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駕駛模擬器

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駕駛模擬器　　　　主動式駕駛模擬器汽車模擬駕駛駕駛模擬器是一種駕駛訓練的教學設備。它利用虛擬現實技術營造一個虛擬的駕駛訓練環境，人們通過模擬器的操作部件與虛擬的環境進行交互，從而進行駕駛訓練。　　中國是世界上交通事故最嚴重的國家之一，2001年交通事故的死亡人數已經超過10萬人。近年來，隨著機動車保有量的增加，道路里程的延伸，道路交通愈趨復雜，交通事故有愈演愈烈的趨勢。其中新駕駛員的交通事故率占有相當大的比重。根據一項研究發現，與有經驗的駕駛員相比，新駕駛員更容易發生交通事故，而使用廉價的駕駛模擬器就能有效地降低交通事故的發生，因此開發價格低廉且能滿足駕駛培訓需要的駕駛模擬器具有非常積極的意義[1]。　　早在20世紀70年代，世界各先進國家就已普遍應用汽車駕駛模擬器這一先進的手段來培訓學員，并在有關法規上加以認可。據有關資料統計，1982年全日本培訓駕駛員240多萬人，其中90%都是借用駕駛模擬器來實現培訓計劃的。目前，我國汽車駕駛培訓行業采用駕駛模擬器的普及率非常低，培訓仍是以師傅帶徒弟的方式為主，訓練效率比較低，投入較大。　　盡管有一小部分人使用駕駛模擬器進行訓練容易產生模擬器病（訓練的時候可能會出現頭暈、惡心等癥狀），但是使用模擬器的優點是主要的。使用駕駛模擬器進行訓練可以減少1/3的實車訓練時間，減少交通事故，減少環境污染，減少汽車的油耗、磨損以及教練的指導時間。另外駕駛模擬器可以在室內進行，不受天氣、時間等的影響，便于管理和維護，因而維護費用也可以降低許多。　　模擬器的總體結構: 　　從硬件組成的角度來看，模擬器包括駕駛艙、操作部件、儀表盤、傳感器、計算機及大屏幕電視機。其中操作部件和儀表盤采用實車配件，并參照實車的操作部件及儀表盤的位置關系進行安裝，盡可能模擬真實的操作環境。　　模擬器的工作原理　　模擬器的工作原理為：駕駛員操縱操作部件，使得與操作部件直接相連的傳感器發生變化，從而引起電信號的變化。信號采集及處理子系統按照一定的精度定期采集傳感器上的電信號，并進行濾波等處理。處理后的信號作為車輛動力學模型子系統的輸入，經過車輛動力學模型模擬運算，計算出車輛的當前狀態，例如發動機轉速、發動機輸出扭矩、車速、車輛當前的位置等信息。車輛動力學模型計算出的結果送入顯示系統進行圖形顯示、送入音響系統進行聲音模擬以及送入儀表系統進行儀表顯示。　　汽車駕駛模擬器分類[2]：　　（1）簡易汽車駕駛模擬器。安裝了方向盤、離合器、油門、腳剎、手剎、檔位、轉向燈燈操作部件，但是沒有配置電腦，也沒有顯示器，學員可以利用這種模擬器熟悉檔位等部件的操作，是屬于最簡單的模擬器。　　（2）被動式汽車駕駛模擬器。采用前面介紹的簡易型駕駛模擬器，所不同的是在學員前方放置了錄像播放裝置，例如DVD等。訓練的時候，DVD中播放已經錄制好了教學錄像，并播放操作提示語音，學員根據提示語音進行操作。但是播放的是錄像，學員的操作不會對播放影像產生影響，故名被動。　　（3）單屏幕主動式汽車駕駛模擬器。在這種模擬器上，安裝了方向盤、離合器、檔位等操作部件，操作部件上還安裝了傳感器，傳感器中的數據是通過傳感器采集系統進行采集獲取，然后輸入計算機系統。在模擬器的內部安裝有一臺計算機，一個屏幕，學員在操作方向盤等部件的時候，屏幕上的圖像會實時的跟著變化，并且會對學員的錯誤操作進行提示，例如換檔未踩下離合器。由于用戶的操作會對屏幕中顯示的圖像產生影響，故名主動式，又名互動式。這種模擬器不同廠家的硬件配置都差不多，主要區別在在于軟件的功能。　　（4）三屏幕主動式汽車駕駛模擬器。這種模擬器是在單屏幕主動式模擬器的基礎上增加了2個屏幕，這樣就使得顯示的視角大于150度，視野更加寬廣，沉浸感更強。　　（5）液壓伺服體感模擬器。這種模擬器在主動式模擬器的基礎上增加了液壓伺服裝置，可以產生運動提干，能夠更加逼真地模擬駕駛的感受。不過這種模擬器造價較高，主要用于研究。　　目前，用于駕駛培訓的模擬器，從性價比來說，最適合的是用單屏幕主動式汽車駕駛模擬器。　　汽車駕駛模擬器的用途[3]：　　（1）代替真車訓練時間。使用主動型汽車駕駛模擬器可以代替真車20%～30%的訓練時間，而使用被動型駕駛模擬可以可以代替真車5%左右的訓練時間。如果在不減少真車訓練時間的情況下，那么將極大地提高學習效率，使得學員很快進入狀態（教練少生氣，學員少挨罵）。　　（2）消除新學員的恐懼心理。新學員（尤其是女生），剛上真車時，由于手腳配合不協調，動作慌亂，因而有不同程度的恐懼心理。使用模擬器后，學員可以很好地掌握離合器、剎車、油門、檔位、方向盤等的協調。　　（3）可以設置真車訓練中不能實現的內容。例如危險情況（行人突然跌倒，剎車失效等），其他天氣（如雨天、雪天、霧天、黑夜等）。　　（4）減少真車損耗。由于新學員已經在駕駛模擬器上能夠熟練駕駛，因此可以減少由于學員勿操作而帶來的真車損耗。　　（5）節能環保。一般來說，模擬器的功率大概為500W，一個小時半度電，很節能啊，也不產生廢氣。　　一般來說，汽車駕駛模擬器包含以下功能[4]：　　1 基礎駕駛　　基礎駕駛包括“原地駕駛訓練”，“基礎駕駛技能訓練”，“初級訓練場景”。　　1.1 原地駕駛　　原地駕駛主要用于初級學員進行換檔訓練，練習換檔時候與離合器的配置，目的是使得學員可以不低頭就可以實現踩離合器和正確換檔。　　1.2 基礎駕駛技能訓練　　“基礎駕駛技能訓練”主要訓練學員起步、停車、倒車以及通過控制離合器實現半聯動駕駛，目的是使得學員熟練掌握半聯動駕駛技能，為場地訓練打下堅實的基礎。　　1.3 初級訓練場景　　“初級訓練場景”主要用于訓練學員的初級道路駕駛技能，為道路訓練打下堅實的基礎。　　2 場地駕駛　　場地駕駛包括場地九項和倒庫，即“樁考”，“側方停車”，“坡道停車和起步”，“通過單邊橋”，“曲線行駛”，“直角轉彎”，“限速通過限寬門”，“連續通過障礙”，“百米加減檔”，“起伏路駕駛”。對于這10項訓練內容，大車和小車有不同的訓練場景。所有的考核和評判嚴格按照公安部標準進行。　　進行場地訓練時，如果考試不合格，則系統自動將車輛退回到起點位置，方便學員重新進行訓練和考試。　　2.1 樁考　　“樁考”考核機動車駕駛人操控車輛完成側方移位、倒車入庫和正確判斷車身空間位置的能力。　　從起點倒入乙庫停正，再經過二進二退移位到甲庫停正，前進穿過乙庫至路上，倒入甲庫停正，前進返回起點。　　評判及提示語有：倒樁考試開始，倒樁考試結束，不按規定路線、順序行駛，碰擦樁桿，車身出線，移庫不入，中途熄火，中途調整車身位置。　　2.2側方停車　　“側方停車”讓駕駛員掌握將整車正確停于路右車位（庫）中的技能，以適應日常駕駛生活中臨時停車的需要。　　駕駛人員駕駛車輛在不碰，擦庫位樁桿，車輪不壓碰車道邊線，庫位邊線的情況下，通過一進一退，將整車移入右側車庫位中。　　評判及提示語有：側方停車考試開始，側方停車考試結束，車輛在入庫后車身出線，碰擦樁桿，行駛中輪胎觸軋車道邊線，中途調整車身位置。　　2.3坡道停車和起步　　考核機動車駕駛人在坡道上駕駛車輛的技能，準確判斷車輛的位置，正確使用制動、擋位和離合器，以適應在上坡路段停車與起步的需要。核駕駛員上坡路的駕御車輛的能力，正確的固定地點靠邊停穩車輛的能力，以準確適用檔位和離合器的能力，以適應在上坡路段等候放行時的操作需要。　　機動車駕駛人應通過視覺和感覺及時判斷坡道的坡度大小、長短及路寬等道路情況，采取正確的操作方法，控制車輛平穩停車和起步。做到轉向正確，換擋迅速，操縱加速踏板、駐車制動器和離合器踏板的動作準確協調。　　評判及提示語有：“坡道定點停車和起步”考試開始，“坡道定點停車和起步”考試結束，車輛停止后，汽車前保險杠距離樁桿線超過50厘米，車輛保險杠未停于樁桿線上，前后超過 20厘米，不超過 50厘米，車輛停止后，車身距離路邊緣線30厘米以上，起步時后溜大于30厘米，起步時后溜小于30厘米。　　2.4 通過單邊橋　　考核機動車駕駛人員對所駕駛的車輛能準確運用方向，并對所有車輪位置的直線行駛軌跡的正確判斷和掌握車輛不平行運行技術。　　駕駛員要正確掌握方向，將甲、乙兩橋分別用左、右邊輪壓于輪下，平穩順暢通過，用一檔（含）以上檔位。（單側前后車輪一次通過左、右單邊橋。）　　評判及提示語有：“通過單邊橋”考試開始，“通過單邊橋”考試結束，有一車輪未上橋，行駛中出現一個車輪掉下橋面，未通過單邊橋。　　2.5曲線行駛　　考核駕駛遠方向的運用與對車輛軌跡運行的掌握。　　機動車駕駛人駕駛車輛從彎道的一端前進駛入，減速換擋，以低擋低速從另一端駛出。行駛中不得軋彎道邊緣線，轉向自如。　　評判及提示語有：“曲線行駛”考試開始，“曲線行駛”考試結束，車輪駛出邊緣線，車輪壓路邊緣線，中途調整車身位置。　　2.6直角轉彎　　考核駕駛員急彎路段迅速運用方向對車輛內輪差距進行正確判斷。　　機動車駕駛人駕駛車輛按規定的線路低速行駛，由左向右或者由右向左直角轉彎，一次通過，中途不得停車。　　評判及提示語有： “直角轉彎”考試開始，“直角轉彎”考試結束，車輪觸軋突出點或者駛出邊緣線，中途調整車身位置，車輪觸軋道路邊緣線，借助倒車完成。　　2.7限速通過限寬門　　考核駕駛員在一定的車速下對車身位置的正確判斷能力。　　機動車駕駛人駕駛車輛以不低于20公里/小時的速度，從三門之間穿越，不得碰擦懸桿。　　評判及提示語有：“限速通過限寬門” 考試開始，“限速通過限寬門” 考試結束，時速低于20公里/小時通過，不按規定路線、順序行駛，碰擦限寬門懸桿。　　2.8連續通過障礙　　考核機動車駕駛人駕駛車輛通過連續障礙時，對車輪行駛軌跡和內、外輪差的判斷能力。　　除小型車輛用一擋外，其他車輛用二擋（含）以上擋位，將車騎于圓餅之上通過，車輪不得碰、擦、軋圓餅，并且不得超、軋兩側路邊緣線。　　評判及提示語有：“通過連續障礙”考試開始，“通過連續障礙”考試結束，不按規定路線行駛的，車輪駛出邊緣線，車輪壓路邊緣線，壓圓餅，碰、擦圓餅。　　2.9百米加減檔　　考核機動車駕駛人操縱車輛擋位的熟練程度。　　機動車駕駛人駕駛車輛由起點線起步，在百米內完成從最低擋逐級加至最高擋，再從最高擋逐級減至二擋。　　評判及提示語有：“百米加減擋”考試開始，“百米加減擋”考試結束，未完成規定加、減擋，越級換擋。　　2.10起伏路駕駛　　考核駕駛員掌握起伏（凹凸）路的駕駛要領和對起伏（凹凸）路面進行正確判斷的能力，并做到制動、離合器、檔位三者配合適當。　　車輛正常行駛在障礙物前 20 米內制動減速，用低檔（一檔）或使用半聯動通過，保證車輛平穩安全的通過障礙。　　評判及提示語有：“起伏路駕駛”考試開始，“起伏路駕駛”考試結束，車速控制不當，車輛嚴重跳躍，通過起伏路前不減速，通過起伏路前過早減速。　　3 綜合訓練　　綜合訓練中，設置了“城市道路”，“高速公路”，“鄉村道路”等訓練場景。在各訓練場景中，又設置了各種危險情況，如行人橫穿公路，行人滑倒，側風等。　　綜合訓練中，嚴格按照公安部科目三考試要求進行判別和提示。　　3.1 城市道路　　城市道路場景中設置了立交橋、十字路口、丁字路口、環形島、環城路、隧道等內容。　　3.2 高速公路　　場景中有收費站、超車道、行車道、出口等交通標志牌，車距確認、隧道、高速公路出入口等內容。　　3.3 鄉村道路。　　4 網絡互聯　　通過中央控制臺，可以連接50臺駕駛艙進行聯網訓練。中央監控臺由高性能計算機、、打印機、 100M 網絡交換機等組成。監控計算機可以監控任意一臺模擬器，監視窗口將顯示與被監視模擬器完全一樣的畫面，并實時圖形顯示其“五大”操作件——方向盤、離合器、腳制動、油門及手制動當前的狀態；另外檔位、喇叭、轉向燈、點火開關等的狀態也通過圖示表示出來。監控計算機可以查看聯網的每一臺模擬器當前錯誤操作的明細情況，并將訓練成績進行打印。

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