驾驶模拟系统

驾驶模拟系统（精选九篇）

驾驶模拟系统 篇1

MATLAB是比较流行的三大数学软件之一。它在数学应用类软件中数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其它编程语言的程序等, 主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵, 它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似, 故用MATLAB来解算问题要比用C, FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多, 并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点, 使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C, FORTRAN, C++, JAVA的支持。可以直接调用, 用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。本文主要阐述MATLAB结合vc++可视化编程软件开发驾驶模拟控制系统。

1 MATLAB与VC++接口配置

在VC环境中编写应用程序界面调用加载MATLAB动态链接库, 实现两者合作开发应用程序。该种方法的配置步骤:

1) 首先在MATLAB命令提示符下输入mbuild-setup命令, 选择visual C++6.0编译器完成编译器设置;

2) 设定头文件和库文件路径。在VC++环境设置包含文件, 将MATLAB6.5中的msvc++6.0添加进去。然后以同样的方法添加MATLAB6.5的包含文件;

3) 设置编译连接选项。在VC++环境菜单栏中选择Project->setting, 然后选择link选项卡, 在object/library modules栏中添加mclmcrrt.lib libtest.lib;选择General选项卡, 在Microsoft Foundation Classes栏中选择Use MFC in a Shared Library。

2 程序结构及功能简介

模拟控制系统是以仿真的方法实现各种功能, 这也是目前国内汽车生产研究的普遍方法, 同时仿真的结果也为驾驶员提供十分接近于现实中的训练效果。模拟控制系统利用计算机的计算功能和可视化手段模拟驾驶的动态特性, 从而解决驾驶员直接操作实体可能造成的事故和不必要的损失

3 模拟控制系统实现

完成MATLAB与VC++接口环境配置后, 就可以按照以上步骤实现驾驶类功能函数的实现。

1) 在MATLAB环境下编写油门控制函数, 假定该M文件为increase.m, 作用是控制油门的大小。程序如下:double CDriveMode::Youmen (void) ∥油门转换检测函数

2) 利用mcc-t-W lib:increaseDLL-T link:lib increaselibmmfile mlib编译命令将increase.m文件编译成C代码。将生成后的increaseDLL.dl, l increaseDLL.h, increaseDLL.lib文件拷贝到VC++6.0所在的工程目录下。

3) 对increaseDLL.h进行一些修改, 在#ifdef__cplusplus与#endif之间加入‘extern"C"{’, 在#ifdef__cplusplus与#en-dif之间加入‘}’。

4) 在VC++6.0工程中引入头文件:#include"in-creaseDLL h"。

5) 在工程→添加工程→Files中添加increaseDLL.h和increaseDLL.cpp。

6) 在工程→Project Settings→Link→General→对象/库模块中添加increaseDLL.lib。

7) 在构造函数中加入increaseDLLInitialize () ;初始化由M文件编译过来的动态链接库。在析构函数中加入increaseDLLTerminate () ;释放系统资源。

4 结论

本文在软件开发过程中, 采用基于MCC接口编程方法实现vc++与MATLAB结合, 具有实现简单、执行效率高的特点, 是开发接口程序的有效方法。可以为工程程序的开发提供很好的技术支持。

摘要：本文在介绍了VC++与MATLAB编程方法的基础上, 开发了驾驶模拟控制系统仿真实例, 详细描述了其具体的实现过程。

关键词：VC++,MATLAB,驾驶模拟,控制系统

参考文献

[1]孙鑫.精通VisualC++深入详解[M].北京:电子工业出版社, 2006.

浅析智能模拟驾驶系统的使用论文 篇2

摘要：本文简述了高中创新教育的一种新型教育方式，学校通过开设丰富多样的选修课，使学生们按照自己的兴趣和志向进行选择学习。本文以智能模拟驾驶系统的学习为媒介，介绍了模拟驾驶系统的学习步骤和方法，在较短的时间内就能看到学习成果，极大地激励了学生的学习兴趣，达到寓教于乐的教学目的，形成鲜明的创新人才培养体系。

关键词：高中;创新教育;选修课;模拟驾驶器

一、前言

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(―)》中着重提出：拔尖创新型人才的培养任务不只是大学教育的任务，基础教育一样承担着培养拔尖的创新型人才的重任。普通高中教育承接了高等教育和基础教育，起着承前启后的作用，不仅具有基础教育的基础性，也具有高等教育的多样性，而且高中阶段的学生思维非常活跃，所以高中阶段是学生们由感性思考走进理性思考的入门期。在这个教育黄金时期，只要有良好的学习环境、学习的平台，高中生们一定能充分挖掘自身潜能，形成良好的、可持续的学习习惯，打下坚实的知识和生活基础。我们学校也积极探索普通高中培养创新人才的长效机制，经过多年的摸索和努力，形成了特色鲜明的创新人才培养体系。学校为我们创造了舒适的学习环境，选用了先进的学习和实训设备，提供了平等的学习机会，使每个学生都有成为创新人才的希望。学校高瞻远瞩地设立了多学科的选修课，除了传统的球类和艺术类选修课，还新开设了机器人技术、智能汽车驾驶系统、服装设计、茶艺等课程。这些选修课紧跟社会和时代的发展，符合生活和社会需要，为学生们学得一技之长提供了有效途径。也使学生在全面发展的基础上形成了自己的个人特色。所有课程的学习如果能基于学习者的个人兴趣和志向，这样的学习才更具动力。培养出来的学子们也就不再是“书呆子”，而是兼具职业技能的“多面手”。面对这么多具有诱惑力的选修课时，因为喜欢车，所以我毫不犹豫地选择了《模拟驾驶系统的学习》科目。最新汽车模拟驾驶系统采用了电脑仿真界面，使教学具有了三维的立体性以及真实性。在学习的过程中，不仅仅是学习驾驶技术，还包括学习文明行车、规范驾驶以及职业道德等多方面的内容，其中最重要的内容就是安全意识的养成。模拟驾驶系统可以比较完整地、逼真地模拟出各种路况、交通环境、操作显示、行人动态、事故案例、违章操作、报警系统等，使得学生们像亲临现场一样。可以在模拟系统上进行多次反复操作，有利于将汽车驾驶理论应用于实践，做到学以致用，学做合一，讲练结合。我们选修课的课时比较少，基本上是“老师领进门，修行在个人”，通过学习，基本掌握了系统的使用方法。

二、实验室概况

模拟驾驶系统实验室设置了多个工位，可供多位同学一起学习，实验室一角如右图。

三、对车辆部件及各仪表的了解学习

首先，学生们需要了解车辆的各个部件以及其功能，如方向盘、变速杆、油门、刹车、离合器、手制动等。同时，我们需要掌握方向盘的运用以及变速杆的操作方法。等我们基本理解之后，老师就让我们自己开始练习打方向和换档，老师会在边上指导，尤其会不断强调，不能眼睛看着方向盘和变速杆，为今后的训练打下正确的基础。还有就是要了解车辆上的所有的机件、大灯的位置、双跳灯、空调、雨刮器、变光开关、手刹以及最基本的仪表等。

四、油门踏板、离合器、制动踏板的学习

离合器踏板的操作方法是：左脚前脚掌踩在离合器踏板上，以踝关节和膝关节的配合屈伸做压下或松开的动作。踩离合器踏板的要求是，脚踏下以后不得将脚跟部靠在驾驶室的底板上，要养成良好的驾驶习惯，以免影响今后驾驶各类型车辆的适应能力，这是做到平稳起步的关键。在训练中凭车身抖动的感觉可帮助我们体会和判断“联动”。油门踏板的操控方法是：在操作油门踏板的时候，要将右脚跟部靠在驾驶室的底板上作为支撑点，前脚掌轻轻地踩在油门踏板上，用踝关节的屈伸使踏板踏下或放松。油门踏板被踏下时，发动机的转速就加快，反之就转速下降。踏下和放松油门踏板时用力要柔和，做到“缓抬、轻踏”。制动踏板的操作方法：操纵制动踏板时，应双手握稳方向盘，将腰紧靠在座位的后背，右脚的跟总靠在驾驶室底板上，作为活动支承点，以踝关节的伸屈为主，操作制动踏板的踏下和放松。要记牢固的是左脚离合器、右脚踩刹车和油门。使用制动踏板时要结合车速以及道路情况，合理地控制制动力，按照“轻―重―轻”原则，一次制动成功。在制动过程中，会有一个力度的修正过程，就要按“重前、修后”的.要领来进行调整。

五、变速杆的握法以及操作方法

变速杆的操作方法是：将右手手掌心轻贴住球头，五指向下，自然地握住球头，手掌可以根据不同档位需要做适当的转动。转动时以手腕、肘关节的力量为主，辅以肩关节的力量，准确地脱出或挂入某一档位。右手在操控变速杆时，两眼要平视前方，左手要控制好方向盘，右脚松抬油门踏板的同时，左脚也要踩下离合器踏板，然后推入或拉出变速杆。不能强拉和硬推变速杆。

六、方向盘的握法及运用

方向盘的握法：四指从方向盘的外侧握向内侧，大拇指自然地伸直，自然贴在盘缘的内上沿。握持的位置：左手握在9时位，右手握在3时位，操纵方向盘时一手拉动、一手辅助推送。例如要右转弯时，左手推方向到3时，如果方向还不够，右手就接到1时，左手要立即返回9时，随时准备好左右运用方向。左转弯则反之。

七、正反库、移库学习

正反库的学习是需要我们记忆很多点位的一个过程，是一个需要手、眼、脚同时协调的过程，正库熟练了学反库，正反库都熟练了再移库，循序渐进。一开始学正反库的时候，可以先上车看清点位并记住，然后，再次将车移至下一点位，如此反复教学，直至我们可以自行练习。尽量地控制打方向的快慢的节奏，也就是力气大的要慢慢地来，力气小的和女生要注意打快方向。如果正是快慢相差很大的话，而一时也改变不好的话就是要修正点的位置，也就是看到点的打方向的时机，力气大的、方向打得快的学生就念了1、2再打，反之，力气小的和女生呢，在看到点的前一秒就可以开始打方向了。老生常谈的车辆的移动速度，也就是学生们控制车辆的能力。能不能稳定地慢下来而不中停，要求学员完美控制离合器，要慢得下来，绝对禁止踩油门。

八、上坡停车、起步练习

在结束了入库和出库的学习以后，我们就开始在路面上跑车了。这个阶段的学习我们主要是根据感觉和视觉来及时判断坡道的陡坦、长、短、路宽等情况，结合判断结果来采取正确的操作方法，达到控制车辆的平稳起步和停车。上坡时转向要正确，换档要迅速，方向、制动和离合器三者的配合要准确协调。在听到“上坡定点停车”的命令以后，马上打右转向灯，向场地的右侧靠;在将要到达路边时，方向向左边回半小圈，然后迅速向右回正，使车的右侧和路边能保持平行，并且距离在30CM以内(以前方停车点的白线作参照物，不得越过白线);距离在30~50厘米内扣20分，超过50厘米打掉)。在反复练习好这些基本技能以后，老师会选择路段让我们在路面试驾。首先老师会在他的教学系统里给我们选择教学科目、重置训练记录、选择训练的路况难易程度，让我们进行训练。老师的教学系统截图如下：在训练结束的时候，老师会根据训练图中学生们的表现，打出成绩。

九、结束语

驾驶模拟系统 篇3

目前, 我国列车模拟驾驶系统主要存在的问题有［1，2］:

( 1) 缺少有效的运行控制策略, 无法在满足教学培训的同时也满足工程分析的要求。

( 2) 无法实现同一区间多列列车的前后追踪运行。

( 3) 大多数列车模拟驾驶系统只能实现单列车的独立运行, 无法实现联锁系统和列控中心 ( 或无线闭塞中心) 对列车运行的控制。

本文着重探讨了列车牵引力学条件下的列车运行问题, 建立了多质点列车动力学仿真模型; 并采用改进的混合控制策略, 完成列车的节能运行控制。 模型具有分析列车不同线路条件和不同编组条件下的运行性能和运行效率的功能, 主要用于教学培训和演示; 同时, 由于采用准确的列车动力学模型, 系统可用于优化列车编组, 提高线路运行效率和优化列车速度控制的可行性分析研究中。

1系统框架

列车模拟驾驶系统总体结构, 如图1所示, 由操作仿真模块、动力学仿真模块、视景仿真模块、音响仿真模块、运动仿真模块、仿真结果输出模块、操作评价模块和数据管理模块构成。其中操作仿真模块是学员与列车模拟驾驶系统交互的主要通道; 动力学仿真模块是系统的核心, 采用多质点动力学模型, 完成对仿真列车速度的控制; 视景仿真模块、音响仿真模块和运动仿真模块使系统的表现形式更加接近现实, 采用的VR虚拟现实技术, 提高系统的真实感。

2列车多质点模型的建立

2. 1多质点模型的理论基础

牵引计算模型多种多样, 大体上分为单质点模型和多质点模型。单质点模型是将列车简化为一个刚性质点, 进行受力分析, 很大程度地简化了受力计算; 但由于是将列车视为单个的刚性质点, 忽略了列车长度, 也不考虑列车车辆间相互作用力。当列车跨越变坡点或变曲率点时, 列车受力是瞬时变化的, 这种简化较大地偏离了列车实体属性, 不能反映出列车间的纵向力的变化。当列车经过变坡点或变曲率点时, 模型计算的受力分析与实际差距较大, 为了修正单质点模型的不足, 多质点模型应运而生［3，4］。

多质点模型是将机车和每节车辆分别简化为一个质点, 构成一个质点链, 能够反映出列车长度和编组对受力和牵引运行的影响。多质点模型在列车运行过程中可以单独计算车辆间的纵向力, 并在列车经过变坡点和变曲率点时, 使其受力变化呈现渐变过程; 但传统的多质点模型以长度为量度, 将整个列车的质量平均化, 无法满足不同车辆混合编组条件下的牵引计算。

2. 2改进的多质点模型

本文中多质点动力学模型与线路信息相结合, 在线路上设置标记点记录线路信息, 将列车简化为一个个相连接的质点, 每个质点在经过标记点时可接收标记点记录的线路信息, 再将接收到的线路信息传给牵引计算模块, 控制列车的运行速度。

如图2, 在一段模拟线路AD上有A、B、C、D四个标记点分别记录AB、BC、CD及以后路段的线路信息, 列车运行过程中, 在经过B和C两个变坡标记点处分别读取BC和CD段线路信息 ( 坡度、曲度、 隧道等) , 即当车辆K1经过B点时, 接收BC段的线路信息, 并将接收的信息传输给牵引计算模块, 随后K2、K3, …, Kn将重复K1的操作。当K1经过C点时, K1记录的原线路信息被刷新, 从而准确地反应每一辆车在不同线路运行过程中所产生的不同的附加阻力, 从而使计算更加精确。

每辆车在通过标记点 ( 记录下一段线路数据的点) 时都会接收到下一段线路所包含的坡度、曲率等数据, 其数据流程如图3所示, 通过这种方法真正地将每一车辆看成一个刚性质点, 从而组成质点链, 实现多质点模型的建立, 更加精确地反应列车每辆车运行中的受力状态, 则第n辆机车或车辆附加阻力W'n为［5，6］

式 ( 1) 中, Pn为第n辆机车或车辆的质量 ( t) ; in为第n辆机车或车辆所在坡道的坡度值 ( ‰) , 上坡为正, 下坡为负; Rn为第n辆机车或车辆所在曲线的半径; Ls为第n辆机车或车辆所在隧道的长度。

第n辆机车或车辆所受合力Fn为

式 ( 2) 中, an是第n辆车的运行加速度; γ 是转动惯量; Fnq是其前车钩拉力; Fnh是其后车钩拉力; Wn是所受的基本阻力; Bn是制动力。

速度v和位移S的计算:

式中, Δt为计算步长, Δt取值越小, 计算越精确。 但考虑到计算量取 Δt = 0. 001 s。

2. 3运行控制策略

在列车模拟驾驶系统中, 控制列车运行采用什么样的控制策略至关重要, 传统的列车运行控制策略主要有节能控制策略、节时控制策略和混合控制策略。节能控制策略其控制原理如图4 ( a) 所示, 主要依靠惰行, 减少制动中的能量损耗从而达到节能的效果, 但其运行速度较慢, 严重影响区间的通过效率; 节时控制策略如图4 ( b) 所示, 主要依靠牵引电机的不断运转, 使列车速度保持在最大允许速度运行, 但能量的损耗较大, 其优点在于提高线路的通过率, 缩短运行时间［7］。传统的混合控制策略如图4 ( c) 所示, 是对牵引、惰行、制动的组合, 虽然在一定程度上兼顾了节能和节时, 但对于列车的长距离不间断运行时, 其节能效果有限。以上三种运行控制策略都不能很好地兼顾列车运行的经济性［8］。

为了使模拟驾驶系统有更好的通用性, 更好的兼顾节能和节时性能, 提高列车运行的经济性, 本系统中加入了改进的混合控制策略, 其控制原理如图4 ( d) 所示, 主要是将传统的控制策略的速度保持过程改为加速和惰行的过程, 在维持一个较高速度水平的同时, 达到节能的效果。

改进的混合控制策略是既考虑列车运行速度, 保证列车持续地高速运行, 尽可能地发挥列车牵引和制动的能力, 以缩短运行时间, 又兼顾其经济性, 即在加速阶段以最大牵引力加速, 在中间阶段采用加速和惰行交替转换的运行模式, 以减少能耗。

混合控制策略其核心是确定牵引、惰行和制动的起点和终点。启动后, 如图5所示, 速度vi以步长 Δt迭代增加, 但当接近线路限速vxs时, 由于不一定能够完全拟合, 即速度可能直接跨过vi= vxs, 跳跃惰行过程, 从牵引运行直接进入制动, 这并不符合节能的要求。所以, 设置vg上限转换速度, 使其与线路限速vxs构成速度接近区 ε, 当速度vi进入这一区域时, 由牵引转换为惰行, 而避免了频繁地启动制动。速度接近区 ε 大小应该满足式 ( 5) 。

在迭代过程中, 为了防止vi≤ vg, 而再次以 Δ 为步长迭代后速度vi +1≥ vxs, 取 ε = amaxΔt ( amax为最大牵引力下的加速度) 。

如图6所示, 列车启动后, 以最大牵引力加速运行。当vg≤ vi< vxs时, 结束牵引, 由牵引工况转换为惰行工况开始减速运行; 但如果列车在长大下坡道运行时, 其加速度ai有可能大于0, 则此时列车并非减速, 而是加速运行, 所以在惰行工况下迭代时应判断其加速度ai。当vi≤ vd时, 结束惰行, 由惰行工况转换为牵引工况; 如果vi≥ vxs时, 列车开始采用常用制动模式制动。

3模拟仿真验证

3. 1混合控制策略的节能性能验证

在此, 对传统的混合控制策略的节能性能和改进的混合控制策略的节能性能进行比较。由于两种控制策略只有在中间过程中其运行控制不同, 所以只对中间过程的运行做一对比。

采用一条6 km长的平直线路作为验证线路, 通过选用相同的运行线路和运行距离来确保计算能耗的可对比性, 采用HX3DB型电力机车模型, 牵引重量设置为2 000 t, 验证其节能效果。设置模拟列车初始速度为70 km/h, 最高运行速度为80 km/h, 即在传统的混合控制策略中, 当模拟列车速度从启动70 km / h的速度, 加速到80 km / h并以此速度保持运行; 而在改进的混合控制策略中, 模拟列车速度从70 km / h加速到80 km / h时由牵引转换为惰行, 当速度减速到70 km/h时再次重复其加速—惰行过程。

通过对图7 ( a) 和图7 ( b) 对比, 可看出改进的混合控制策略其节能效果明显优于传统的混合控制策略。结合表1看到, 传统的混合控制策略总能耗为144. 36 k W·h, 改进的混合控制策略的总能耗为91. 3 k W·h, 比前者节能53. 06 k W · h, 减少能耗36. 75% , 节能效果明显, 而其耗时仅比前者多0. 21 min。由此可看出, 改进的控制策略优于传统的控制策略, 具有更好的经济适用性。

3. 2改进的混合控制策略运行仿真

系统采用一条模拟线路进行运行仿真试验, 线路数据如表2所示, 线路长度14 500 m, 线路中包括了上、下坡以及曲线, 由于其模拟的是非高速列车运行, 所以隧道阻力可以忽略, 在此线路中没有设置隧道。采用HX3DB型电力机车牵引, 编组为滚动轴承重货车25辆, 牵引重量设置为2 000 t, 进行模拟牵引运行, 列车运行速度控制曲线如图7所示, V-S曲线反映列车不同工况下的运行情况, 开始列车加速运行, 在接近此区段的限速后, 其运行工况由牵引工况转换为惰行工况, 当速度小于或等于此线路限速下的转换速度时`, 再由惰行转换为牵引状态运行, 而在14 500 m处开始采用常用制动模式制动, 直到列车停车。在仿真过程中, 列车运行速度控制曲线平滑, 无速度跳变。模拟列车运行三维仿真试验, 如图9所示, 在仿真过程中, 三维仿真实体列车运行速平稳, 没有明显的纵向晃动, 符合其培训和工程分析的要求。

4结论

本文以多质点动力学模型为基础, 构建了列车仿真模型, 实现了列车模拟驾驶动力系统的构架, 采用改进的混合控制策略, 控制模拟列车的运行, 并通过其在一段模拟线路上的运行进行仿真验证, 证明了以改进的多质点模型为基础构建的基于改进的混合控制策略的列车模拟驾驶系统, 能够较大程度地减少能耗, 节约成本, 具有更好的经济适用性, 并能够更好地完成对列车速度的控制, 基本实现列车速度控制的实体再现, 使模拟驾驶系统更加贴近实际, 具有较强的实用价值。

参考文献

[1] 毛保华, 何天键, 袁振洲, 等.通用列车运行模拟软件系统研究.铁道学报, 2000;22 (1) :1—6

[2] 刘云.列车运行仿真系统的软件设计.北方交通大学学报, 1995;3:20—24

[3] 朱晓敏, 徐振华.基于单质点模型的城市轨道交通列车动力学仿真.铁道学报, 2011;33 (6) :14—19

[4] 马大炜, 康熊, 王成国, 等.关于列车牵引计算的研究.中国铁路, 2001;9:15—20

[5] 颜保凡, 郭垂江, 廖勇.列车运行时分力学模型的建立仿真.铁道运输与经济, 2010;32 (11) :90—94

[6] TB/T 1407—1998, 列车牵引计算规程

[7] 孙中央.列车牵引计算规程实用教程.北京:中国铁道出版社, 1999

模拟驾驶总结专题 篇4

两周的模拟驾驶眨眼间就过去了，曾经总以为自己学习的理论知识是纸上弹兵，但在这次模拟驾驶的中我深深的发现没有掌握系统完善的理论知识，在实践的过程中将会艰难曲折。课堂上我们学习的有关驾驶的方法和驾驶时遇到的故障处理都以为自己掌握的比较清楚，可动起手来发现并不是那么容易“事非经过才知难”，在模拟驾驶的过程里我发现了自己原以为懂了的知识其实并不熟练；以为比较简单的手动操作突然变的复杂了起来；平时耳熟能详的故障处理起来并完全符合操作手册。这一切都告诉我需要认真对待这次来之不易的模拟驾驶！

第一周，邓老师将我们带进微机室让我们熟悉了模拟驾驶的基本要求，在学校的微机室内，我们同过电脑“模拟驾驶小游戏”熟悉了地铁车辆运行的一些基本的知识，如何出乘、出厂、正线运行、站台作业、折返作业、列车退乘等，通过几天的反复训练同学们在电脑上的模拟驾驶基础操作都取得了比较令人满意的成绩，接下来老师又带我们进一步的熟练驾驶环节，培养了我们对速度控制的力度，要求我们对标停车。对标停车是一项非常需要技术和熟练度的基本操作，对速度快慢的控制近于苛刻。老师要求我们做到零标位到达车站，这使得我们的任务难上加难，但是这并不是影响我们完成任务的因素，相反这样大大提高了我们的积极性。对于有挑战的任务同学们总的争先恐后，同学们关于速度控制的问题多了起来，老师的工作变的忙碌起来了。在老师的指导下，我们经过了几天的反复训练取得了一定的效果！虽然不是每个同学都可以百分之百做到零标位到达车站，但是未达标而停止的现象少了，冲标过站的现象也少了。大部分的同学都可以到达车站打开车门，对此老师也比较欣慰。一周的时间弹指即过，但留给我们的映像却是深刻的！从一开始的基础到有挑战的任务，都让我们难忘，使我明白了许多道理。生疏的事物熟能生巧，做任何事情都要精益求精。第二周，邓老师终于让我们进入了微机房隔壁的模拟驾驶教室。教室里的模拟驾驶司机台和真正的司机台并无两样。操纵装置，配置和真实地铁车辆相一致的主控制台，包含完整的仪表、按钮、开关、指示灯等装置，能指示地铁车辆各种信号，且所有的逻辑关系与真车一致；包含列车关系系统显示装置和ATC显示器，列车管理器显示装置在显示内容、操作方式和内部逻辑及装置与真车一致；操纵装置配输出为模拟或数字量的传感器，其操作能控制视景变化，并有相应的声音输出。由于设备有限同学们轮换着熟悉模拟驾驶司机台。在微机房里的模拟驾驶和现在在司机台上的模拟驾驶是完全不同的两个概念。在模拟驾驶司机台上各种设备都是真实可操作的。我们先从上周学到的最简单的列车启动开始，这个上手比较容易大家一次就全部通过了。接下来的对标停车却着实让我们努力了一把。上周在微机室的对标如今看来是相当的简单。现在操作手柄握在手中.这样速度也比较难控制了。靠站停车这个在上周已经训练完毕的操作，又需要重新开始上手了。这点困难对同学们来说并不是问题。大家通过上周已经明白了，只要反复努力的训练，就可以掌握速度控制的技巧。

在掌握了模拟驾驶司机操作台的一般操作后，邓老师开始让我们接触相对困难的地铁列车模拟驾驶器故障处理，故障处理是地铁司机的一项必须的技能。在地铁的运行中难免出现一些意外的情况，由于地铁运行的特殊因素这样对于地铁司机便有了一些必要是特殊要求。在邓老师的设置下我们需要排除一个个故障，并且需要最后的考核。邓老师可通过教员软件设置故障多种触发条件，训练我们对不同情况下产生的故障的处理能力。触发条件通常分为常规触发、时间触发、地点触发和速度触发等四种。常规触发: 只要列车运行程序一启动，设置的故障立即生效。时间触发: 分为相对时间和本地时间触发。相对时间即相对时间偏移，是指从开始运行起多少时间后起作用，如在运行 30 min 后 B 车高速断路器不合;本地时间是指故障在设定的时间到了才起作用，如设定时间是下午 5 点，那对应的故障一定在该时间才会发生。地点触发: 列车运行到指定地点将自动触发本条故障。地点触发分为相对地点和公里标二种设置方式。相对地点方式是以站点为单位，在下拉菜单中选择列车运行中的任一站点，或偏移站点若干距离的地方设置故障;公里标方式是指列车运行时以公里标为衡量标准，当列车运行达到设置地点时触发故障。速度触发: 以速度为条件设置故障触发。当列车运行速度达到设置速度时触发故障。

系统所模拟的故障应与真实故障保持高度一致，在故障发生时，系统的各个部分根据该故障的信息做出相应的表现。多媒体计算机技术使故障表现形式也与真实情境一致，包括:(1)司机操纵台上的各类指示灯、仪表显示。如当系统检测到受电弓处于不同位置时，受电弓指示灯按钮不亮。(2)列车管理系统(TMS)显示屏内容。如当 B车牵引或制动系统出现故障时，TMS 屏上相应位置为红色，以提示司机。(3)ATC(列车自动控制)显示屏内容。仿真模拟驾驶室内 ATC 触摸屏与真实列车一致，显示内容也和真车一致，与故障模拟系统相关参数联动。例如，当列车的网压值超出正常范围时，ATC 屏能实施显示网压值供培训司机参考。(4)设备柜空气开关的动作。模拟驾驶室内的空气开关均采用硬件实做的方式模拟。每个空气开关都具备跳闸功能，且均能受教员系统的控制跳闸，以进行故障状态的模拟。可复位型跳闸功能用于简单系统过流跳闸等情况模拟，不可复位型跳闸用于复杂故障排除情况模拟。如果学员没能正确排除设定故障，合上空气开关后其会再次跳闸。(5)多媒体视景仿真系统同步显示。视景仿真系统采用 CGI 的三维场景，能从视觉、听觉、速度感、操纵真实感等方面逼真地再现故障的信息，如乘客卧轨或线路上有障碍物等，视景画面与故障设置参数同步。(6)多媒体声音模拟系统同步声效。声音仿真系统为列车模拟驾驶提供运行环境的听觉效果，能够逼真地模拟地铁列车运行时故障的声音环境，如碰撞障碍物时的声音、跳闸声等。当风机等相关设备停止工作时，声音也实时消失。(7)虚拟列车设备的工作。如模拟驾驶室内的空气开关等。模拟驾驶提供运行环境的听觉效果，能够逼真地模拟地铁列车运行时故障的声音环境，如碰撞障碍物时的声音、跳闸声等。当风机等相关设备停止工作时，声音也实时消失。故障模拟采用软件与硬件相结合的方式。软件模拟的故障可在多功能故障显示处理屏上进行显示和操作。多功能故障处理屏采用不低于 19 英寸(48． 26 cm)的触摸屏，安装在仿真驾驶室内部右侧设备柜上，为嵌入式安装，不破坏模拟驾驶室的内部结构与外观。多功能故障处理屏显示数据库的所有列车故障及处理办法，由学员根据故障现象判断故障内容，并根据提示答案选择正确的故障处理办法。系统对学员所选取的故障内容及答案进行自动评判，并将处理结果返回该终端显示，由学员确认。故障的处理方法与真实列车一致，如列车紧急制动停车后重新起动，通过恢复过流再重新合上空气开关。故障排除后，主系统会自动清除该故障。

多媒体故障处理系统具有完整的处理评价功能。即根据学员对故障的处理情况，包括时间、处理方法、过程等，自动对其处理结果进行评分。在编辑故障时，教员同时也设定处理该故障的评价标准，系统会实时记录学员整个处理过程的信息并自动给出评价。

地铁列车模拟驾驶器多媒体故障处理系统应用多媒体仿真、系统数据库集成等先进技术，采用软硬件结合方式，基本实现了列车各种故障的全覆盖培训。多媒体故障处理系统采用数据库级故障的管理机制，故障信息以数据的方式存放在系统数据库中，而非在程序代码中定制故障。系统开放故障设置、故障组合功能，提供离线的故障管理功能，能够在无需修改程序代码的情况下方便地对数据库中的故障进行编辑、添加、修改、删除。故障处理评价功能实现了教师和学员之间的互动，方便教师因材施教，提高了智能教学水平。多功能故障处理屏采用工业级触摸屏，既是学员操作的故障处理终端，又是列车模拟驾驶器虚拟设备显示屏，实现了全车所有设备的功能描述和故障处理，学员可直接点击各虚拟设备进行相关故障处理，大大节约了培训成本，提高了培训质量。

随着城市轨道交通建设步伐的加快，列车运行速度不断提高，列车结构和控制越来越复杂，地铁列车模拟驾驶器无疑是地铁列车运行培训的重要组成部分。而在模拟驾驶仿真培训系统中，多媒体故障处理系统的相关培训又是重点难点项目。因此，在大力完善列车模拟驾驶装置相关技术的同时，应大力完善和改进多媒体故障处理系统的相关功能，覆盖列车运行中的所有故障处理规程，以培养同时具备实际操纵和故障应变处理能力的司乘人员，保障地铁列车运行安全。最后邓老师在模拟驾驶快要结束之际对大家进行了考核。

驾驶模拟系统 篇5

驾驶模拟器要求具有很好的人机交互性, 要让参与者能产生犹如置身真实环境的体验, 即要满足三维虚拟环境沉浸 (Immersion) 、交互 (Interaction) 和构想 (Imagination) 的特征要求[2], 所以在开发汽车驾驶训练模拟器的过程中, 视景系统的设计和实现、驾驶舱及其控制系统的设计和实现就显得尤为重要。

现有的汽车驾驶模拟器在视景系统的实现方面有了很大改进, 基本上能够满足仿真的要求, 但是对于视景系统的快速反应能力还不能满足, 所以系统不但采用先进的视景软件-Opengvs SDK和Multigen Creator进行视景开发, 而且还采用本试验室的六自由度并联机构及其控制设备作为驾驶舱和它的控制系统, 因而能够满足虚拟现实的要求, 对汽车虚拟现实系统的开发具有现实的意义。

1 系统构成

系统总体结构由驾驶舱操纵仿真系统、视景仿真系统、计算机控制系统、音响仿真系统组成, 如图1所示。其中驾驶舱操纵仿真系统是实现学员与虚拟驾驶环境之间交互作用、提高驾驶模拟训练系统逼真度的有效手段;视景仿真系统和音响仿真系统是实现驾驶模拟训练系统沉浸感的重要因素;计算机控制系统是连接视景仿真系统和驾驶舱操作系统的必要通道[3]。系统的实现过程为:驾驶员根据视景系统中场景的变化、仪表的显示读数做出判断 (转弯、加速、减速、停止等) , 操纵驾驶舱中的转向器、离合器、制动、减速踏板等, 视景系统读取这些操纵指令, 对视景系统中的汽车的姿态、世界坐标中的位置做出相应的改变, 并把汽车的姿态实时通过网络传到计算机控制系统, 计算机接收到这些数据之后根据一定的算法进行计算, 把其变为数据量, 通过D/A卡输出, 变成相应的模拟量控制驾驶舱的姿态。

2 驾驶舱操纵仿真系统

驾驶舱操纵仿真系统的机械本体是由动平台、万向铰、液压缸、基座、转向器、离合器、制动、减速踏板、仪表板和视景显示系统组成, 如图2所示。由图2可知, 驾驶舱是通过6条支路连接上下两平台而成的, 其中每一条支路有一主动关节, 其余均为非主动关节。上下平台运动副均为二自由度的虎克铰。驱动方式为液压缸驱动的直线式运动。驾驶舱操纵仿真系统配备了转向器、离合器、制动、减速踏板、仪表板等汽车操纵机构, 用来模拟驾驶舱中的运动机构及其控制系统, 实现在有限的模拟驾驶舱空间内逼真模拟实车行驶过程中的触觉感受, 如道路不平、启动、加速、减速、停车引起的上下震动、前后闯动、左右晃动等行车体感。通过六自由度并联机构及其控制系统完全模拟实车行驶过程中的各种体感, 实现三维空间上的任一方向运动, 包括三个基本方向上的运动及各种仰俯、摇摆、滚翻。其工作过程是视景仿真系统对驾驶员所发出的操作指令做出相应的处理后, 产生六自由度并联机构的控制数据, 并发送给计算机控制系统, 再通过相应的数据处理输出六自由度并联机构的姿态位置。

3 计算机控制系统

计算机控制系统的基本组成如图3所示。该系统实现的是位置伺服控制。本系统主要包括:计算机、D/A卡、伺服放大器、伺服阀、液压缸、A/D卡、位移传感器, 由它们组成一个闭环控制系统。为了实时控制的精确定时, 系统中还采用了计数卡。下面以控制一个液压缸的位移为例说明其工作过程。

驾驶模拟器用于运动模拟时, 通过位置反解运算求出运动平台各种位姿下液压缸的长度, 以此作为控制系统的输入值。位置伺服控制程序根据输入值和位移传感器检测出液压缸实际位移计算出控制量, 该控制量由D/A卡变换成控制电压, 由伺服阀控制器转换成控制电流, 电液伺服阀根据控制电流产生相应的动作, 控制液压缸内流体的流量和方向, 从而控制液压缸活塞杆的运动。

4 视景仿真系统

综合了计算机、图形处理与图像生成、网络通信等诸多高新技术发展而来的视景仿真技术是现代仿真技术的一个新的研究领域[4], 其目的是将仿真实验过程以三维动画及声响的形式直观输出。在本系统中, 视景仿真系统利用三维建模软件-Multi Gen Creator生成汽车行驶过程中驾驶员所看到的虚拟场景如图4所示, 如道路、树木、交通标志、车辆、行人以及天空背景等, 利用视景管理软件Open GVS对视景系统进行管理、渲染显示。该系统的总体结构如图5所示。在该系统中, 预先建立景物的三维模型, 视景控制管理模块根据系统计算出的汽车行驶速度和方向或世界坐标, 动态地调用视景数据库中相应的景物数据, 然后传送给渲染显示模块生成三维虚拟视景。

5 试验

六自由度并联机构驾驶模拟器实验设备如图6、图7所示 (为了操纵方便, 驾驶舱操纵仿真系统的操纵部分暂时和视景仿真系统连接在一起) 。通过试验可以看出视景系统中汽车的姿态和驾驶舱系统的姿态完全一致, 用肉眼看不出两者之间的滞后效果。因而该系统能够满足模拟驾驶的要求, 并达到很好的效果。

6 结语

基于六自由度并联机构的汽车模拟驾驶仿真系统以六自由度并联机构作为驾驶舱操纵仿真系统, 实现驾驶舱对仿真图形的快速、稳定的反映;以视景仿真管理软件实现虚拟环境的“沉浸感、交互性”特性。从实验效果可以看出, 视景系统所输出的图像清晰、连续, 运动过程中没有明显的跳跃感, 驾驶舱操纵仿真系统反映快速、平稳, 能够和画面保持一致, 完全做到了实时的交互性和真实的沉浸感, 因此对汽车虚拟现实系统的开发具有重要的现实意义。

摘要：介绍了一种汽车驾驶模拟器, 采用六自由度并联机构作为驾驶舱操纵仿真系统, 以Multigen作为三维建模工具, 用Opengvs开发三维视景仿真系统, 较好地实现了模拟仿真系统所要求的实时交互性和真实的沉浸感。文中重点讨论了驾驶舱操纵仿真系统、计算机控制系统和视景仿真系统的功能、技术原理和实现方法, 通过实验验证了整个系统的实用可行性。

关键词：六自由度并联机构,驾驶模拟器,Multigen,Opengvs,视景仿真

参考文献

[1]GRUENLING J, BERNARD J, CLOVER C, HOFFM-EISTER K.Driving simulation[R].SAE Paper980223.

[2]汪成为, 高文, 王行仁.灵境 (虚拟现实) 技术的理论、实现及运用[M].北京:清华大学出版社, 1996.

[3]蔡忠发, 刘大健, 章安元.基于虚拟现实的汽车驾驶模拟训练系统方案研究[J].系统仿真学报, 2002, 14 (6) :71-74.

[4]宋志明, 康凤举.视景仿真的关键技术[J].计算机应用, 2004, 24 (5) :67-68.

驾驶模拟系统 篇6

1 背景知识

1.1 虚拟现实和全景虚拟展示

虚拟现实VR (Virtual Reality) 是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面, 通过计算机技术模拟出一个逼真的视觉、听觉、触觉一体化的三维虚拟环境, 使参与者获得与现实世界一样的空间体验。随着数字图像处理设备及数字图像技术的发展, 基于图像的虚拟现实技术的应用越来越广泛[1]。

全景虚拟展示, 是基于图像的虚拟现实技术, 使用专用相机在离散的观测点捕捉360°空间范围场景的全部图像信息, 再由图像处理软件进行拼接, 组织为虚拟全景空间, 用户可以在该空间内以观测点为中心环视, 从而虚拟出一个现实环境中的场景[2]。全景虚拟展示具有照片质量的真实感, 适合风景旅游、城市街道、室内环境的展示等。全景虚拟展示技术主要有以下优点:

1) 数据易于采集。仅需要在适当点采集图像信息, 数据量小, 不会消耗过多的时间和计算机资源, 有利于实现对连续场景的漫游。

2) 成本低廉。不需要专用虚拟现实硬件设备, 如三维头盔、数据手套、数据衣等, 仅需要一台普通电脑就足够了。

3) 逼真度高。由于图像信息是实际场景的照片, 因此, 基于图像的虚拟现实场景会有照片质量的真实感。

4) 无需几何建模。建立几何模型是一个既费时又费力的工作, 基于图像的虚拟现实场景是由照片拼接而成的封闭空间, 不需要复杂的几何建模。

5) 便于网络传输。与其它建模方式相比, 全景图数据的体积更小, 适于网络应用[8]。

1.2 地理信息系统

地理信息系统GIS (Geographic Information System) 是一门集计算机科学、信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科, 它是在计算机软件和硬件支持下, 运用系统工程和信息科学的理论, 科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据, 以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。

当今GIS已经不再被看作为一个技术系统或是计算机系统, 而已被看作是一门学科, 一门技术。是地图学, 摄影测量与遥感, 地理学, 计算机科学与技术等多门学科综合发展的产物, 是一种重要的空间数据处理、集成和应用工具。

基于Google Maps全景图的出租车道路模拟驾驶系统是Web和GIS相结合, 即利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。

1.3 Google Maps全景图

Google公司于2005年推出了在线地图软件Google Maps, 并公布了Google Maps API, API由JavaScript实现。Google Maps包含了大量的、多层次的影像。它为我们提供了一个开放的平台。

基于Google Maps全景图的出租车道路模拟驾驶系统使用了Google Maps全景图, 它是Google Maps的一项特色服务, 能够通过输入坐标或地名观赏当地街景全景图。

2 全景虚拟展示在驾驶培训中的应用

全景虚拟展示在驾驶培训中的应用主要是对道路, 建筑等进行展示, 给驾驶员一种身临其境的体验, 使用者可以通过操作方向盘等驾驶设备360°的观看周围场景。

与实地熟悉道路相比该系统有很多优点。首先, 该系统有较大的灵活性和多样性, 能方便的在各个地点间进行训练, 还能够实现街道名, 地名, 建筑物的查询;其次, 由于采用了地理信息系统技术, 该系统能够对任意两点间的最短路径进行分析并进行模拟对比驾驶, 显而易见的纠正驾驶员的错误;最后, 使用该系统还能够有效的提高安全性, 提高培训效率, 有效的减少资源消耗, 大大降低运营成本, 为创建节约型社会提供了一条新思路[4]。

3 系统设计与实现

由于Java语言所特有的平台无关性, 网络分布性等特性, 使得它成为该系统开发的主要语言, 此外, 系统还使用了Google Maps API和JavaScript脚本语言, 系统的运行仅需要tomcat支持和通畅的网络环境。根据功能和开发方式不同, 系统按如下方案进行设计。

3.1 系统结构模块和功能设计

虚拟驾驶培训系统提供了三大功能:自驾车漫游, 查询街道详情, 模拟行车引导。

系统将整个业务分为表示层、逻辑层、数据层三层结构。其中表示层位于最外层, 是展现给用户的界面, 负责处理用户请求并返回处理结果;逻辑层在体系结构中处于数据层与表示层中间, 起到了数据交换中承上启下的作用, 负责响应用户请求, 并通过Ajax技术与数据层进行交互, 处理来自模拟驾驶设备的数据;数据层负责与模拟驾驶设备进行通信, 获取驾驶设备的操作参数。系统结构如图1所示。

系统从Google数据库获取Google Maps全景图数据, 并通过JNI技术从信息采集卡获取模拟驾驶设备操作数据。用户通过操作模拟驾驶设备与Google Maps全景图进行交互。

另外, 由于开发方式不同, 系统又将Google Maps服务器、表示层和部分逻辑层的归为图形部分;模拟驾驶设备、数据层和部分逻辑层归为驾驶部分。模拟驾驶设备采用的是上海硕博科教设备有限公司生产的SB-2009型汽车驾驶模拟器, 如图2所示。

3.2 关键技术

1) JNI技术

JNI是Java Native Interface的缩写, 它允许Java代码和其他语言的代码进行交互。JNI是为了本地已编译语言, 尤其是C和C++而设计的, 当已经有了一个用其他语言写成的库或程序, 而你希望在Java程序中使用它时, JNI可以实现这一目标。JNI还可以使用一些旧的库, 与硬件、操作系统进行交互, 或者提高程序的性能。JNI标准能够保证本地代码能工作在任何Java虚拟机下。

该系统使用了模拟驾驶设备, 该设备的操作信息采集卡接口是用C++语言编写的, 因此需要使用JNI技术。使用JNI技术与本地C++代码交互, 会丧失平台的可移植性, 但虚拟驾驶培训本身为专有系统, 可接受一定的可移植性损失。

2) prototype.js

prototype.js是Sam Stephenson写的一个非常优雅的, 兼容标准的JavaScript基础类库, 对JavaScript做了大量的扩展, 而且很好的支持Ajax, 能帮助使用者轻松建立有高度互动的Web 2.0特性的客户端页面。

这个程序包里面包含了许多预定义的对象和通用性方法, 使用这些方法能够减少大量的重复编码和惯用法。系统中使用prototype类库不但减少了代码量而且对于Ajax的支持使得系统能够异步的请求模拟驾驶设备的操作数据, 使得用户体验更加流畅。

3.3 系统实现

3.3.1 表示层

该系统使用了Google Maps全景图数据。Google Maps为开发者提供了用于二次开发的API, 其接口函数由JavaScript实现, 通过API可以操作全景图进行浏览、漫游, 并通过设置定时器以车辆行驶速度为参数定时的加载地图。其实现流程如下:

3.3.2 逻辑层

系统逻辑层主要负责响应用户请求和处理从数据层获取的数据, 更新车辆行驶参数, 以控制全景图的方向, 刷新速度等。系统使用了prototype.js类库和Ajax技术以异步的方式发送请求并从数据层获取数据。

由于方向盘参数和油门参数是范围内的浮点数, 系统通过如下规则将浮点值转换为角度值:

其中, a表示方向盘转动参数, a'表示行驶方向角度变化;v表示油门大小参数, v'表示v对应的行驶速度。

倒车和加速操作将通过全景图的显示方向和刷新速度来控制, 此外, 系统会记录当前位置的前后两景图像, 以便能够较迅速和流畅的响应前进和倒车操作。

3.3.3 数据层

数据层负责与模拟驾驶设备交互, 从信息采集卡中读取数据, 信息采集卡中的程序由C++编写, 因此需要通过JNI进行实现。其实现步骤是:

1) 将C++编写的文件生成动态连接库

2) 将DLL文件放置到系统path变量所指定的任何目录中

3) 将C++程序中的方法在Java类中进行一个本地化声明

4) 通过Java的程序加载DLL动态链接, 这样执行到本地方法时, 虚拟机会从已加载的DLL中寻找到被Java调用的本地方法。

3.4 功能模块演示

系统主要提供了3个功能:查询街道详情, 自驾车漫游, 模拟行车引导。如图4所示。

查询街道详情:是由用户输入所要查询的地点或街道名称后, 系统自动搜索最匹配的位置, 并显示该地点的全景图, 进而查看该地点环境或从该点开始漫游。若该地点没有全景图数据, 系统将显示距离该点距离最近的全景图数据。

自驾车漫游:在进入某地点全景图以后, 操作模拟驾驶设备, 全景图的视野也会随之变化, 用户可以自由的在城市街道中穿行。在交叉路口处, 系统将根据距离路口最近的采样点时方向盘角度来决定转弯方向。系统设置静止不动, 也就是油门没有踏下的时候, 操作方向盘不能够改变视角。此外, 将档位放至R挡, 全景图视野将会掉转180°行驶。

模拟行车引导:用户输入起始点和目的地后, 系统首先显示起始点的全景图, 同时生成一条最短路径显示在地图上, 用户从起始点开始行驶, 系统会记录经过的路线, 与系统生成的路径进行对比显示, 用户将对自己所犯的错误一目了然。如果用户对当地路况不熟, 点击“自动驾驶”按钮, 系统将会自动引导车辆沿最短路径行驶至目的地, 用户不需要再操作模拟驾驶设备。

4 结束语

本系统将模拟驾驶设备和Google Maps全景图结合起来, 为驾驶员培训或需要熟悉道路的人员提供了一个安全、方便、高效的平台。通过该系统, 用户能够身临其境的在城市中漫游, 直观明了的纠正驾驶路线。

在此基础上, 系统还拟将多视点全景图与平滑漫游技术引入进来, 进一步提升系统的真实感和沉浸感[5]。

参考文献

[1]刘思凤, 贾金原.基于Web的虚拟旅游环境的开发及其关键技术[J].计算机应用研究, 2008, 25 (9) .

[2]全政环.360°全景技术的应用和发展历程[J].电脑知识与技术, 2010, 6 (3) :713-715.

[3]刘思凤, 贾金原.基于FLASH的湛江虚拟旅游全景漫游与导航系统[J].广东海洋大学学报, 2009, 29 (3) .

[4]董志贵, 王金武, 秦佳, 刘建生.基于GIS和虚拟现实技术的驾驶训练、绩效测评系统开发[J].东北农业大学学报, 2008, 39 (1) :124-128.

[5]李怡静, 张剑清.多视点全景图与平滑漫游的研究与实现[J].计算机工程:图形图像处理, 2009, 35 (12) .

[6]Google.Google Maps API[EB/OL].http://code.google.com/intl/zh-CN/apis/maps/documentation/reference.html.

[7]罗立宏, 陈志.Google Earth在旅游景点展示中的应用[J].计算机工程:开发研究与设计技术, 2009, 35 (3) .

[8]张建立.基于X3D和Panorama的虚拟校园建设[J].高等职业教育—天津职业大学学报:2009, 18 (6) .

驾驶模拟系统 篇7

武汉铁路职业技术学院于2008年7月18日被确立为“国家示范性高等职业院校建设计划”2008年度立项建设院校。其中动车组仿真培训中心项目是高速动车组相关重点建设专业中的一个重要建设项目, 是一个以CRH3型动车组列车为原型, 通过舱体设备、系统硬件、系统软件组成一套动车组仿真培训系统。

1 动车组CRH3模拟驾驶装置系统概述

CRH3型动车组全功能模拟驾驶仿真系统是用于对CRH3型动车组列车司机、乘务人员、检修人员、调度人员进行层次化和系统化培训的一种多功能综合性仿真培训系统。

其中全功能模拟驾驶仿真系统能够真实地模拟CRH3型动车组列车在各类运行环境和工况下的驾驶操纵、运行特性、运行状况和视听环境, 以及CRH3型动车组列车运行中的各类故障和突发事件, 能够有效地对CRH3型动车组列车司机进行列车操纵能力和列车运行中故障与突发事件应急处理能力的培训和考核。

2 视景显示及投影舱设备

CRH3模拟驾驶仿真系统的模拟驾驶舱上配备两套不同形式的视景显示设备, 一套为单通道普通投影幕方式, 另一套为三通道无缝弧形幕投影系统。

2.1 单通道普通投影系统

CRH3模拟驾驶仿真系统单通道投影系统采用电动可升降投影幕, 配置在模拟驾驶舱司机驾驶室的前端, 可以通过司机室的驾驶台及其它操作, 显示设备组成模拟驾驶演练系统。整套系统包括一台工业级DLP投影仪、一台专业级图形工作站、一套硬质平面幕组成。

主视景仿真系统的工作方式为:专业级图形工作站独立运算生成视景并输出至DLP投影机, DLP将视景投射到电动升降投影幕上形成向前视景画面。

2.2 三通道无缝弧形幕投影系统

三通道 (所谓三通道是指图像通过三台投影机来完成投影成像) 无缝弧形幕投影系统, 能够为司机提供水平视角不小于150°的驾驶视景, 布置在模拟驾驶舱的非驾驶室端, 三通道无缝弧形投影系统设计有专门的三通道弧形幕驾驶舱和投影舱。投影室和驾驶室通过拼接, 共同形成一个和外部训练环境分隔的、相对独立的驾驶室。投影室和驾驶室外部通过金属骨架制作了外部壳体, 外部壳体最终阻隔整个外部训练环境。

主视景仿真系统采用三通道投影系统并配备无缝曲面柱幕, 整套系统包括三台工业级DLP投影仪、三台专业级图形工作站、一台图像校正融合机、一套无缝曲面柱幕、一套投影室舱体设备。

视景系统提供全屏抗混迭 (Full Screen Anti-Aliasing, 简称FSAA) 功能。系统配备的图像校正融合机采用的是硬件边缘融合技术。

主视景仿真系统的工作方式为:3台专业级图形工作站各自独立运算生成3个通道的视景并输出至图像校正融合机。图像校正融合机校正和整合3个通道的视景 (亮度、色度、色温) , 并将视景输出至投影系统。3台DLP投影机将校正、融合后的三通道视景投射到弧形视景屏幕上变形成了150°度方位、一体化、无缝、无色彩差异的模拟场景画面。

2.3 投影舱

投影设备安装在投影舱内, 位于驾驶舱前部上端, 投影机安装距离根据投影尺寸、接头规格计算。在减小投影舱体积、总量的前提下, 选用最大广角镜头。变焦镜头规格为1.3～1.8∶1, 计算投影安装位置距离屏幕为2.5m适宜, 投影设备与投影幕布形成一个投影空间。

(1) 投影舱是一个密闭的隔舱, 从而保证投影设备在工作时不受外部环境光的影响, 且环境干燥、无尘。

(2) 投影室采用难燃或不可燃材料制成, 具备足够的强度, 保证在正常使用过程中不会发生变形。

(3) 投影室配置具有足够强度的投影仪安装支架, 保证投影仪与投影屏幕的相对位置关系不会在模拟器正常运行时发生变化。

2.4 投影舱相关重要技术

(1) 投影舱内是一个完全与外界隔离的腔体, 投影机为高亮度工业投影机, 在仓体内没有任何反光物品, 包括投影室内壁。所以在安装柱型幕前将投影舱内壁进行黑色亚光处理。

(2) 加工制作投影舱体材料采用玻璃钢与合金高强度结构钢混合结构形式, 玻璃钢特性密度重量轻、耐腐蚀性能好、绝缘电性能好、阻燃效果好、易于加工成型, 保证外壳异形圆滑, 效果美观, 且具备足够的强度, 保证在正常使用过程中不会发生变形。在玻璃钢材质内加阻燃材料, 满足防火等级要求。

(3) 投影机发热量很大, 其散热好坏直接影响其使用寿命。投影机要做好充分的散热通风, 灰尘积累过多, 也影响散热性能。首先, 设计投影机防尘网, 在不影响其散热的前提下, 保持通风效果;其次, 主动散热设计, 加进出风散热风扇, 让投影周围形成一个冷热交换的空气对流效果。进风来自经过空调冷却的空气, 通过管道直接引入到投影机安装位置, 进入的空气必须过滤, 最大限度减少粉尘进入投影机。投影机产生的热风要快速排出, 加抽风机, 主动抽风和快速排出热风, 使投影机周围温度恒定, 降低灯泡老化速度, 延长使用寿命。要求在投影仪工作12h以上, 投影室平均温度不超过35℃, 湿度不超过80%。

(4) 在投影室内安装设备:3台投影机、散热风扇、投影幕。投影机安装在投影舱内, 位于司机室头部上端。投影机采用专业高强度的组合式安装支架, 连接螺钉采用松不脱内六角螺钉, 确保系统长时间运行后投影仪与无缝曲面柱幕的相对位置不发生任何变化。松不脱螺钉在拆卸时不会将螺钉掉在投影舱内, 方便装拆。

(5) 投影室内的所有设备除采用隐蔽的梯子以便于维护及维修人员接近设备外, 设备安装采用可靠的可拆卸式结构, 具备良好的可拆卸性, 设备安装位置适应安装工具的可操作性。

投影子系统在CRH3型动车组全功能模拟驾驶仿真系统只是众多子系统中的一个相对技术简单、工程量不是很大的子系统, 但是在该子系统的建造和技术施工过程中发现, 该子系统构造结构也颇有讲究, 技术要求也很高。

摘要：随着铁路“高铁时代”的到来, 高速动车组已经在各条客运专线上风驰电掣, 新技术、新设备大量投入使用, 高速铁路后备人才队伍建设工作已显得尤为重要。作为培养高速铁路专业人才的高职院校, 现已开始结合CRH3型动车组全功能模拟驾驶仿真系统开展教学, 通过对CRH3型动车组全功能模拟驾驶仿真系统中一个投影子系统的介绍, 让读者了解其结构以及相关重要技术。

关键词：动车组,仿真模拟,投影舱

参考文献

模拟驾驶器山区道路虚拟驾驶研究 篇8

1 山区道路虚拟驾驶的整体设计

1.1 山区道路模拟驾驶的要求

模拟驾驶器的机电部分较为成熟,而利用模拟驾驶器实现较有效的山区道路虚拟驾驶训练和体验,需要对模拟山区道路的虚拟场景、车辆模型和交互控制技术进行分析,找出关键因素,系统实现要求如下:

(1)场景模拟。山区虚拟场景应根据真实道路情况进行高精度三维建模,突出山区道路的崎岖险峻,如悬崖峭壁、高悬的桥梁、幽暗的涵洞、狭窄的盘旋道、急转弯道、连续大坡度的上下坡道、路面碎石等,以构造真实的山区道路状况环境,提高驾驶员的视觉感受度。

(2)车辆模型。应构建精细度较高的驾驶车辆模型和精细度适中的自走车辆模型,并实现足够自走车辆的运行干扰,以提高驾驶操作逼真度。

(3)模拟运行控制。根据山区道路虚拟场景模型和驾驶员的操控信号,实时计算车辆的运行状态,并对车辆模型进行控制,如上下坡、急转弯、涵洞灯光等的计算控制。以提高驾驶员的应急反应能力和驾驶真实感。

1.2 山区道路模拟驾驶实现的技术路线

根据上述要求,设计山区道路虚拟驾驶场景构建和实时控制软件系统,系统主要部分的流程如图1所示,分为虚拟场景构建、车辆模型构建、运行参数定义和实时运行检测控制4个部分。

1.3 构建山区模拟驾驶的软硬件环境

选择系统构建和运行的软硬件环境,如表1所示。

2 构建道路虚拟场景及车辆模型

山区道路的虚拟驾驶体验,是建立在山区道路的虚拟场景和虚拟车辆基础之上的,因而要有逼真的山区道路场景和在场景中行驶的车辆。

2.1 构建山区道路虚拟场景

根据山区道路的特点建立山区道路的虚拟场景,山区道路场景中关键因素有:(1)崎岖险峻的山路上应至少包含盘山公路的胳臂转弯弯道、劈山路段、临崖路段、桥梁涵洞路段等;(2)仿真山区的环境要素要有悬崖峭壁、小桥、零星的房子等。建立模型的步骤为:(1)设计山区场景、规划草案,包括道路、设施、建筑、树木花草、河流、桥梁、山脉等。(2)在3DMAX软件中按照方案,建立三维地形地貌图。(3)建立参数化的场景模型库,如道路、设施、建筑、树木等。(4)设定场景的灯光、天气等。(5)组装整个虚拟场景,导出VRML格式文件。(6)编辑VRML程序,并进行场景优化。

2.2 车辆模型设计

山区道路中的车辆模型包括自走车辆模型和驾驶车辆模型,驾驶车辆是第一视角模型,即驾驶员在驾驶位置上观察,观察点距离视点较近,需要精确建模;而自走车辆,由于距离驾驶员视点较远,可以制作精度适中的整车外观模型,忽略内部结构。其构建内容如表2所示。

2.3 自走车辆运动路线设计

驾驶车辆是驾驶员通过操作控制的车辆模型,其它非操作车辆称为自走车辆。自走车辆在道路上形成一定的交通流量,对驾驶车辆起干扰作用,可以通过预先定义运动路线使其行驶[4]。

在山区道路建模过程中,沿着马路创建一条封闭曲线,曲线上设定一系列关键点,每个关键点定义3项参数:时间、空间坐标、切线方向。它们分别代表了自走车辆经过这一点的时间、位置和方向。然后将关键点位置坐标和切线方向的数据分别放置在VRML中位置插补器和方向插补器的keyvalue列表中,时间值放置在位置插补器和方向插补器的Key列表中。

3 运动车辆的交互控制

3.1 自走车辆运行控制

在运行时,自走车辆沿着预定义的运动轨迹行驶,其控制过程如图2所示。由时间传感器cartimer控制自走车辆模型car沿着运动轨迹循环一周的时间,通过调整时间传感器的循环时间,控制自走车辆的平均速度。时间传感器将周期分解成若干个时间点输给位置插补器carPosition和方向插补器carOrientation,插补器输出相应时间点的位置和方向给车辆模型car位置translation和方向rotation。

3.2 驾驶车辆控制原理

驾驶车辆通过安装在实物操作器件上的传感器进行控制,采集驾驶员的操作信号,然后将信号数据变换,实时计算出车辆模型的位置和转向,再根据车辆所在位置的路面参数计算车辆的姿态方位参数来控制模型,最终将虚拟场景合成输出给驾驶员,实现虚拟驾驶,具体过程如图3所示。

汽车的运动姿态包括车辆的横摆角、倾斜角和俯仰角,其中车辆横摆角由方向盘控制[5],驾驶员操作方向盘时,数据采集处理系统把采集到的信号经计算转化为车辆模型的转角值,控制车辆的转弯。

3.3 驾驶车辆方向控制

车辆简化模型及局部坐标系如图4所示,原点O与车辆质心Pt重合,x轴平行于地面指向车辆前进方向,y轴垂直于地面指向上方,z轴平行于地面指向驾驶员右侧。车辆姿态的空间向量表示为

A=(α β γ) (1)

其中,α、β、γ分别为绕3个坐标轴的旋转分量,单位为弧度;α为车辆左右倾斜角;β为车辆方向角;γ为车辆前后俯仰角。其中β由驾驶员操控方向盘控制,而车辆前后俯仰角γ和左右偏转角α由路面的坡度和倾斜引起,需要通过路面坡度和倾斜度的计算来确定。

3.3.1 驾驶车辆俯仰角和倾斜角计算

车辆坡道驾驶时,由于路面坡度致使车辆的前轮高于或低于后轮形成车辆的前后俯仰,车辆坡道行驶如图5所示,由图中几何关系可知,车辆的俯仰角与路面的坡度角相等,路面坡度可通过车轮与地面的两个接触点P1(X1,Y1,Z1)、P2(X2,Y2,Z2)求出,计算公式为

$\gamma =\arctan (Y{}_1-Y{}_2)/\sqrt{(X{}_1-X{}_2){}^2+({\rm Z}{}_1-{\rm Z}{}_2){}^2}(2)$

接下来应计算出P1和P2点的坐标。道路在虚拟场景中被描述为一个三维的曲面模型,预定义直线与三维模型的求交函数computeRayHit(Q1,Q3),通过输入一条直线经过的两点Q1和Q3,便可以输出交点P1。因此,只要计算出Q1和Q3的坐标。车辆的位置Pt在虚拟场景中是已知的,可以通过VRML程序实时读取。通过Pt(Xt,Yt,Zt)可以求出前后车轮的中心点Q1(Xt+L/2,Yt,Zt),其中L为车辆的轮距。直线上另一点Q3设为Q1的地面对称点,坐标为Q3(Xt+L/2,-Yt,Zt),从而求出P1点,同理求出P2点,把P1和P2的坐标代入式(2),计算出路面坡度角γ。

车辆的左右倾斜角α计算方法和俯仰角计算方法相同。车辆行驶至山区道路的弯道时,路面具有左右倾斜,如图6所示,车辆同一车轴的左右轮胎便出现高低差,从而引起了倾斜角α。利用上述计算方法,先利用Pt点和轮距W求出轮心点Q5和Q6,然后求出左右轮胎与虚拟路面的交点P3和P4,使用式(2)求出角度α。

3.3.2 驾驶车辆俯仰角和倾斜角控制

由于驾驶车辆模型在驾驶员的控制下在虚拟场景中的道路上行驶,其路面角度实时变化,因此,对车辆模型的α和γ的计算也必须是实时的。将以上计算过程放在VRML的function函数中,由时间传感器控制计算频率。每次计算出α和γ值后,立即对车辆模型进行方位姿态控制,即在车辆模型局部坐标系中直接对模型x和z坐标轴的角度赋值,如果在VRML虚拟场景程序中将车辆节点名称定义为DriveCar,则需要在VB.net控制程序中使用连续两个控制语句来发出控制指令:setNodeEventIn(“DriveCar”,“rotation”,“1 0 0”+α)和setNodeEventIn(“DriveCar”,“rotation”,“0 0 1”+γ)。

而车辆转向是由方向盘的旋转信号触发而实时变换成车辆模型绕模型局部坐标系的y轴旋转角β,通过控制语句:setNodeEventIn(“DriveCar”,“rotation”,“0 1 0”+β)来实现的,也就是说,与路面感应角度α和γ不同,转向角β计算和控制是非定时的,是由驾驶员操控触发的。

对于实时计算频率,如果太低,车辆和路面的角度吻合性较差,车辆角度变换有跳跃感;但如果太高,三维路面的求交计算耗费资源较多,将会影响到整个虚拟场景的实时渲染,使整个驾驶画面出现不连续问题。经试验测得,在无路面缺陷的山区沥青道路上车速在60 km/h以下时,其计算频率为3次/s比较合适;而在山区土石路面状况下,为感应出路面的颠簸,计算频率需要提高到10 次/s,车速<30 km/h。

4 结束语

根据驾驶车辆和自走车辆的控制机理,研究了山区道路虚拟场景中自走车辆和驾驶车辆转角的控制方法,并总结出驾驶车辆转角的计算公式。经在模拟驾驶器的山区道路中试验,实现了驾驶车辆的转角随着路面坡度的改变而改变,增强了山区道路虚拟场景驾驶真实感,对提高驾驶员的驾驶技能有一定的意义。

摘要：针对山区道路模拟驾驶体验的特点,提出了模拟驾驶场景中预定义和路面感应计算相结合的实时控制虚拟车辆运行方法。在虚拟场景中预定义自走车辆运动轨迹,通过时间控制位置和方位的线性插补方法使其运行。对于驾驶车辆模型,文中用方向盘信号和车辆轮胎在路面的空间位置坐标实时计算车辆的位置和方位姿态,使车辆行驶与山区路面的坡度、弯道倾斜、粗糙度等状况等相吻合,增强了山区道路安全驾驶的真实体验感。

关键词：模拟驾驶,山区道路,路面感应,安全体验,车辆方向

参考文献

[1]王银河.山区公路设计中应注意的问题[J].工程技术,2010(3):48.

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[3]占巧玲.基于实车的虚拟驾驶系统研究[D].上海:上海理工大学,2008.

[4]张德丰,周灵.VRML虚拟现实应用技术[M].北京:电子工业出版社,2010.

驾驶模拟系统 篇9

汽车驾驶模拟器从其在国外出现至今, 技术已渐趋成熟, 应用也愈加广泛。我国驾驶模拟器的研究经历了一个从国外引进到自主研发的漫长发展过程, 20世纪90年代后, 随着计算机技术、图形图像技术、多媒体等技术的不断发展, 吉林大学、装甲兵工程学院等高校和科研院所相继出现了仿真精度较高的汽车驾驶模拟器[1,2]。当前, 驾驶模拟器在我国驾驶员培训和道路交通工程研究中, 正发挥着越来越重要的作用[3]。驾驶模拟器主要由硬件部分和虚拟现实部分组成[4], 虚拟现实部分是其模拟功能实现的关键。当前, 被各培训机构和研究机构采用较多的驾驶模拟器虚拟视景软件有SCANeRⅡ、UC-win/Road等。

1 基于模拟器的驾驶员操作技能测评的研究

驾驶员操作技能的理想结构是[5]: (1) 方向掌握稳妥; (2) 车速合理, 与前后左右车辆间距恰当; (3) 左右转弯、曲线行进角度估计准确; (4) 变速时油门、离合器配合适当, 制动运用得当; (5) 能正确分析判断路况情境并采取相应的措施, 确保安全行车。本研究拟以驾驶模拟器为研究基础, 通过驾驶员对测评道路的驾驶情况来测评其驾驶技能水平。

1.1 测评道路的编制

采用驾驶模拟器三维场景开发软件SCANeRⅡ开发出10条不同场景环境 (如:乡村、城市、高速以及混合路等) 的测试路, 并在测试路中设置各种突发情况, 比如:前方的车辆急刹车、堵车、行人横穿等;每条道路均占有一定数目的通道向外传输驾驶员驾驶相关的数据, 如:转向盘转向角、油门、刹车的状态等等。

1.2 测评实验的实施

道路设计完毕后, 选取驾驶员样本进行实验通过被试在驾驶模拟器上驾驶所有的设计道路, 一方面测试所设计道路是否能正确运行;另一方面通过对驾驶数据的采集与分析, 建立驾驶技能测试的事故倾向性测评计分模型, 为以后的驾驶技能测试提供评判标准[6,7]。

1.3 驾驶员操作技能测评标准的制定

依据驾驶技能理想结构, 从驾驶模拟器采集的20个通道的数据中选取受测驾驶员在模拟器上驾驶每条测试路的驾驶时间、出路面次数、撞车次数偏移中线距离、熄火次数5个数据作为衡量驾驶员操作技能的指标进行初步研究, 并根据实验样本数据建模分析, 得出驾驶员技能测评的标准。

2 测评道路的开发

测评道路采用法国OKTAL公司开发的SCAN-eRⅡ软件作为开发工具。测评道路开发的具体流程如下:

2.1 二维路基的建立

二维路况建立是从俯视图的角度对路面进行平面布局, 一个完整的道路是由N段路拼接而成, 每一段路都可设定路面参数, 如道路长度、道路坡度等;路景布置是调用软件的Insertbranch模块对路旁建筑以及路标的布置。二者相结合通过调用三维生成模块, 生成三维路景。

2.2 三维路面信息铺设

路面信息的铺设是用来确定了场景中的运动物体的活动范围, 对于自由运动物体, 物体只会在路面信息铺设好的路面范围内运动, 对于主控车辆, 在铺设好路面信息的路面上可模拟实车驾驶。

2.3 三维驾驶路景生成

三维驾驶路景主要是完成随机运动物体的布置以及参数设定, 一般包括行人、来往车辆、动物等。运动物体的布置模块, 用于安放运动物体的初始位置;运动物体的初始参数设定包括以下几个方面:车辆的编号、车辆的类型、车辆的最大运行速度、车辆的加速度、车辆在视景中是否可见、主车和成员车的选择。

2.4 突发情况的程序编写

以在十字路口预设两车发生碰撞为例进行分析:首先需要解决的问题是成员车何时进入驾驶员视线范围的问题, 这可以通过消失半径R的设置来实现, 即设定成员车在以主车为中心的消失半径R的范围内活动, 当超出R范围时, 系统会及时将其调入主车范围内, 在主车的限定范围内形成车流不息的情景;其次需要解决的就是当主车运行到某一位置时, 事故车从预设的位置启动, 实现在十字路口处与主车的碰撞, 这需要通过编程来实现。其他情况, 如行人横穿马路等与之类似, 不再赘述。

3 驾驶员技能测评的实施

3.1 被试的选取

选取35名驾驶员作为样本, 由于模拟器安装位置的限制, 样本的选取采取就近原则;其中20名为武警某学院汽车队驾驶员, 另外15名为随机选取的地方驾驶员;所选被试均是具有合格驾驶执照和一定驾驶经验的驾驶员。

3.2 测评实验的实施

实验场所为武警工程学院驾驶模拟实验室实验中, 首先将被试按1—35编号;正式测试前, 被试首先驾驶练习道路熟悉驾驶模拟器的操作, 而后被试驾驶员按照随机选取的原则选取测试道路进行驾驶, 但要求每位被试必须完成开发出的所有测试道路 (10条道路) 的驾驶任务。

3.3 实验数据的采集

每条测试道路均设有20个通道采集驾驶员的相关操作数据, 具体情况如表3-1所示。

驾驶员数据采集的具体情况如表3-2所示。

4 测评计分模型制定

4.1 各指标得分的计算

正式进行测评时, 驾驶员随意抽取m (在本次研究中, m=3) 条测评道路进行驾驶。

依据1.3研究所示, 本次研究初步选取5个指标:时间 (Time) 、出路面次数 (Outofroad) 、撞车次数 (Crash) 、偏移中线次数 (Away) 、熄火次数 (Fire) 作为驾驶员技能测评成绩的计分指标。

根据实验所得测试数据统计出各计分指标的最大值和最小值作为计分依据, 初步形成驾驶技能得分计算表 (注意:每条道路对应的Tmin、Tmax等评分指标都不一样, 这里仅列出道路编号为N9的得分计算表) 。由于样本量的限制, 该计分表可根据后续正式施测的情况依据统计学原理进行调整。

记第Nk条路所对应测评指标的得分为:Tgk, Ogk, Cgk, Agk, Fgk, 其具体计算方法为:

由此可得各测试道路相应指标的得分情况;正式对驾驶员实施测评时, 将m条道路的相同指标的得分分别相加, 可以得到5个数据:Ttotal、Ototal、Ctotal、Atota、Ftotal。其中:

4.2 各指标等级的计算

评价计算采用的是等级计算方法, 也就是将每个指标的总分分成好、中、差三个等级, 分别给出对应的评价。

每条测评道路路均有5个指标, 则有5个评价Tp、Op、Cp、Ap、Fp。

如图4-1所示, 假定正常的人占的百分比为PercentNormal1 (60%) , 较差的人占的百分比为PercentBad1 (20%) 。

较好的人占的百分比为PercentGood1=1-PercentNormal1-PercentGood1 (20%) 。

则各测评指标的成绩Tp、Op、Cp、Ap、Fp的计算方法如下:

if (Ttotal∈[0, 2mPercentBad1) , Tp较差;

则Tp为正常;

if (Ttotal∈ (2m (1-PercentGood1) , 2m]) , 则Tp为很好。

Op、Cp、Ap、Fp的计算方法同Tp。

4.3 驾驶技能测评总成绩的计算

总评价P同样采用等级计算, 分为五档:很差、较差、正常、较好、很好。

如图4-2所示, 假定正常的人占的百分比为PercentNormalFinnal (60%) , 最差的人占的百分比为PercentWorstFinnal (5%) , 较差的人占的百分比为PercentBadFinnal (15%) , 较好的人占的百分比为PercentGoodFinnal (15%) , 最好的人占的百分比为PercentBestFinnal (5%) 。

驾驶技能总得分G=sum (Ototal, Atotal, Ftotal, Ctotal, Ttotal) , G的范围是[0, 2×m×5]。

if (G∈[0, 2×m×5PercentWorstFinnal) P=1 (很差) ;

if (G∈[2×m×5PercentWorstFinnal, 2m 5 (PercentWorstFinnal+PercentBadFinnal) ) ) , 则P=2 (较差) ;

if (G∈[2×m×5 (PercentWorstFinnal+PercentBadFinnal) , 2×m×5 (1-PercentBestFinnalPercentGoodFinnal) ]) , 则P=3 (正常) ;

if (G∈ (2×m×5 (1-PercentBestFinnal-PercentGoodFinnal) , 2×m×5 (1-PercentBestFinnal) ) ) , 则P=4 (较好) ;

if (G∈ (2×m×5 (1-PercentBestFinnal) , 2m 5]) , 则P=5 (很好) 。

至此, 驾驶员技能测评结果最终以1—5分的形式给出, 分别对应很差、较差、正常、较好、很好五个等级。

5 结论与展望

论文对驾驶员技能测评进行了初步研究, 提出了一种基于驾驶模拟器的驾驶员技能测评的方法, 通过对35名被试驾驶员进行实验, 制定了驾驶员技能测评的评定标准, 通过后续的测试发现, 该测评结果基本能够反映驾驶员真实的技能水平。驾驶技能的研究, 对于揭示驾驶员事故有着重要意义[5]。由于实验条件及样本量的限制, 所制定的评定标准在今后的测评中有待于进一步修改, 对驾驶员技能测评指标的选取也有待更深入的研究。

参考文献

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[3]丁立, 熊坚.面向人-车-环境系统的汽车驾驶模拟器的开发和应用.公路交通科技, 2002;12 (6) :55—56

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[5]何存道.道路交通心理学.合肥:安徽人民出版社.1989;6:100

[6]凌文辁.心理与行为测量.北京:机械工业出版社.2003;8:20—39