управления дискретные 11, датчики дискретных органов управления 12, формирователь звуковых сигналов 13, модуль имитации шума 14, модуль моделирования движения машины 15, блок имитации визуальной The simulator contains: a central visual information display device 1, a device drive unit and a signal light control device 2, a right visual information display device 3 a dashboard 4, a left visual information display device 5, a driver’s workstation 6, an acoustic system 7, analogue controls 8 , analog position sensors 9, controls with switching elements 10, discrete controls 11, sensors of discrete controls 12, sound signal generator fishing 13 noise simulation module 14, motion simulation module of the machine 15, the unit of visual simulation

обстановки 16, устройство согласования 17, модуль калибровки 18, модуль управления программой 19.environment 16, matching device 17, calibration module 18, program control module 19.

На фиг.2 изображен вариант выполнения устройства согласования 17.Figure 2 shows an embodiment of a matching device 17.

Устройство содержит устройство ввода-вывода дискретных сигналов 20, устройство ввода аналоговых сигналов 21, процессор 22, устройство вывода аналоговых сигналов 23.The device comprises an input / output device for discrete signals 20, an input device for analog signals 21, a processor 22, an output device for analog signals 23.

На фиг.3 изображен вариант выполнения модуля моделирования движения машины 15, содержащий модуль моделирования шасси 24, модуль моделирования взаимодействия шасси с грунтом 25, модуль вычисления текущих координат шасси 26 и модуль определения параметров ДГУ (дорожно-грунтовых условий) под каждым колесом 27.Figure 3 shows an embodiment of a module for simulating the movement of a machine 15, comprising a module for modeling the chassis 24, a module for modeling the interaction of the chassis with soil 25, a module for calculating the current coordinates of the chassis 26, and a module for determining the parameters of the diesel engine (road and ground conditions) under each wheel 27.

На фиг.4 изображен вариант выполнения блока имитации визуальной обстановки 16.Figure 4 shows an embodiment of a visual simulation unit 16.

Блок имитации визуальной обстановки содержит формирователи сигналов видео изображения 28, 29, 30, модуль управления видеокамерами 31, модель внутренней обстановки 32, модуль интерфейсов программы 33, модуль видеокамер 34, модель внешней обстановки 35, модуль формирователя служебных окон 36 и модуль видеокамер зеркал 37.The visual environment simulation block contains video signal conditioners 28, 29, 30, a video camera control module 31, an internal model 32, an interface module 33, a video camera module 34, an external environment model 35, a service window driver module 36 and a mirror video camera module 37.

Тренажер, содержащий рабочее место водителя 6 с акустической системой 7 и с аналоговыми 8 и дискретными 11 органами управления механически связанными соответственно с аналоговыми 9 и дискретными 12 датчиками их положения, органы управления с переключающими элементами 10, модуль имитации шума 14, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов 13, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы 7, блок имитации визуальной обстановки 16, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины 15, вторая группа выходов которого соединена с группой входов модуля имитации шума 14, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки 16 соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации 1, модуль управления программой 19, первая, вторая и третья группы выходов которого соответственно соединены с первой группой входов модуля калибровки 18, со второй группой входов блока имитации визуальной обстановки 16 и первой группой входов модуля моделирования движения машины 15 вторая и третья группы входов которого соответственно соединена с первым выходом модуля калибровки 18, и с первой группой выходов устройства согласования 17, вторая группа выходов последнего соединена со второй группой входов модуля калибровки 18, вторая группа выходов которого соединена с третьей группой входов блока имитации визуальной обстановки 16, вторая группа выходов, которого соединена с четвертой группой входов модуля моделирования движения машины 15, четвертая группа выходов последнего соединена с четвертой группой входов A simulator containing a driver’s workstation 6 with an acoustic system 7 and with analog 8 and discrete 11 controls mechanically connected respectively to analog 9 and discrete 12 sensors of their position, controls with switching elements 10, a noise simulation module 14, the output group of which is connected to the group of inputs of the shaper of sound signals 13, the group of outputs of which is connected to the group of inputs of the speaker system 7, the visual simulation unit 16, the first group of inputs of which is connected to the first the output group of the motion simulation module of the machine 15, the second group of outputs of which is connected to the input group of the noise simulation module 14, and the first group of outputs of the visual simulation unit 16 is connected to the input group of the visual information display device 1, program control module 19, first, second, and third the output groups of which are respectively connected to the first group of inputs of the calibration module 18, with the second group of inputs of the visual simulation unit 16 and the first group of inputs of the simulation module In the machine 15, the second and third groups of inputs of which are respectively connected to the first output of the calibration module 18, and with the first group of outputs of the matching device 17, the second group of outputs of the latter is connected to the second group of inputs of the calibration module 18, the second group of outputs of which is connected to the third group of inputs of the block simulating the visual environment 16, the second group of outputs, which is connected to the fourth group of inputs of the motion simulation module of the machine 15, the fourth group of outputs of the latter is connected to the fourth group in moves

блока имитации визуальной обстановки 16, выходы аналоговых датчиков 9 положения органов управления 8 соединены с аналоговыми входами устройства согласования 17, дискретные входы последнего соединены с соответствующими выходами органов управления с переключающими элементами 10 и датчиков дискретных органов управления 12, отличающийся тем, что он дополнительно содержит панель приборов 4, блок приводов приборов 2 и устройства управления сигнальными лампочками, устройство отображения визуальной информации левое 5 и устройство отображения визуальной информации правое 3, группы входов которых соответственно соединены с третьей и четвертой группой выходов блока имитации визуальной обстановки 16, третья и четвертая (аналоговая и дискретная) группы выходов устройства согласования соединены соответственно с аналоговой и дискретной группой входов блока приводов приборов и устройства управления сигнальными лампочками 2, аналоговая и дискретная группы выходов которого соединены с аналоговой и дискретной группами входов панели приборов 4, а группа выходов последней соединена с дискретными входами устройства согласования, третья группа выходов модуля моделирования движения машины 15 соединена с первой группой входов устройства сопряжения.unit visual simulation 16, the outputs of the analog sensors 9 position of the controls 8 are connected to the analog inputs of the matching device 17, the discrete inputs of the latter are connected to the corresponding outputs of the controls with switching elements 10 and sensors of the discrete controls 12, characterized in that it further comprises a panel devices 4, a drive unit of devices 2 and a control device for signal lights, a display device for visual information left 5 and a display device right information 3, the input groups of which are respectively connected to the third and fourth group of outputs of the visual simulation unit 16, the third and fourth (analog and discrete) groups of outputs of the matching device are connected respectively to the analog and discrete group of inputs of the device drive unit and the signal lamp control device 2, the analog and discrete groups of outputs of which are connected to the analog and discrete groups of inputs of the instrument panel 4, and the group of outputs of the latter is connected to indiscrete inputs matching device, the third group of motion modeling module exits machine 15 is connected with a first group of inputs of the coupling device.

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, панель приборов 4 и акустическая система 7. Рабочее место водителя 6 обеспечивает подгонку позы водителя в соответствии со строением его тела, за счет использования штатного автомобильного сидения, размещение органов управления осуществляется как на реальном автомобиле.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, instrument panel 4 and acoustic system 7 are installed. The driver’s workplace 6 provides the driver’s posture in accordance with the structure of his body through the use of a standard car seat, the controls are placed on a real a car.

К аналоговым органам управления 8, относятся: руль, педали тормоза, газа, сцепления. Эти органы управления механически связаны с датчиками их положения 9. Датчиками педалей и рулевого колеса являются потенциометры оси, которых поворачиваются на угол пропорциональный перемещению органов управления.Analog controls 8 include: steering wheel, brake, gas, clutch pedals. These controls are mechanically connected to their position sensors 9. The pedal and steering wheel sensors are axis potentiometers, which are rotated 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 11, относится рычаг переключения передач. Датчиками 12 таких органов управления являются микропереключатели.Discrete controls 11 include a gear lever. Sensors 12 of these controls are microswitches.

К органам управления 10 с переключающими элементами относятся, например, подрулевые переключатели. Датчиками таких органов управления являются либо штатные переключатели, либо дополнительно установленные микропереключатели, например, датчик включения ремня безопасности.Controls 10 with shifting elements include, for example, paddle shifters. The sensors of such controls are either standard switches or additionally installed microswitches, for example, a seat belt enable sensor.

Кроме того, имеются органы управления узлами и агрегатами автомобиля, установленные на приборной панели автомобиля (кнопки и переключатели), также относящиеся к дискретным органам управления.In addition, there are controls for components and assemblies of the car installed on the dashboard of the car (buttons and switches), also related to discrete controls.

Блок приводов приборов и устройства управления сигнальными лампочками 2 содержит привода, выполненные по известным схемам, для обеспечения показаний аналоговых приборов (спидометр, тахометр, указатели топлива, давления масла и т.д.). для управления сигнальными лампочкам этот блок содержит электронные ключи, количество которых равно количеству сигнальных лампочек.The drive unit of devices and the control device for signal lamps 2 contains drives made according to known schemes to provide readings of analog devices (speedometer, tachometer, fuel gauges, oil pressure, etc.). to control the signal lights, this unit contains electronic keys, the number of which is equal to the number of signal lights.

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 19 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. Using the mouse and keyboard, the instructor can go on to perform any task presented in the main window. For example, to enter data on the trainees, to test the operation of the sensors of all controls, all this is provided by the program control module 19 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 9, механически связанные с аналоговыми органами управления 8 перемещаются и на их выходах формируются аналоговые напряжения, пропорциональные величине перемещения органов управления 8, Эти напряжения поступают на аналоговые входы устройства согласования 17, с помощью которого они преобразуются в численные значения переменных, пропорциональных положению органов управления 8. 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 18, 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 снижения качества моделирования автомобиля в процессе эксплуатации тренажера. Для руля нормирование осуществляется в диапазоне от -1 до+1.The trained driver acts in a certain way, depending on the task, on the controls. As a result, analog sensors 9, mechanically connected with analog controls 8 are moved and analog voltages proportional to the amount of movement of the controls 8 are formed at their outputs. These voltages are fed to the analog inputs of the matching device 17, with which they are converted into numerical values of the variables proportional to the position of the controls 8. Potentiometric sensors may be knocked down during operation; therefore, operation is monitored s of all the controls carried out and their calibration, if necessary. To do this, use calibration module 18, 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, the quality of vehicle modeling during the operation of the simulator is reduced. For the steering, rationing is carried out in the range from -1 to + 1.

Эти аналоговые переменные поступают через вторую группу входов модуля 15 моделирования движения машины на модуль моделирования 24 шасси автомобиля (см. фиг.3), а через третью группу входов на этот же модуль поступают переменные от дискретных датчиков 12 и от органов управления с переключающими элементами 10, которые обеспечивают полное моделирование управления автомобилем.These analog variables are supplied through the second group of inputs of the module 15 for modeling the movement of the car to the simulation module 24 of the car chassis (see Fig. 3), and through the third group of inputs to the same module, the variables from discrete sensors 12 and from the controls with switching elements 10 that 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 15 моделирования движения. В результате решения (интегрирования) дифференциальных уравнений вычисляются значения выходных переменных модели движения, основными 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 15 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 are:

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;

10. температура охлаждающей жидкости и давление масла двигателя;10. coolant temperature and engine oil pressure;

11. количество топлива в баке (баках);11. amount of fuel in the tank (s);

12. логические переменные обеспечивающие включение сигнальных лампочек на панели приборов 4.12. Boolean variables enabling the inclusion of signal lights on the instrument panel 4.

Для обеспечения изменения сопротивления качению колес и изменения сцепления колес с грунтом при выезде каждого колеса на другой грунт в модуле 15 используются два дополнительных модуля: модуль 26 вычисления текущих координат шасси и модуль 27 определения параметров дорожно-грунтовых условий (ДГУ) под каждым колесом. На группе выходов модуля 26 формируются координаты, описывающие пространственное положение шасси автомобиля, эти переменные с помощью модуля 31 (фиг.4) управляют положением виртуальных камер 34 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 16 поступают на четвертую группу входов модуля 15 моделирования движения, в 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 module 15, two additional modules are used: module 26 for calculating the current coordinates of the chassis and module 27 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 26; these variables, using module 31 (Fig. 4), control the position of virtual cameras 34 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 16 go to the fourth group of inputs of module 15 of motion simulation, in

котором в модуле 27 определяются значения коэффициентов сопротивления и сцепления под каждым колесом в зависимости от типа грунта (например, асфальт, песок, луг, и т.д.). В этом же модуле определяется и высота моделируемой поверхности местности, необходимой для моделирования колебаний машины.which in module 27 determines the values of the drag and adhesion coefficients under each wheel depending on the type of soil (for example, asphalt, sand, meadow, etc.). 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 имитации шума двигателя 14, который в совокупности с формирователем 13 (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 7), установленные на рабочее места водителя 6, 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 simulation module of engine 14, which together with driver 13 (sound card) converts the digital code into an audio 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 7) installed on the driver’s workplace 6, engine noise, depending on the mode of operation of the simulated machine.

Программный модуль имитации шума двигателя 14 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 15 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 for simulating the noise of the engine 14 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 15, 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 15 с помощью модуля 25 взаимодействия шасси с грунтом, затем в модуле 26 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 15 моделирования движения, поступают на первую группу входов блока 16 имитации визуальной обстановки. Эти переменные управляют положением виртуальных камер на моделируемой местности. Местность воспроизводится программным способом с помощью 30 графики.The output variables 5–9 characterize the parameters of the car’s movement on the ground, they are formed in block 15 using the chassis-soil interaction module 25, then the current (at each moment of time) coordinates of the chassis’s movement in all degrees of freedom are calculated in module 26. Such variables can, for example, be calculated using guide cosines. Then they through the first group of outputs of the module 15 simulation of motion, go to the first group of inputs of the block 16 simulate visual environment. These variables control the position of the virtual cameras on the simulated terrain. The terrain is reproduced programmatically using 30 graphics.

Вариантов исполнения блока 16 имитации визуальной обстановки известно довольно много, их можно видеть практически во всех компьютерных играх, в которых используется There are quite a lot of options for the execution of block 16 for simulating the visual environment, they can be seen in almost all computer games in which

30 графика. Как вариант исполнения блока 16 имитации визуальной информации в совокупности с устройством отображения визуальной информации 1, представлен на фиг.4.30 graphics. As an embodiment of the visual information simulation unit 16 in conjunction with the visual information display device 1, is shown in FIG. 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 “mounted 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 31 управления видеокамерами управляет положением основных 34 видеокамер и камер боковых зеркал 37 заднего вида.The camcorder control unit 31 controls the position of the main 34 camcorders and rear view mirror side cameras 37.

Эти камеры совместно с модулем 33 интерфейсов программы (программно) и формирователями 28, 29 и 30 сигналов видео изображения (аппаратно) обеспечивают на выходах последних сигналов видеоизображения. Эти сигналы обеспечивают отображение на мониторах (устройства 1, 3 и 5 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 33 of the program interfaces (software) and the formers 28, 29 and 30 of the video image signals (hardware) provide the outputs of the latest video signals. These signals provide the display on monitors (devices 1, 3 and 5 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.

Для обеспечения работы панели приборов 4 автомобиля используются выходные переменные модуля 15 модели движения машины, указанные в п.2, 5, 10-12. Эти переменные через третью группу выходов модуля 15 поступают на первый вход устройства согласования 17, где они преобразуются в аналоговые (третья группа выходов) и дискретные (четвертая группа выходов) напряжения. Эти напряжения поступают соответственно на аналоговые и дискретные входы блока приводов приборов и устройства управления сигнальными лампочками 2, в котором преобразуются к виду, необходимому для управления приборами и сигнальными лампочками панели приборов 4. На панели приборов 4, как указано выше, присутствуют кнопки и переключатели, необходимые для управления узлами и агрегатами автомобиля. Выходы этих переключающих элементов соединены с дискретной группой входов устройства согласования 17, с помощью которого сигналы с переключающих элементов преобразуются в переменные, необходимые для работы модуля моделирования движения машины 15.To ensure the operation of the dashboard 4 of the car, the output variables of the module 15 of the car’s motion model are used, as indicated in clauses 2, 5, 10-12. These variables through the third group of outputs of module 15 are fed to the first input of the matching device 17, where they are converted to analog (third group of outputs) and discrete (fourth group of outputs) voltages. These voltages are respectively supplied to the analog and digital inputs of the instrument drive unit and the signal lamp control device 2, in which they are converted to the form necessary for controlling the devices and signal lamps of the instrument panel 4. On the instrument panel 4, as indicated above, there are buttons and switches, necessary to control the components and assemblies of the car. The outputs of these switching elements are connected to a discrete group of inputs of the matching device 17, with which the signals from the switching elements are converted into variables necessary for the operation of the motion simulation module of the machine 15.

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 containing 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 group of outputs of which is connected to the group of inputs of the shaper of sound signals, group the outputs of which are 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 group of outputs a module for simulating the movement of a machine, the second group of outputs of which is connected to a group of inputs of a module for simulating noise, and the first group of outputs of a block for simulating a visual environment is connected to a group of inputs of a device for displaying visual information, the program control module, the first, second, and third groups of outputs of which are respectively connected to the first the 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 simulating the movement of the machine, the second and third the input groups 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 of 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 of the visual observational simulation unit tanovka, outputs of the analog 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 dashboard, a drive unit of devices and a signal control device lights, visual information display device left and visual information display device right, input groups which are respectively connected to the third and fourth groups of outputs of the visual simulation unit, the third and fourth groups of outputs of the matching device are connected respectively to the analog and discrete groups of inputs of the drive unit of devices and the control device for signal lamps, the analog and discrete groups of outputs of which are connected to analog and discrete groups inputs of the instrument panel, and the group of outputs of the latter is connected to the discrete inputs of the matching device, the third group of outputs of the mode To simulate the movement of the machine, it is connected to the first group of inputs of the matching device.