專利名稱：：快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及汽車模擬駕駛
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及模擬駕駛系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前市場上現(xiàn)有的模擬駕駛系統(tǒng)多采用自行設(shè)計的駕駛器外殼、駕駛艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用了部分實車的部件，顯示場景為普通二維顯示。這種模擬駕駛器在實際使用過程中，往往反映出駕駛手感不佳、模擬器駕駛與實車駕駛存在較大的差異、模擬效果不夠理想等問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、車載顯示模塊、主控模塊，其中-所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個傳感器和與所述傳感器相連接的可編程邏輯控制器，所述傳感器用于捕獲實車的動作，所述PLC獲取各傳感器的狀態(tài)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的數(shù)據(jù)并存儲；所述主控模塊，包括系統(tǒng)平臺模塊和與系統(tǒng)平臺模塊通訊連接的數(shù)據(jù)處理模塊和圖形引擎模塊、數(shù)據(jù)庫模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述可編程邏輯控制器通訊連接，用于讀取和處理所述存儲的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行分類判別，分離出控制信號和傳感器數(shù)值，針對控制信號作相應(yīng)的顯示處理；對傳感器數(shù)值做數(shù)據(jù)處理，計算出車輛發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和應(yīng)該行駛的速度，并轉(zhuǎn)為控制場景變化的數(shù)據(jù)，交由所述圖形引擎模塊；所述圖形引擎模塊根據(jù)提供的數(shù)據(jù)實現(xiàn)場景的變化，同時獲取場景中已定義的事件，將這些事件告知系統(tǒng)平臺模塊，由其作相應(yīng)的處理，同時將最終的場景畫面做動態(tài)渲染并輸出；所述系統(tǒng)平臺模塊用于維護、處理和協(xié)調(diào)所述主控模塊中的各個模塊之間的數(shù)據(jù)交換和事件；所述數(shù)據(jù)庫模塊用于維護多種數(shù)據(jù)并記錄用戶的駕駛信息以及場景和車輛的配置參數(shù)；車載顯示模塊，包括投影機組件、背投幕組件、支架及遮光組件，所述投影機組件與所述圖形引擎模塊的輸出相連接，所述背投幕組件用于投影機組件輸出圖像顯示，所述支架及遮光組件用于固定背投幕組件和投影機組件，并將同定背投幕組件固定于實車的引擎蓋上。作為本發(fā)明的一種改進，所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的錯誤處理模塊，用于記錄及處理用戶駕駛過程中的錯誤，在相應(yīng)的界面中作提示或是場景中作處理。作為本發(fā)明的又一改進，所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的音效模塊，用于維護如場景音效、車輛控制音效、錯誤提示以及事件音效，音效的處理由所述系統(tǒng)平臺模塊響應(yīng)各個所述主控模塊中各個模塊的要求而進行。作為本發(fā)明的再一改進，所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的用戶界面模塊，用于與用戶進行交互，讓用戶方便選擇需要進行的模擬駕駛以及系統(tǒng)設(shè)定，所述系統(tǒng)平臺模塊根據(jù)用戶的設(shè)定而調(diào)用相應(yīng)的模塊。作為本發(fā)明的再一改進，所述多個傳感器中包括多個開關(guān)型傳感器和多個連續(xù)脈沖型傳感器，所述開關(guān)型傳感器用于捕獲實車的手制動、變速器、安全帶、車門的動作，實車中的點火開關(guān)、運行開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、喇叭、前照燈、雨刮器的控制電路與所述可編程邏輯控制器相連接，所述連續(xù)脈沖型傳感器用于采集方向盤、離合、油門、剎車的信號。作為本發(fā)明的再一改進，所述實車中的點火開關(guān)為一獨立安裝的開關(guān)。作為本發(fā)明的再一改進，在所述實車中的點火開關(guān)、運行開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、喇叭、前照燈、雨刮器的控制電路與所述可編程邏輯控制器之間還包括一虛實信號切換開關(guān)。本發(fā)明提供的快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，采用附加型改造方案，所有部件采用模塊化設(shè)計，數(shù)據(jù)采集模塊在實車上經(jīng)簡單安裝即可完成，而車載顯示模塊設(shè)計為快速拆裝式，可在短時間內(nèi)完成由實車到模擬器的轉(zhuǎn)變，或是從模擬器到實車的轉(zhuǎn)變。圖i為本發(fā)明快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式如圖1所示，一種快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、車載顯示模塊、主控模塊，其中所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個傳感器和與所述傳感器相連接的可編程邏輯控制器(PLC)，所述傳感器用于捕獲實車的動作，所述PLC獲取各傳感器的狀態(tài)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的數(shù)據(jù)并存儲；所述主控模塊，包括系統(tǒng)平臺模塊和與系統(tǒng)平臺模塊通訊連接的數(shù)據(jù)處理模塊和圖形引擎模塊、數(shù)據(jù)庫模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述可編程邏輯控制器(PLC)通訊連接，用于讀取和處理所述存儲的數(shù)據(jù)，并對這些該數(shù)據(jù)進行分類判別，分離出控制信號和傳感器數(shù)值，針對控制信號類，如點火、車門、前照燈、左右轉(zhuǎn)向燈等，作相應(yīng)的顯示處理；對傳感器數(shù)值類，如轉(zhuǎn)向數(shù)值、離合數(shù)值、油門數(shù)值，做數(shù)據(jù)處理，并轉(zhuǎn)為控制場景變化的數(shù)據(jù)，例如結(jié)合檔位信息、油門數(shù)據(jù)、離合數(shù)值、剎車狀態(tài)等，計算出車輛發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和應(yīng)該行駛的速度，并轉(zhuǎn)為控制場景變化的數(shù)據(jù)，并交由所述圖形引擎模塊；所述圖形引擎模塊根據(jù)提供的數(shù)據(jù)實現(xiàn)場景的變化，如加速、減速、轉(zhuǎn)向等，同時獲取場景中已定義的一些事件，例如碰撞、限速、紅綠燈事件等，將這些事件告知系統(tǒng)平臺模塊，由其作相應(yīng)的處理，同時將最終的場景畫面做動態(tài)渲染，并輸出；所述系統(tǒng)平臺模塊用于維護、處理和協(xié)調(diào)所述主控模塊中的各個模塊之間的數(shù)據(jù)交換和事件；所述數(shù)據(jù)庫模塊用于維護多種數(shù)據(jù)，例如用戶信息、車輛參數(shù)、道路數(shù)據(jù)、氣候參數(shù)等，并記錄用戶的駕駛信息以及場景和車輛的配置參數(shù)，例如分數(shù)、錯誤駕駛記錄等，車載顯示模塊，包括投影機組件、背投幕組件、支架及遮光組件，所述投影機組件與所述圖形引擎模塊的輸出相連接，所述背投幕組件用于投影機組件輸出圖像顯示，所述支架及遮光組件用于固定背投幕組件和投影機組件，并將固定背投幕組件固定于實車的引擎蓋上，駕駛者在駕駛室內(nèi)可以透過前窗玻璃看到場景畫面，畫面實時響應(yīng)操作者的動作。依據(jù)所需建立的場景，本實施例中選擇3DMAX作為場景主要的制作工具，虛擬現(xiàn)實造型語言(VirtualRealityModelingLanguage,VRML)作為內(nèi)嵌場景的控制語言編輯工具。其中，所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的錯誤處理模塊，用于記錄及處理用戶駕駛過程中的錯誤，并提示相應(yīng)的界面或是場景中的處理，讓駕駛著能在練習駕駛的過程中得到相應(yīng)的幫助和指導(dǎo)。其中，所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的音效模塊，用于維護如場景音效、車輛控制音效、錯誤提示以及事件音效，例如撞車、剎車等，音效的處理由所述系統(tǒng)平臺模塊響應(yīng)各個所述主控模塊中各個模塊的要求而進行。其中，所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的用戶界面模塊，用于與用戶進行交互，讓用戶方便選擇需要進行的模擬駕駛，例如道路的選擇、天氣的選擇，以及一些系統(tǒng)設(shè)定，根據(jù)用戶的需要告知所述系統(tǒng)平臺模塊調(diào)用相應(yīng)的模塊。由于駕駛場景是模擬駕駛系統(tǒng)的主要輸出和表現(xiàn)，駕駛場景的選擇和設(shè)計須符合駕駛培訓的教學要求，要能體現(xiàn)各種狀況下駕駛的特殊性。本實施例中主要選擇了五種道路條件城市道路、高速公路、鄉(xiāng)村道路、山區(qū)道路、考場道路，并選擇了五種天氣狀況晴天、雪天、雨天、夜晚、霧天，道路條件。依據(jù)2007[477]《中華人民共和國機動車駕駛員培訓教學大綱》的相關(guān)教學要求，模擬駕駛系統(tǒng)的信號采集項目如表1所示表1傳感器的采集信號<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由于采用了實車，其中的雨刮器、前照燈、啤a叭、點火開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈開關(guān)都可直接才用實車的信號，僅需簡單的線路改造即可。從表i可以看出，傳感器類型主要分為兩類開關(guān)型和連續(xù)脈沖型。其中，所述多個傳感器中包括多個開關(guān)型傳感器和4個連續(xù)脈沖型傳感器，所述開關(guān)型傳感器用于捕獲實車的手制動、變速器、安全帶、車門的動作，實車中的點火開關(guān)、運行開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、喇叭、前照燈、雨刮器的控制電路與所述可編程邏輯控制器相連接，即實車中的點火開關(guān)、運行開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、喇叭、前照燈、雨刮器的開關(guān)信號可直接從實車的控制電路中獲取。所述4個連續(xù)脈沖型傳感器分別用于釆集方向盤、離合、油門、剎車四項信號。進一步地，在所述實車中的點火開關(guān)、運行開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、喇叭、前照燈、雨刮器的控制電路與所述可編程邏輯控制器之間還包括一虛實信號切換開關(guān)。以便在實車信號和模擬駕駛信號之間切換。為提高模擬駕駛系統(tǒng)的安全性，所述實車屮的點火開關(guān)為一獨立安裝的開關(guān)。該開關(guān)可以采用與實車相同的規(guī)格，以模擬實車啟動和行駛的狀態(tài)。圖2為數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)示意圖，圖中共包含了以下七大塊內(nèi)容(1)檔位控制傳感器組，包含前進檔五個，倒檔一個，共六個開關(guān)信號傳感器；(2)實車傳感器組，包含前照燈、手剎、喇叭、點火、啟動、左轉(zhuǎn)向燈、右轉(zhuǎn)向燈、雨刮高速、雨刮低速，共九個開關(guān)信號傳感器；(3)其它傳感器，車門、安全帶，共兩個開關(guān)信號傳感器；(4)主控設(shè)備傳感器組，包含剎車、油門、離合、方向盤，共四個光柵增量式編碼器；(5)系統(tǒng)控制開關(guān)，包含復(fù)位、返回，共兩個開關(guān)信號傳感器；(6)電源，直流電源，輸入交流220V，輸出直流24V，供可編程邏輯控制器使用；(7)可編程控制器(臺達DVP-MEH)，具有32out/32in接口。權(quán)利要求1、一種快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集模塊、車載顯示模塊、主控模塊，其中所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個傳感器和與所述傳感器相連接的可編程邏輯控制器，所述傳感器用于捕獲實車的動作，所述可編程邏輯控制器獲取各傳感器的狀態(tài)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的數(shù)據(jù)并存儲；所述主控模塊，包括系統(tǒng)平臺模塊和與系統(tǒng)平臺模塊通訊連接的數(shù)據(jù)處理模塊和圖形引擎模塊、數(shù)據(jù)庫模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述可編程邏輯控制器通訊連接，用于讀取和處理所述存儲的數(shù)據(jù)，并對這些該數(shù)據(jù)進行分類判別，分離出控制信號和傳感器數(shù)值，針對控制信號作相應(yīng)的顯示處理；對傳感器數(shù)值做數(shù)據(jù)處理，計算出車輛發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和應(yīng)該行駛的速度，并轉(zhuǎn)為控制場景變化的數(shù)據(jù)，交由所述圖形引擎模塊；所述圖形引擎模塊根據(jù)提供的數(shù)據(jù)實現(xiàn)場景的變化，同時獲取場景中已定義的事件，將這些事件告知系統(tǒng)平臺模塊，由其作相應(yīng)的處理，同時將最終的場景畫面做動態(tài)渲染并輸出；所述系統(tǒng)平臺模塊用于維護、處理和協(xié)調(diào)所述主控模塊中的各個模塊之間的數(shù)據(jù)交換和事件；所述數(shù)據(jù)庫模塊用于維護多種數(shù)據(jù)并記錄用戶的駕駛信息以及場景和車輛的配置參數(shù)；車載顯示模塊，包括投影機組件、背投幕組件、支架及遮光組件，所述投影機組件與所述圖形引擎模塊的輸出相連接，所述背投幕組件用于投影機組件輸出圖像顯示，所述支架及遮光組件用于固定背投幕組件和投影機組件，并將固定背投幕組件固定于實車的引擎蓋上。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的錯誤處理模塊，用于記錄及處理用戶駕駛過程中的錯誤，并提示相應(yīng)的界面或是場景中的處理。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的音效模塊，用于維護如場景音效、車輛控制音效、錯誤提示以及事件音效，音效的處理由所述系統(tǒng)平臺模塊響應(yīng)各個所述主控模塊中各個模塊的要求而進行。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述主控模塊中還包括與所述系統(tǒng)平臺模塊相連接的用戶界面模塊，用于與用戶進行交互，讓用戶方便選擇需要進行的模擬駕駛以及系統(tǒng)設(shè)定，所述系統(tǒng)平臺模塊根據(jù)用戶的設(shè)定而調(diào)用相應(yīng)的模塊。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述多個傳感器中包括多個開關(guān)型傳感器和多個連續(xù)脈沖型傳感器，所述開關(guān)型傳感器用于捕獲實車的手制動、變速器、安全帶、車門的動作，實車中的點火開關(guān)、運行開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、喇叭、前照燈、雨刮器的控制電路與所述可編程邏輯控制器相連接，所述連續(xù)脈沖型傳感器用于采集方向盤、離合、油門、剎車的信號。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于所述實車中的點火開關(guān)為一獨立安裝的開關(guān)。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，其特征在于在所述實車中的點火開關(guān)、運行開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈、魄J叭、前照燈、雨刮器的控制電路與所述可編程邏輯控制器之間還包括一虛實信號切換開關(guān)。全文摘要一種快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、車載顯示模塊、主控模塊，其中所述數(shù)據(jù)采集模塊包括多個傳感器和與所述傳感器相連接的可編程邏輯控制器，用于捕獲實車的動作并轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的數(shù)據(jù)并存儲；所述主控模塊，包括系統(tǒng)平臺模塊和與系統(tǒng)平臺模塊通訊連接的數(shù)據(jù)處理模塊和圖形引擎模塊、數(shù)據(jù)庫模塊。本發(fā)明提供的快速可拆裝式虛實兩用模擬駕駛系統(tǒng)，采用附加型改造方案，所有部件采用模塊化設(shè)計，數(shù)據(jù)采集模塊在實車上經(jīng)簡單安裝即可完成，而車載顯示模塊設(shè)計為快速拆裝式，可在短時間內(nèi)完成實車與模擬器之間的功能轉(zhuǎn)換。文檔編號G09B9/042GK101419757SQ200810038739公開日2009年4月29日申請日期2008年6月10日優(yōu)先權(quán)日2008年6月10日發(fā)明者佳劉,吳翔宇,張輝輝,杜寶江申請人:上海滬江虛擬制造技術(shù)有限公司