虚拟驾驶模拟系统---特殊效果

毕业设计

题目虚拟驾驶系统

---特殊效果

学院机械工程学院

专业机械工程及其自动化

班级机自0701

学生徐晓卿

学号20070403222

指导教师王玉增

二〇一一年五月三十日

1前言

1.1虚拟驾驶系统的背景

随着我国经济的不断发展，越来越多的汽车作为代步工具进入大众化家庭，汽车的普及催生了大批的非职业化驾驶员，汽车驾驶训练的工作量有了很大程度的提高。驾校需要购置更多的车辆提供驾驶训练，并且加大教师的配备，来满足市场的需求，这与资金的投入产生了矛盾；采用实车进行汽车驾驶训练存在着污染、高成本、危险性高、场地不足等限制，市场的供应和需求的矛盾促使人们寻求新的驾驶训练方式。

计算机性能的提高和虚拟现实技术的发展，为在计算机上模拟汽车驾驶环境，进行驾驶训练提供了可能。计算机仿真技术、实时图形图像处理技术的飞速发展，为汽车仿真的研究提供了有力的工具和帮助。利用仿真技术可以进行不同虚拟环境的开发和多种车辆模型的设计，为汽车驾驶训练开辟了新方向。利用虚拟驾驶系统进行训练，不受时间、场地和气候的限制，在达到培训质量的前提下，具有经济、环保的优点，因此，利用计算机来开发汽车虚拟驾驶系统是一种有效的手段。

虚拟现实技术的提出和发展，为汽车虚拟驾驶系统的研究和开发提供了新手段。虚拟现实技术又称灵境技术，是一种先进的计算机界面技术，通过给用户提供视觉、听觉、触觉的交互手段，使用户产生强烈的沉浸感，带有实时交互功能的操作，能减轻用户的负担，提高系统的工作效率[1-3]。美国科学家自1989年首次提出虚拟现实技术以来[4]，这项技术发展十分迅速，并广泛应用于军事、航空航天、自动控制、医疗、娱乐、教育等领域。将虚拟现实技术应用于汽车训练，即利用计算机构建用于汽车驾驶训练的虚拟环境和用于训练的车辆，产生“人-车-环境”闭环系统，在这一闭环系统中驾驶汽车，可根据车辆的行驶不断变换相应的虚拟视景、场景音效和车辆的运动仿真，使驾驶员沉浸到这一环境中，并根据虚拟环境中产生的触觉，听觉和视觉，变换相应的驾驶动作，使得虚拟驾驶车辆的位置在行驶环境中不断变化，以此产生驾驶员和虚拟环境的交互，达到训练驾驶员动作的目的。这种能够正确模拟汽车驾驶动作，获得实车驾驶感觉的仿真系统就是汽车虚拟驾驶系统，它是既能进行汽车驾驶训练，提高驾驶员水平，又能降低各种费用的汽车训练装置。运用这种装置进行汽车驾驶训

练，可以减少实车训练带来的意外伤害，具有节约能源和经济，并且不受时间、气候和场地限制。

现今驾校成本不断增加，利润逐年下降，培训效率低，满意度差，必须通过提高效率争取生源，扩大经营降低成本的方式来改变现状，模拟驾驶训练加实车驾驶训练，是一种行之有效的现代汽车驾驶员培训模式。在各方面受限的情况下，首先采用不易损坏、没有危险的虚拟驾驶系统对训练内容模拟，在学员对训练内容熟练操作后再进行实车训练，避免了对实车的巨大损耗，提高了训练效率，减低了驾驶培训的危险性。在新的《汽车驾驶培训大纲》中将汽车驾驶模拟训练列入其中，证明了虚拟驾驶系统的重要性。

1.2国内外的研究现状

早在上世纪70年代，美国、西欧等一些发达国家就开始汽车虚拟驾驶系统的研究[7]。上世纪80年代以来，德国、瑞士、日本、美国的各大汽车厂家都分别建立了开发型汽车虚拟驾驶系统[8]。德国奔驰公司于1985年建成了6自由度汽车虚拟驾驶系统，其性能代表当时汽车虚拟驾驶系统技术的最高水平；1989年，德国大众汽车公司则更新了原有虚拟驾驶系统的计算机系统和视景生成系统，并用于新产品的研制中；20世纪80年代，瑞典VDI公司也投资建成了汽车虚拟驾驶系统，用于瑞典车辆和交通系统的研究与开发；美国GM汽车公司1989年开始研制开发性虚拟驾驶系统，至今为止已经开发出第二代产品[8-9]，其性能指标居世界领先水平。1993年，美国FORD汽车公司也开始研制自己的开发型虚拟驾驶系统；美国阿依华车辆中心于1993年就启用1300万美元来开发汽车驾驶模拟系统，1996年又增加投资3000万美元由TRW公司进行改进，作为研究高速公路及车辆系统的国家研究基地的一部分，被称之为国家先进汽车驾驶模拟器（NDAS）；1993年，美国交通部（DOT）招标建立美国的大型驾驶模拟器，IOWA大学中标。1991年日本马自达公司兴建了跑车型开发性驾驶模拟器，1995年日本汽车研究所（JARI）也建成了带有体感模拟系统的驾驶模拟器[10-13]。

在国内，汽车虚拟驾驶系统发展较晚，一些公司开发了汽车虚拟驾驶系统，但与国际先进水平存在一定的差距。随着汽车驾驶训练需求的增长，引进的汽车虚拟驾驶

系统价格昂贵，并且不适合我国的交通规则，使得国内研制自己的汽车虚拟驾驶系统尤为重要。

19世纪20年代初期，北京航空航天大学、国防科技大学、中国航空精密机械研究所，东南大学、吉林大学，等单位都开展了积极的研究工作，并开发出了一些产品，其中北京航空航天大学研制的MCGI-9410T计算机成像系统、航空精密机械研究所研制的QM—CGI汽车驾驶训练模拟系统较有代表性，吉林大学建设的具有6自由度运动系统的开发型车辆驾驶模拟器，其规模和性能居世界先进水平。吉林大学动态模拟国家实验室是1989年获得批准，利用世界银行贷款建设的国家重点实验室，在1996年12月建成，1997年起正式进入国家重点实验室队列。该实验室于2006年开发了大型开发型汽车虚拟驾驶系统。

1.3虚拟驾驶系统的分类

早在上世纪70年代，美国、西欧等一些发达国家就开始汽车虚拟驾驶系统的研究[7]。上世纪80年代以来，德国、瑞士、日本、美国的各大汽车厂家都分别建立了开发型汽车虚拟驾驶系统[8]。德国奔驰公司于1985年建成了6自由度汽车虚拟驾驶系统，其性能代表当时汽车虚拟驾驶系统技术的最高水平；1989年，德国大众汽车公司则更新了原有虚拟驾驶系统的计算机系统和视景生成系统，并用于新产品的研制中；20世纪80年代，瑞典VDI公司也投资建成了汽车虚拟驾驶系统，用于瑞典车辆和交通系统的研究与开发；美国GM汽车公司1989年开始研制开发性虚拟驾驶系统，至今为止已经开发出第二代产品[8-9]，其性能指标居世界领先水平。1993年，美国FORD汽车公司也开始研制自己的开发型虚拟驾驶系统；美国阿依华车辆中心于1993年就启用1300万美元来开发汽车驾驶模拟系统，1996年又增加投资3000万美元由TRW公司进行改进，作为研究高速公路及车辆系统的国家研究基地的一部分，被称之为国家先进汽车驾驶模拟器（NDAS）；1993年，美国交通部（DOT）招标建立美国的大型驾驶模拟器，IOWA大学中标。1991年日本马自达公司兴建了跑车型开发性驾驶模拟器，1995年日本汽车研究所（JARI）也建成了带有体感模拟系统的驾驶模拟器[10-13]。

在国内，汽车虚拟驾驶系统发展较晚，一些公司开发了汽车虚拟驾驶系统，但与

国际先进水平存在一定的差距。随着汽车驾驶训练需求的增长，引进的汽车虚拟驾驶

系统价格昂贵，并且不适合我国的交通规则，使得国内研制自己的汽车虚拟驾驶系统

尤为重要。

19世纪20年代初期，北京航空航天大学、国防科技大学、中国航空精密机械研究所，东南大学、吉林大学，等单位都开展了积极的研究工作，并开发出了一些产品，其中北京航空航天大学研制的MCGI-9410T计算机成像系统、航空精密机械研究所研制的QM—CGI汽车驾驶训练模拟系统较有代表性，吉林大学建设的具有6自由度运动系统的开发型车辆驾驶模拟器，其规模和性能居世界先进水平[14-17]。吉林大学动态模拟国家实验室是1989年获得批准，利用世界银行贷款建设的国家重点实验室，在1996年12月建成，1997年起正式进入国家重点实验室队列。该实验室于2006年开发了大型开发型汽车虚拟驾驶系统

2虚拟驾驶系统VDS-1的架构

为了实现虚拟驾驶系统VDS-1能够在个人计算机上运行，并满足训练的要求，总结了需要解决虚拟驾驶系统的一系列问题，并根据现有的技术水平，选用合理的开发工具进行开发。

2.1虚拟驾驶系统的关键技术

运行于个人PC机上的虚拟驾驶系统VDS-1，在满足训练要求的情况下，尽量要使系统逼真、降低成本，提高性价比。因此，需要解决下面的技术难题。

1．海量数据的快速提取虚拟现实技术的应用对象往往数据量十分巨大，为此，我们需要设计特殊的数据结构和算法,使系统漫游时最大限度地节约时间，在海量数据中提取视场范围内所有“可见”要素数据，以保证系统以一定的交互速率运行(每秒绘制图像帧数FramesperSecond,简称FPS)。

2．实时三维图形生成技术实时显示的刷新频率不能低于15帧/ｓ，而复杂场景的显示存在巨大的计算量，在不降低图形的质量和复杂度的前提下，提高刷新频率是该技术的关键，否则，系统漫游时将会产生画面停顿和不连续的现象。

3．人与场景的融合技术虚拟现实的沉浸感和交互特征依赖于人与场景的融合技术,这主要体现在立体显示和传感器技术方面。

4．立体图像的生成和显示根据双目立体视觉原理，由计算机屏幕显示的视景系统，需分别渲染出左右眼图像，并配合立体眼镜，使得左眼观察左眼图像，右眼观察

右眼图像，并不断交替显示。

5．主动驾驶车辆的控制及虚拟场景中车辆运动状态的表现虚拟驾驶系统中的主动驾驶车辆受驾驶员输入的控制，能进行基本的前进、转弯、倒车等驾驶运动。车辆的运动规律应符合实际车辆的运动规律。

6．后视镜的实现主动驾驶车辆在行驶的过程中，能控制车辆的后视镜是否显示，并可通过后视镜观察车辆后方的场景。

7．碰撞检测的实现虚拟场景中的运动物体当位置上互相重叠时，发生碰撞，车辆的运动轨迹超出运行的路面范围，应可以识别和报错。

8．各种天气状况的模拟，场景雾的实现等对虚拟场景进行雾化，增加场景的沉浸感和真实感，并产生纵深的感觉。

2.2桌面虚拟现实技术及应用

虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，对该技术的研究始于20世纪60年代，直到90年代，虚拟现实技术作为一门比较完整的体系而受到人们的极大关注[2-3]。

虚拟现实是把客观世界中的某一局部或想像的世界用电子的方式模拟出来，并且能够让你进入这个局部世界，犹如身临其境；而且，这种身临其境不是静态的，当你在局部世界活动时，你会感到“境”相应的变化。虚拟现实技术是近十几年来发展起来的新技术，它结合三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成逼真的三维环境。是一种模拟人在自然环境中的视觉、听觉、触觉等行为的高度逼真的人机交互技术，是利用人类感知能力和操作能力的新方法。它使计算机从一种只用键盘、鼠标进行操作的设备变成了人处于计算机生成的环境中，通过感官、语言、手势等比较自然的方式进行“交互、对话”的系统和环境，即虚拟现实环境。

近年来，随着计算机技术、网络技术等新技术的高速发展和应用，虚拟现实技术也发展相当迅速。根据用户参与虚拟现实的不同形式以及沉浸的程度不同，可以将虚拟现实系统分为三类：沉浸式虚拟现实、桌面式虚拟现实、共享性虚拟现实[2]。沉浸性虚拟现实系统是最理想的追求目标，他提供了一个完全沉浸式的体验，使用户有置

身于真实世界之中的感觉。需要价格昂贵的硬件如头盔、数据手套、身体部位跟踪器把用户的视觉听觉和其它感觉封闭起来，并提供一个新的，虚拟的感觉空间。由于成本较高，不容易得到普及。桌面虚拟现实（Desktop VR）也称窗口虚拟现实，是利用个人计算机屏幕作为用户观察虚拟世界的一个窗口，采用立体图形、自然交互等技术。在桌面虚拟现实系统中，计算机的屏幕是用户观察虚拟世界的一个窗口，配合立体眼镜观看虚拟三维场景的立体效果。虽然用户处于不完全沉浸的环境，但因技术简单，实用性强，需要投入的成本低，在实际中应用广泛。共享性虚拟现实是多个客户通过计算机网络连接到仪器，同时进入由服务器构筑的虚拟空间，在共同的虚拟环境中协同操作。其中，桌面虚拟现实技术能够实现沉浸的感觉，并且成本低的优点在虚拟驾驶系统中得到应用，对开发虚拟驾驶系统提供了技术支持。

桌面虚拟现实技术具有一般虚拟现实技术的三个突出的特征：沉浸感（Immersion）、构想（Imagination）和交互性(Interactivity)，即虚拟现实的3I 特性。

沉浸感是使用者作为主角存在于虚拟环境中的真实程度，指用户感觉到好像完全置身于虚拟世界中一样，被虚拟世界所包围。虚拟现实技术的主要特征就是让用户觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界中的一部分，是用户由被动的观察者变成主动的参与者，沉浸于虚拟世界之中，参与虚拟世界的活动。虚拟现实的沉浸性来源于对虚拟世界多感知性，常见的感知有视觉感知、听觉感知，还有触觉感知、力觉感知、运动感知等[2]。

交互性即用户对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境得到的反馈的自然程度。虚拟现实的交互性的实现于传统的多媒体技术有所不同，在传统的多媒体技术中，人机之间的交互工具主要是通过键盘与鼠标进行一维、二维的交互，而虚拟现实系统强调人与虚拟世界之间要以自然的方式进行交互，并且借助虚拟现实系统中的特殊硬件设备，如数据手套、方向盘等，以自然的方式与虚拟世界进行交互，实时产生在真实世界中的一样的感觉。这中交互性具有以下特点：人的参与与反馈；人机交互的有效性；人机交互的实时性。

想象性强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间，可拓宽人类的认知范围。虚拟现实技术不仅仅是一个媒体或者一个高级用户界面，它可以用来实现一定的目标，

如解决工程、医学、军事等方面的问题，它使人类可以突破时间与空间的限制，去体验和研究世界上早已发生和尚未发生的事件，或进入宏观和微观世界进行研究，以及复杂条件问题的研究。

虚拟现实的沉浸性，交互性和想象性，使参与者能沉浸与虚拟世界之中，并进行交互。桌面虚拟现实系统。虚拟现实系统是通过视、听、触觉等信息通道感受到设计者思想的高级用户界面。

将桌面虚拟现实技术应用于汽车驾驶模拟系统的开发。首先配置开发的硬件条件，现在计算机的性能有了很大的提高，使用个人计算机来开发虚拟驾驶系统，配合方向盘和立体眼镜交互工具，以及音响等。VDS-1软件的开发过程为：首先构造三维场景中的各种物体，如城市建筑、道路、行人、汽车等场景中的物体，即建立3D模型库和汽车模型库；然后，建立人机交互接口，读取驾驶员驾驶过程中的各种操作参数，并设定出人员操作过程中的逻辑判断策略；在系统仿真过程中，根据驾驶员的操作参数，利用汽车动力学模型的计算公式，得出汽车的运动数据，以此驱动视点的运动，根据视点的位置和方向，渲染出相应的虚拟场景和音响效果，使驾驶员沉浸到虚拟环境中去，进行汽车驾驶训练。利用开发的虚拟驾驶软件，在个人计算机上实现满足沉浸感、交互性的汽车驾驶平台，给驾驶员提供逼真的驾驶环境，给汽车驾驶训练提供了极大的方便。

3 VDS-1场景的雾化

为了增加虚拟环境的真实感，可以在环境中模拟诸如晴天、阴天、雨天、雾天等自然现象。雾化是指Direct3D程序模拟真实世界的云雾、水汽、灰尘等自然景观。在雾气较严重的地区，往往距离观察点很近的物体比较清晰，而远处的物体随着距离的增加会变得越来越模糊[34]。在场景中添加雾可以产生纵深感和距离感，增加三维场景的真实感，也可以用来营造气氛。

在Direct3D图形系统中，雾化是通过将景物的颜色和雾的颜色进行混合来实现的。影响混合比例的参数为混合因子，混合因子随着物体和观察点距离的而衰减。距离观察点越远，混合因子越小，场景中物体的原色越小，雾的颜色越大，雾化效果越明显[35]。Direct3D计算雾化的方法如下：

*(1)*scene fog Color f Color f Color =+-

其中，Color 表示雾化后的场景颜色，f 表示雾化混合因子，scene Color 场景原来

的颜色，fog Color 程序定义的雾的颜色。

Direct3D 采用了2中方法进行雾化处理：顶点雾化和像素雾化[36]。

根据Direct3D 的雾化计算公式，将雾分为三种类型：线性雾、指数类型1、指数类型2，枚举常量D3DFOGMODE 定义了这三种雾化公式，其中

1end d f end start -=-

为线性雾的混合因子的变化公式，根据这个公式，雾化效果随距离呈线性增加，其中，end 和start 表示雾化起点和终点与观察点的距离，d 表示当前计算点与观察点的距离；21f d density e =?为指数类型1雾的混合因子的变化公式，根据这个公式，雾化效果随距离按指数规律增加，其中d 表示当前计算点与观察点的距离，density 表示雾的密度；231()f d density e =?表示指数类型2雾的混合因子的变化公式，根据这个公

式，雾化效果随距离按指数平方的规律增加。图3.9为雾化后的场景运行效果。

4 总 结 与 展 望

4.1 主要研究工作总结

通过分析汽车驾驶模拟系统的发展现状及存在的问题，目前国内外虚拟驾驶系统

的研究现状及常用方法，提出了课题的研究背景和意义，并进行了基于桌面虚拟现实技术的虚拟驾驶系统VDS-1的设计。和汽车实车驾驶训练相比较，使用虚拟驾驶系统可以消除初上车学员的紧张感，并且可以节省燃油，消除污染，训练时间灵活，硬件配置的低成本有利于系统的推广。主要进行了以下几个方面的工作：1．视景子系统的设计和生成视景子系统是利用计算机实用图像生成子系统产生车辆行驶过程中驾驶员所看到的虚拟环境，如道路、建筑、交通标志、车辆、行人等。通过应用三维建模软件工具3DS MAX，建立了虚拟驾驶的三维场景和运动物体，并将场景导入程序，通过设置虚拟摄像机，并进行坐标变换，生成了视景子系统。

2．音响子系统的设计音响子系统可以营造更加逼真的模拟环境。通过准备各种声音的素材，并配合行车过程根据驾车状况进行调用，成功营造了行车过程中的各种声音。

3．操控子系统的设计和实现用户可以操作方向盘、油门踏板、脚刹踏板、离合器踏板、档位、手刹车、点火开关等设备，成功的实现了方向盘控制车辆在虚拟场景中进行符合运动规律的行驶。

4．双目立体成像技术的应用，立体成像程序的实现。为了形成驾驶行车中的真三维立体环境，利用双目视觉原理，推导了体视变换算法，编制了立体双目立体成像程序，分别生成了左右眼图像，渲染出了立体图像对。

5．主动驾驶车辆后视镜的设计，实现了后视镜渲染窗口，行车过程中，可根据驾驶需要开启和关闭左右后视镜。

6．运动物体的设计场景中的运动物体分为沿预订路线行驶的车辆和行人，以及模拟行车的主动驾驶车辆，并利用操控装置，实现了在虚拟场景中进行驾驶训练。

应用开发的虚拟驾驶系统进行汽车驾驶训练，其中典型的运行效果图5.1（虚拟驾驶开始的地方），图5.2（汽车驾驶过程中开启了后视镜），图5.3（对虚拟场景进行了线性雾化），图5.4（对虚拟场景进行了指数雾化），图5.5（更换了主动驾驶车辆），图5.6（在雾化场景中开启后视镜）。

图5.1汽车出发的场景位置

图5.2车辆的行驶过程中开启了后视镜

图5.3 对场景进行了线性雾化

图5.4 对场景进行了指数雾化

图5.5 更换了主动驾驶车辆

图5.6雾化场景中开启后视镜

4.2 VDS-1系统的创新点

1．视景子系统的设计和生成视景系统是利用计算机实用图像生成子系统产生车辆行驶过程中驾驶员所看到的虚拟环境，如道路、建筑、交通标志、车辆、行人等。通过应用三维建模软件工具3DS MAX，建立了虚拟驾驶的三维场景和运动物体，并将场景导入程序，通过设置虚拟摄像机，并进行坐标变换，生成了视景系统。

2．音响子系统的设计音箱系统可以营造更加逼真的模拟环境。通过准备各种声音的素材，并配合行车过程根据驾车状况进行调用，成功营造了行车过程中的各种声音；

3．操控子系统的设计和实现用户可以操作方向盘、油门踏板、脚刹踏板、离合器踏板、档位、手刹车、点火开关等设备。成功的实现了方向盘控制车辆在虚拟场景中进行符合运动规律的行驶，

4．双目立体成像技术的应用，立体成像程序的实现。为了形成驾驶行车中的真三维立体环境，利用双目视觉原理，推导了提示变换算法，编制了立体双目立体成像程序，分别生成了左右眼图像，渲染出了立体图像对。

5．主动驾驶车辆后视镜的设计，实现了后视镜渲染窗口，行车过程中，可根据驾驶需要开启和关闭左右后视镜。

4.3 VDS-1系统存在的不足

对于开发虚拟驾驶这样的大型系统来说，需要大量的人力和物力。本人在三年的时间里，通过系统的学习和不懈的努力，完成了系统的基本功能，但要其成为一个成熟完善的系统，目前还存在许多不足之处：

1．交通规则还没有很好的模拟，在一个完善的驾驶模拟系统当中，无论是行人还是车辆都应该严格的遵守交通规则，例如，当车辆闯红灯或者在转弯时没有打转向灯就应该用声音或文字来提示用户，从而达到真实模拟的效果。

2．使用的动力模拟、转向模拟、碰撞检测和违规判别的数学模型都是最基本的，实际的模拟效果与真实数据还有一定的差距。因为建立较为复杂的数学模型需要通过

实物实验的数据和复杂的数学建模与分析，才能得到较为准确的模拟算法。

3．虚拟场景中智能物体种类只有行人和车辆，应该增加诸如摩托车、自行车等运动物体。

4．场景种类单一，需要更多的场景才能达到训练的目的。

4.4 展望

VDS-1系统还需要绘制更加专业的场景模型，建立更加复杂和真实的虚拟场景；在程序中需要制作更多种类的智能物体，模拟出更加逼真的场景。同时需要建立智能体管理器，对所有智能物体有总体的管理，达到资源优化的作用；通过实验获取实际数据，在使用数学建模的手段，改善模拟算法，让驾驶过程的模拟更接近实际。

尽管我们开发的这个系统只是实现了虚拟驾驶的基本功能，和一个成熟的虚拟驾驶系统相比还有很大的差距，但我们相信，通过不懈的努力和工作积累，本系统一定会更加完善、更加成熟，并最终走上社会，为社会服务。

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[52] 李畅，左正兴，虚拟现实中几种体视算法的探讨，计算机工程，2002，11(28)：90~91

[53] 黄心渊，体视动态模拟中的图象生成与合成，计算机仿真，1999，3(7):26~28

[54] Wiederhold B K,Wiederhold M D. How Real-time Technology Can Improve the Quality of

https://www.sodocs.net/doc/c26018607.html,puter Graphics,1999,33(3):25-28

[55]Tom Peterka,Daniel J.Sandin. Personal Varrier: Autostereoscopic virtual reality display for

distributed scientific visualization. Future Generation Computer Systems,2006(22):976-983 [56]王玉增，顾英妮，昃向博，基于体视变换方法的汽车虚拟驾驶系统的研究，系统仿真学

报，2006，18（9）：2477～2479

西南交通大学_基于自动化技术的智能驾驶模拟汽车(陈然)

基于自动化技术的智能驾驶模拟汽车 设计者：陈然1曾壹2刘王瑞1 指导教师：朱志国 （西南交通大学1交通运输与物流学院，2电气工程学院四川成都611756） 作品内容简介 近年来，随着自动化技术的快速发展，以及自动驾驶技术的逐渐成熟，自动驾驶的汽车越来越受到人们的期待。自动驾驶的汽车不仅可以代替部分司机的驾驶功能，还能检测出司机在驾驶过程中的一些错误操作，因此可以说自动驾驶的汽车能在安全性和可靠性上有较大提高。本次论文中的车辆就是基于自动化的技术而实现自动驾驶，它能充分减轻司机的劳动强度，提高车辆的可靠性，保证车辆和人员的安全。 该系统分为自动控制，换道控制两种控制模式，以及两种模式的切换按钮——JTA（警惕按钮）。当车辆处于自动控制模式时，通过设备检测两根车道线使车辆在车道内行驶，检测到前方存在障碍物后停止车辆，检测到侧方存在障碍物时拒绝换道；当车辆处于换道控制模式时，在侧方无车辆时可屏蔽检测车道功能实现正常手动换道，另外在有违规操作时都伴有声音报警。两个模式可由JTA按钮自由切换。 该系统可以实现自动驾驶，减轻司机的劳动强度，防护疲劳、酒后以及不娴熟的驾驶，更好的帮助残疾人士驾驶汽车，另外在加装相关设备的情况下，可以在恶劣天气下行驶，进行灾害救援甚至军事行动等。 此车辆完全由我们自己制作，旨在展示我们自己所学，在制作工程中有所收获，有些功能还不太完善，但也能为相关部门提供技术参考。 关键字：安全可靠自动控制换道控制警惕按钮 1．研究背景 20世纪80年代以来 ,智能控制理论与技术在交通运输工程中越来越多地被应用。在这一背景下 , 自动驾驶汽车的提出是十分必然的。自动驾驶汽车是一种高新技术密集的新型汽车 ,是目前主流汽车的换代产品。随着我国汽车保有量的增加 , 道路交通拥堵现象越来越严重 , 每年发生的交通事故也在不断上升 ,为了更好的解决这一问题 ,研究和开发汽车自动驾驶系统是很必要的。有研究表明一个年轻敏捷的驾驶员,通常对各种情况做出及时反应的时间约为500毫秒,自动驾驶系统做出反应的时间不超过100毫秒 ,安全性更高 ,而且还可以将该系统安装在大型货车上,替代疲劳驾驶的司机,可以大大降低事故的发生率。 随着信息技术、计算机技术、制造技术等高新技术的迅猛发展，国际上汽车研究设计开发水平在大幅度提高 , 在中国开展汽车自动驾驶系统的研究,具有特别重要的意义,具体体现在以下几个方面： 1、突破制约汽车工业整体跃上新台阶的若干理论与技术基础难题； 2、在“智能汽车”这一新的制高点上，缩小与国际先进水平的差距 3、在新一代汽车“智能汽车”领域占有一席之地 ,并促进智能运输系统研究开发 4、形成中国自己的智能汽车研究队伍和研究基地 ,这对于中国意义尤其重大。

驾驶模拟器说明书

BZ2012-1最新款豪华型汽车驾驶模拟器 BZ2012-1型驾驶模拟器是我公司根据最新的驾驶员培训大纲和最新的驾驶模拟器行业标准（JT/T398-2011）开发而成的最新产品,驾驶座舱进行了大量技术创新和改进，并配置了最新的“BZ-2011驾驶模拟器软件V1.2”。 一、座舱 座舱由驾驶舱座，视景计算机，视屏（19寸显示器），操作传感器，数据采集卡，耳机和话筒等组成。 座舱包含了与真实车辆相同的操作部件，“五大”操纵机构：方向盘、离合器，脚刹，油门和手刹。真车变速器：倒档、一档、二档、三档、四档、五档和空挡（自动档只含前进档、倒车档和驻车档）。真车操作开关：左转向灯、右转向灯、应急灯、喇叭、点火开关、总电开关、安全带、车门、雨刷、远光灯、近光灯、远近光交替。 座舱既可以进行联网训练，也可以进行单机训练。利用主控台计算机，最多可以将30台座舱连接到一个训练场景进行训练。 学员通过操作不同的操作部件，经过各自的传感器产生不同的操作信号，这些操作信号通过数据采集卡传送给计算机，经过各种训练模型的逼真运算，最后在视屏上输出与操作相对应的三维场景与各种声音。

二、主要功能 驾驶舱配备最新的BZ2012-1驾驶模拟器软件V1.2版，该软件为我公司最新开发完成，具有自主知识产权。 软件采用汽车多自由度数学模型，实现汽车转向、制动和加速的逼真模拟；另外利用最新的计算机技术，实现真实的三维场景及逼真的声音模拟。 训练按照三个难度级别分别进行训练：初级驾驶，中级驾驶和高级驾驶。 BZ2012-1驾驶模拟器软件技术指标 训练车型选择场地训练选择界面 城市道路选择乡村道路选择 面板提示语（关键词语）： ▲三级课程训练模式：初级、中级、高级 ▲ 14种全新训练车型 ▲全自动配置被动驾驶训练文件 ▲丰富的驾驶培训教学录像 ▲最新理论考试题库（四选一） ▲自动档、手动档合而为一 ▲特别设计太阳炫目训练场景▲多种特殊气候训练 ▲原地驾驶（换档训练）▲加油站、收费站等训练场景▲操作信号实时显示▲ 30台驾驶舱联网训练

汽车驾驶智能模拟培训系统教学课程

《汽车驾驶智能模拟培训系统》 教学课程 第一阶段汽车驾驶预备与机件的正确操作 第一课汽车驾驶预习 1-1 上汽车的动作要领 1-2 下汽车的动作要领 1-3 座位的调整 1-4 调整视镜 1-5 保持良好的驾驶姿势 1-6 驾驶操作装置 1-7 辅助操纵装置 1-8 工作状况监控装置 1-9 发动机的起动与停熄 第二课车体的感觉（停止时） 2-1 车体整体感觉 2-2 视线盲区 第三课汽车的起步与停车 3-1 平路起步 3-2 起步安全状况的确认 3-4 半联动的操纵技法 第四课汽车的变速与操作 4-1 汽车动力与汽车速度 4-2 汽车的加速过程

4-3 汽车加速操作技法 4-4 逐级加档 4-5 加档时机的确认与操作技法 4-6 汽车的减速过程 4-7 选择减档 4-8 减档时机的确认与档位的选择 第五课行驶速度的调节 5-1 油门踏板调节车速的运作技法 5-2 制动踏板调节车速的运作技法 5-3 离合器踏板调节车速的运作技法 第六课车体的感觉训练 (行驶中) 6-1 内轮差与外轮差的轨迹感觉 6-2 车在路面上的位置感觉 6-3 立体障碍物的左侧方通过 6-4 速度的感觉 6-5 运行中的视觉特性 第七课方向的控制与操作方法 7-1 直线行驶方向的控制与操作 7-2 曲线行驶时车轮迹的合理选择 第八课制动控制的操作技法 8-1 预见性制动的操作技法 8-2 定点制动的操作技法 第九课综合驾驶练习 9-1 第一套驾驶技法练习操（单独动作操作练习）

9-2 第二套驾驶技法练习操（协调动作操作练习） 9-3 汽车驾驶技法练习操（连贯练习） 第二阶段履行法规驾驶与汽车的准确调控第一课道路通行的区分 1-1 分道行驶原则 1-2 交通标志的确认 第二课行进路线的变更 第三课交叉点的通过技法 2-1 交通标志的确认 2-2 直行的通过技法 2-3 右转弯的通过技法 2-4 左转弯的通过技法 2-5 交通路口的优先通过 第四课狭窄路的通过技法 3-1 N字形的通过技法 3-2 S形通过技法 第五课坡道的通过技法 第六课铁路道口的通过技法 第七课驻停车的基本技法 7-1 驻车条件的选择 7-2 纵列驻车的操作技法 7-3 入库驻车的操作技法

模拟驾驶总结

模拟驾驶总结 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。

汽车模拟驾驶器体验

驾驶技能体验：初中篇 各专业爱好者 基础模块：汽车模拟驾驶 体验地点：模拟驾驶器体验馆（B108座） 实际体验： 知识体验： 一、驾驶员行车文明与安全 通过体验，使学员养成安全礼让、文明驾驶的道德意识。 体验内容： 一个合格的驾驶员，不仅表现在技术的娴熟上，更重要的是应该具有良好的驾驶作风、作为习惯和道德修养；良好的驾驶人道德，是安全行车的先决条件. （一）、良好的驾驶员要注意自己的道德修养，养成良好的行为习惯；驾驶员之间应该相互学习、互相帮助，取长补短，安全行驶；对其他驾驶员善意提醒，应虚心学习，认真听取。在一些细小的做法上都要注意良好行为习惯的养成。如：驾驶员在驾驶过程中，将痰吐到随身携带的废纸中，停车后扔入垃圾箱中；把废纸和其他废弃物扔到随车携带的垃圾箱或等车辆停止后扔到到路边的垃圾箱内；选择车辆清洗点清洗自己驾驶的车辆时，不仅考虑保持车辆外观整洁，还要保持周围的环境整洁等。 （二）、安全礼让 驾驶员在行车中，经常会遇到违章行驶，占道抢行，强行超车等不文明的驾驶行为。此时，驾驶员应正确处理好有理与无理的关系，要宽容、大度和注意礼让；经常保持冷静的心态，“宁可有理让无理，不可无理对无理”，尽量避免引起事端。 1．发现前方道路或路口赌塞，应按顺序减速或停车，等前方路口疏通后或前方车辆开始行驶时，在尾随继续行驶。 2．与其他人员发生争执时，应该耐心分辨，不要带着情绪驾车。 3．与违章超车和强行占道行驶的车辆应注意避让。 （三）助人为乐 1．行车中，发现有需要援助的车辆时，应该减速停车，给对方予以帮助。 2．发现其他车辆陷入损坏路段而不能行驶时，应尽力给予帮助。 3．遇其他驾驶人向自己询问路线时，应耐心回答，实事求是。 4．发现其他驾驶人行驶的路线不正确时，应及时提醒，耐心回答和解释。

地铁模拟驾驶培训总结

实习总结 时光飞逝、一下子俩周的时间就过去了、这俩周我们在南院的模拟驾驶室中渡过、我们的指导老师是邓爱喜老师，感谢老师对我们这些调皮学生的容让和关心，以下是我的模拟驾驶的学习心得：地铁列车模拟驾驶器是计算机多媒体仿真技术、列车动力学和列车控制理论等相结合的产物。其基本原理是: 根据机车电路及气路控制关系、线路纵断面情况、司机操纵情况及列车运行动力学等建立数学模型，用计算机进行仿真运算和控制，复现真实列车的控制和运行规律。以往的列车驾驶模拟器功能简单、性能较低，主要侧重于司机在列车运行中的实际操纵训练和动力学分析，对训练环境的逼真程度要求不是很高，解决列车相关故障的培训也是在模拟驾驶器实物上完成，只能实现部分故障处理操作训练。地铁列车模拟驾驶器应用、CGI成像技术来完善其环境逼真程度，应用计算机多媒体仿真技术模拟列车故障处理系统，通过软件仿真完成无法在硬件上进行的故障排除操作。同时，列车模拟驾驶器应用虚拟仿真技术设计虚拟列车设备，对难以用硬件完成的列车部件进行全数字化仿真，实现了从硬件到软件完全覆盖列车运行中所遇到的各类故障的处理操作。列车模拟驾驶器不仅用于培养司机的操纵技术，更重要的是能培训司机的故障分析、判断及实时查找和排除能力。 一丶地铁列车模拟驾驶器故障处理功能的模拟方法 多媒体故障处理系统是地铁列车模拟驾驶器得以广泛应用的主 要因素之一，其逼真程度是衡量列车模拟驾驶器性能的主要指标。在

列车模拟驾驶器中，故障处理功能的模拟主要有配置实物模拟和计算机软件模拟等两种方法。 ( 1) 实物电器柜模拟: 通过人为的方法将实物电器柜和控制柜 的故障直接设置在相应的实物上，故障的判断和处理也是在实物上进行，训练方法几乎与实际一样。其优点在于具有极强的实用价值，不足在于占用的场地空间较大，无法进行破坏性故障的设置和突发故障的设置，系统的工作量大、可靠性较差，一旦实物电器柜自身故障或故障无法排除，列车驾驶模拟器的正常培训将难以继续。 ( 2) 计算机软件模拟: 借助于计算机多媒体软件技术，将实物电器柜以2 维或3 维模型方式展现给受训司机，将列车控制逻辑与模型相结合，允许司机在电器柜模型中通过交互方式查找、判断和排除故障。其优点在于设置故障的工作量小，可随意撤销或者设置故障，且可以作为理论教学辅助工具，不足在于软件设计需要机车制造商提供全面、详实的相关资料，开发周期相对较长，难度较大。 列车模拟驾驶器的多媒体故障处理可同时采用软件仿真与实物 配置模拟。即对司机室及其控制设备、电器柜、地铁列车塞拉门、屏蔽门等采用实物模拟，对逻辑控制较为简单的电路系统以及无法用硬件实做的车底设备、车顶设备、客室设备等采用计算机软件模拟。另外，多媒体故障处理可采用预置方式设置突发事件，采用即时产生方式设置电器电路故障，以最大限度地满足教与学的需要。 二丶多媒体故障处理系统的主要功能及其实现

动感仿真汽车驾驶模拟器设备

ZG-DG6型动感汽车驾驶模拟器（六自由度） 一、ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器系统组成： ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器由模拟驾驶舱、视景模拟驾驶软件、数据采集系统、六自由度运动平台、微型控制器、伺服驱动系统等组成（如下图）。二、ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器六自由度运动平台： 六自由度平台系统由Stewart机构的六自由度运动平台、计算机控制系统、驱动系统等组成。下平台安装在地面的固定基座基上，上平台为支撑平台。计算机控制系统通过协调控制电动缸的行程，实现运动平台的六个自由度的运动，实现前后平移、左右平移、上下垂直运动、俯仰、滚转和偏航及复合运动。 三、ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器产品特点： 3.1、动感平台结构稳定，设计合理，科技先进，质量有保障，部件耐磨性强，适合于长时间运行； 3.2、4D动感矢量合力智能模拟技术实现，让你在驾驶中随时感受前后左右四个方向实时变化，沉浸于驾车的状态中； 3.3、还原各种路况效果，驾驶者可以体验路面颠簸起伏造成的垂直方向的失重或超重带来的冲击力； 3.4、最新采用二自由度电动缸动感平台设计原理，改善了液压、气动和电动推杆驾驶模拟器的成本高、笨重动态。 四、ZG-DG6型4D动感驾驶模拟器软件： 新版汽车驾驶模拟器软件符合“公安部123号令”考评规则。小车（科目二）场地5项，分别为：倒车入库、坡道定点停车和起步、侧方停车、曲线行驶、直角转弯；大车（科目二）场地16项，分别为：桩考、坡道定点停车和起步、侧方停车、通过单边桥、曲线行驶、直角转弯、通过限宽门、通过连续障碍、起伏路行驶、窄路掉头、模拟高速公路、连续急弯山区路、隧道、雨天、雾天湿滑路、紧急情况处置。新版汽车驾驶模拟器软件道路驾驶技能考试（科目三）内容包括：上车准备（系安全带）、起步、直线行驶、加减挡位操作、变更车道、靠边停车、直行通过路口、路口左转弯、路口右转弯、通过人行横道线、通过学校区域、通过公共汽车站、会车、超车、掉头、夜间行驶等训练考试项目。产品完全符合“中

叉车仿真训练模拟器

叉车仿真训练模拟器概述 一般来说，凡是需要有一个或一组熟练人员进行操作、控制、管理或决策的工作，例如汽车、飞机、船舶的驾驶，外科手术、消防、各类工业设备的操作等都需要进行专门的职业技能训练。过去的职业训练基本上都在实际系统中进行。而随着计算机技术、虚拟现实技术、多媒体技术、自动控制技术的飞速发展和广泛应用，以计算机系统为核心和操纵控制台为基础构成的各种模拟仿真训练器已成为当今重大生产设备或过程控制设备操作人员上岗工作、培训的必备手段，受到国内外工业界的高度重视，并在航天航空、火力及核能发电、石油化工、军事、航海等许多领域得到广泛使用。目前，模拟仿真训练器已逐步成为培训飞机、汽车、船舶等驾驶人员的重要设备之一。 叉车、堆高机、正面吊是冶金、制造、港口、水电、建筑、铁路货场、仓储中心等部门装卸货物的主要设备，也是容易出安全事故的设备。这些叉车驾驶的操作涉及到财产与生命安全，对操作人员的素质要求愈来愈高。由于它们可应用在不同行业领域，其种类繁多，操作技术多样，在生产过程中不仅要完成驾驶操作，更要与其他工种人员协调一致地完成吊装等装卸工艺动作，如操作不当而引起的破坏程度和危险性都会大大增加。这一切都为车辆司机的培养和训练工作带来极大的挑战。随着现代科学技术的迅速发展和企业生产管理水平的提高，人们迫切需要一种安全、快速、高效的培训方式，集虚拟现实技术?计算机仿真技术?多媒体技术、自动化技术等先进技术于一体的高科技产品——叉车驾驶操作仿真模拟器的研制和开发就应运而生。 叉车驾驶操作仿真模拟器相对于目前传统的操作培训方式，具有很多突出的优点： 1) 安全性好。使用仿真训练机可以模拟高速、重载以及其它非常危险的环境以实现有安全保障的训练，杜绝事故隐患，减少事故损失。 2) 经济性好。仿真训练机的成本远低于实际叉车设备。在训练过程中，还可以免除实机操作中的油耗、电耗及零部件的磨损。同时，仿真训练机使用周期

智能驾驶测试解决方案

智能驾驶测试解决方案 概述 随着技术的发展，汽车量产搭载的自动驾驶技术已经由初级的L1/L2辅助驾驶，向L3甚至更高级别演进。高级别的自动驾驶技术依赖更多传感器，那么在环境感知、多传感器融合、决策规划、车辆控制执行、功能安全等方面测试的挑战将日益增大。 AA作为国内一流测试方案服务商，为各主机厂、控制系统/传感器供应商在研发的各阶段提供解决方案。 ●智能驾驶车辆架构设计 AA提供PREEvision架构设计工具，给用户一个完整的协同开发平台，支持从电子电气架构设计到产品系列开发的全过程。 ●智能驾驶快速原型

AA提供OpenECU快速原型开发工具。该工具可在Matlab/Simulink环境进行开发，具有高效的自动代码生成功能，可为自动驾驶控制原型开发提供有效支撑。 ●智能驾驶仿真测试：MIL/SIL/HIL/VIL 美国兰德公司研究表明，自动驾驶需要行驶数亿、甚至数千亿英里验证其可靠性，实车驾驶需要行驶数十年、甚至数百年才能完成可靠性验证。同时美国N-FOT项目研究表明“完成一次公共道路测试的成本至少在100万美元以上”。 基于时间和成本的综合考量，我们可以通过虚拟仿真技术，对道路环境、交通、感知系统、决策规划系统和执行系统进行仿真建模，在实验室环境下实现智能驾驶系统的虚拟仿真测试，加速智能驾驶研发。 智能驾驶仿真测试与传统仿真测试相比，对车辆动力学仿真精度要求更高，更关注车与环境的交互，更重视测试场景的分析和测试场景数据库的建设。 ●智能驾驶MIL/SIL解决方案 MIL/SIL测试主要测试算法模型的功能逻辑。AA基于行业主流的虚拟仿真软件（如IPG公司的CarMaker、TESIS公司的DYNA4等）和PikeTec公司的TPT自动化测试工具，提供完整智能驾驶MIL/SIL解决方案，覆盖AEB、LDW、TSR、HMA、LCDA、LKA、IACC、TJP、TJA、APA等决策规划控制算法MIL测试，同时也能覆盖传感融合算法MIL测试。 CarMaker统筹场景模型、传感器模型和车辆动力学模型的仿真。使得测试环境部署在统一工具链下，保证了测试过程数据交互具有非常高的一致性。

城市轨道交通运营管理方案计划仿真实训系统

城市轨道交通运营管理仿真实训系统 ★城市轨道交通运营沙盘 （一）、城市轨道交通运营沙盘的总体功能 1.以微缩城市轨道交通设备模拟线路运行情况，可以实现线路上列车行车调度信号、指挥系统和调度系 统的模拟训练。 2.能够模拟演示信号故障，演绎行车规则，训练行调和值班站长对事故处理的能力。 3.能够真实显示出操作列车运行图、列车闭塞、运行等；道岔能电控，库内调车。 4.列车运营沙盘的行车调度能反映城市轨道交通现场行车组织与相关设备之间的关联关系。通过编制调 度指挥计划和下达控制系统指令，实现列车在模拟线路上运行，直观体现出各项行车组织作业与车站、线路、车辆等运输设备之间的关联关系，完成仿真实训系统制定的行车任务。 5.实训系统载体是场站、行车、调度、信号等平台建设内容的集中体现，表现形式分为静态展示和动态 演示两部分。静态展示形象地表示地形地貌、场景绿化、城市建筑、高架桥梁、山形隧道和河流水系等基础设施；动态演示是指根据行车调度系统下达的计划，通过转化为控制系统指令，完成列车在实训系统载体上的调度运行控制，从而达到动态演示的目的。 6.车站控制设备训练系统是城市轨道交通工程训练体系的重要组成部分，能帮助学生更直观、更感性的 理解信号和行车调度的理论知识，加深调度和车辆之间协调的认识，同时利于学生在脑海中快速建立线路和车辆运行的立体图。 7.轨道交通综合调度控制仿真教学系统包括ATC实训系统、联锁仿真实训系统、城市轨道交通ATS系统、 轨道交通运营沙盘信息系统等，可作为轨道交通运营沙盘综合实验教学平台。 8.轨道交通运输线路仿真实训系统：集成了常见的轨道交通固定及移动设备，可仿真城轨系统的运行过 程，并可与轨道交通综合调度控制仿真教学系统集成，形成软硬件结合的一体化仿真实训平台。 9.系统提供教学组织管理功能，用于教师组织学生进行教学和实验。 10.系统性能满足连续工作时间不低于12小时，能够适应-10～50摄氏度及不高于85%相对湿度的环境。 11.具备为用户提供所有控制系统的通信及接口协议，所有控制及数据信号均能进入以太网的能力。 12.轨道交通列车运营沙盘在设计时统一布局，操作上能相互独立，也能相互关联。 13.地铁信号系统的车地通信采用无线通信技术，采用自由无线通信技术模拟实现。 14.实训系统台体模型及控制系统能为系统后续升级拓展提供接口和详细说明书。 系统采用分布式仿真计算架构，可以采用可伸缩的部署方案，对于软件模块的部署没有工作站的划分限制。

电脑3D模拟驾驶软件【献给学开车的朋友

电脑3D模拟驾驶软件【献给学开车的朋友 电脑学车必备！！！2款3D模拟驾驶软件【精细的3D 画面！建议收藏！】学车的时候觉得倒库移库挺不容易，这个可以用电脑来练习。 程序是用irrlicht+newton做的 操作方式 WS操纵前进后退 AD操纵左右车轮 c键改变摄像机模式（第一人称，第三人称，还有全景模式，全景模式） shift键切换第一人称模式向前看还是向后看 空格键盘复位吉普车到初始位置 T键切换方向盘模式（自动回轮/手动回轮） Y键切换最高速度（1-5档） 如果速度太慢，可以在执行时加命令行参数。 -l 用低分辨率（800*600），关闭影子。 -f 全屏模式电脑学车桩考_3D吉普车倒库移库(桩)练习程序绿色版 真正3D驾驶学校(3D Driving School)3.1完美版【精细的3D 画面】严格的说，用教学软件来定义这个程序或许更合适一点：严谨的交规，复杂的路况，完善的驾照考试系统，

人性化的辅导教练，多款真实汽车和摩托车...... 但是精细的3D画面，中等的配置要求（机龄3年以内的机器基本合格），不算太复杂的操作（和真实开车相比）你有完全可以把它当作一款游戏。 游戏攻略：基本操作＆游戏秘笈： 操作方法如下： 1.游戏控制： --------------------------- F1: 设置菜单 调整声音、画面、按键等设置 ESC: 场景选择和退出游戏 2. 驾驶： --------------------------- 左/右方向键：左/右拐弯 上方向键：油门 下方向键：刹车 退格：急刹车 F：自动档的前进档 R：自动档的倒车当 P：停车档 3.观察： ---------------------------

自动驾驶虚拟仿真测试介绍

自动驾驶虚拟仿真测试介绍 自动驾驶虚拟仿真测试介绍（1）：是什么 一、引子 二、自动驾驶汽车的仿真测试的不同手段 三、不同仿真测试手段的选择 一、引子 说到仿真测试大家可能会觉得陌生，不过其原理其实已经被广泛采用。 比如李雷想要开车从北京去上海，但是不知道需要多长时间，于是他做了这样的估算： 北京到上海距离s=1200km，开车时速v=120km/h，那么需要的时间为t=s/v=10h；考虑到不是全程高速、中间可能会休息，假设平均时速v’=80km/h会更合理，于是需要的时间为t=s/v’=15h。 通过这个例子，我们可以体会到两点：

仿真即是通过一组公式模仿真实世界，或者说使用一个数学模型简化替代真实世界； 数学模型的复杂度越高，计算结果与真实世界越相近，但是建模难度越高、计算速度越慢。 二、自动驾驶汽车的仿真测试的不同手段 我们首先考虑真实世界的情况，自动驾驶汽车在开放道路进行测试时，可以用下图来表示： 自动驾驶车辆主要由传感器、控制器和执行器构成（当然这主要是指自动驾驶部分，车身、底盘等传统车辆部分暂且不提），驾驶员驾驶车辆在不同的道路、交通和天气环境下接受测试。当然高级别的自动驾驶不需要驾驶员，所以图中用虚线表示。 当在仿真环境中模拟其中的不同部分时，可以得到仿真测试的不同手段。列举如下表所示：

注：后面会有一篇详细介绍不同仿真测试手段的区别，敬请关注。 三、不同仿真测试手段的选择 经常会有人遇到要不要做HIL、要不要买个视频暗箱、要不要买个驾驶模拟器等等疑问，这时如果能先自问自答这样一个问题应该会有所帮助：我们准备测试的被测对象是什么？ 如果被测对象仅仅是开发阶段的算法，那只使用MIL/SIL就可以；如果被测对象是要在实车使用的控制器，那可能需要一套HIL设备提前进行测试、提前发现问题。如果不采用视频暗箱、雷达回波模拟器等设备就不能实现测试闭环，那此类传感器信号仿真设备也是需要的。 诸如此类，如果能时刻谨记被测对象是什么和测试目的是什么，应该对选择仿真测试手段有很大帮助。 自动驾驶虚拟仿真测试介绍（2）：为什么 一、仿真测试是汽车工程师的自然需求 二、仿真测试是汽车开发流程的必然要求

虚拟环境的船舶驾驶系统

虚拟环境的船舶驾驶系统 一、主题构想： 《模拟航船2010》( Ship Simulator2010) ——多投影面环幕虚拟仿真的船舶驾驶系统 1、立意 我们生活在北方，每天，当晨曦即将滑过长夜之际，大地是如此的神秘和静谧。而那对于大海和船，只是觉得好美的字眼、熟悉而又陌生的感觉……而航海生涯更是多少男人与女人的梦想，大海总是能给我们带来许多神秘感和向往！本设计就是通过虚拟仿真的船舶驾驶的形式，让人们和大海有亲密接触，让你在陆地上“开船”。严格来说这并不是为娱乐性而设计的模拟游戏，而算是一个船舶驾驶训练模拟程式。在这里提供最真实的驾船环境，来让各位实地执行操控，引航，等工作，并利用各种导航工具如GPS来帮助各位顺利到达目的地，才算是一个成功的驾驶人员。此外程式支援滑鼠，键盘及摇捍，人们以使用最适合自己的操控方式来进入驾船的领域，享受开船的乐趣，何乐而不为呢。 2、目的 综合利用了先进的计算机图形学、虚拟现实技术、自动控制理论、视觉仿真技术、人体工程学基于计算机平台构造出了一个具有高度真实感和实时性的虚拟现实系统。该系统结构先进、功能齐备、运行稳定，仿真环境具有高度的真实感和实时性，是船舶仿真研究、培训、娱乐的理想平台，具有广阔的市场前景和应用推广价值。 3、方式 是一款全新的模拟船舶驾驶系统。人们将身任舵手，在惊涛骇浪中驾驶各种不同的航船，其中包括巨型货轮、油轮、拖船、豪华的游艇等八种类型，甚至还有一款“泰坦尼克号”，你在一个虚拟环境中将面对各种问题，并不停地解决问题，人们将深切感受到各种船只的操控性。 4、期待结果 结合视觉仿真技术与人体工程学方面的知识，在模拟船舶驾驶系统中的应用，可以给真正热爱游艇驾驶乐趣的朋友无限欣喜，希望是fans最爱吧。 二、市场调研 1、同类主题性分析 （1）虚拟现实技术概述 近年来，随着计算机、信息等高科技的迅猛发展，虚拟现实技术(Virtual

三屏汽车驾驶模拟器介绍讲解学习

三屏汽车驾驶模拟器 介绍

ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器 一、ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器产品概述： 座舱外壳材质：驾驶座舱采用ABS外壳用模具一次铸造成型，无小块拼接，防潮防裂，坚固耐用，永不变型；外观简洁大方、时尚亮丽。五大操作件及仪表台采用真车实件配置，转向机构采用真车方向机总成构建，实车转数方向自动回位；档位外罩采用桑塔纳真车中央通道，具有真车实感。 变速器：采用桑塔纳实车变速箱总成。档位为：倒档、一档、二档、三档、四档、五档和空挡（自动档只含前进档、倒车档和驻车档）。 离合器：离合器采用实车压盘，实现半联动力感，离合器结合、分离、半联动状态感觉明显，分级输出。知名品牌真实汽车配件。 驾驶座舱：驾驶舱是由转向器、油门、离合器、脚刹车、手刹车等操纵机件及座椅等组成。组件必须是真车实物配件。环保，防火外壳。 传感器：信号为模拟量或数字量，输出变化时声音、视像同步变化（音量变化不少于5级），滞后小于50毫秒。有力度变化，力度均适合青少年儿童使用。 转向器：转向器转向范围不小于0－1060度（数字量分级不小于180脉冲/圈），反应灵敏，能够自动回正。油门、刹车信号分级输出，不少于5级，或无级输出。 汽车座椅：专业汽车座椅、美观、耐用。前后可调，适合青少年及儿童使用。 （公司可根据客户要求订做：奥迪、帕萨特、富康、捷达、长安逸动、宝来、北汽勇士、东风猛士、南京依维柯、东风EQ1118/1121/1122/1141、解放CA1121/1122/1141、斯太尔、猎豹、陕汽等车型） 二、ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器软件概述： ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器软件是我公司在2017年新款软件，全角度视角，画面清楚真实感强，功能强大，外观时尚，配有3台32寸液晶显示器，带有主被动式练习训练功能。整体画面宽大逼真，它突破了原来在行驶十字路口向左拐的视线盲区，在驾驶过程中能清楚看到左右两侧交通状况，训练时更加方便自如，从而清楚的观察车辆与路面的位置关系；并新增加“公安部123号令场地考试项目。” ZG-601A3P型主被动式三屏汽车模拟器完全符合“中华人民共和国公安部 令第123 号令”及教育部新的国家机动车驾驶员训练大纲要求，小型汽车、小型自动挡汽车、残疾人专用小型自动挡载客汽车和低速载货汽车场地5项必考；大型客车、牵引车、城市公交车、中型客车、大型货车场地16项必考，产品具有自主知识产权。

智能驾驶测试解决方案

智能驾驶测试解决方案 智能网联汽车集中运用了计算机、现代传感、信息融合、模式识别、通信网络及自动控制等技术，是一个集环境感知、规划决策和多等级自动驾驶控制于一体的技术综合体。 为此在智能网联汽车研发过程中测试和验证面临巨大的挑战。一方面，需要新的测试方法以改进传统路测方法，解决传统测试中需要大量行驶里程所带来的一些问题。另一方面，由于发展初期有限的市场渗透率，测试验证过程还需考虑混合交通环境下其他交通参与者的驾驶行为对自动驾驶汽车功能产生的重大影响。 AA作为Vector、Rohde & Schwarz、IPG、Pi innovo公司、PikeTec、HQRadar 公司的技术合作伙伴，将为中国汽车客户提供智能网联相关测试系统及服务，主要包括L1-L5自动驾驶控制系统的快速原型开发工具、MIL/HIL/VIL测试系统、车联网功能测试系统、FOTA功能测试，毫米波雷达测试及仿真系统等，全面助力智能网联汽车的研发与生产。

概述 随着技术的发展，汽车量产搭载的自动驾驶技术已经由初级的L1/L2辅助驾驶，向L3甚至更高级别演进。高级别的自动驾驶技术依赖更多传感器，那么在环境感知、多传感器融合、决策规划、车辆控制执行、功能安全等方面测试的挑战将日益增大。 AA作为国内一流测试方案服务商，为各主机厂、控制系统/传感器供应商在研发的各阶段提供解决方案。 ●智能驾驶车辆架构设计 AA提供PREEvision架构设计工具，给用户一个完整的协同开发平台，支持从电子电气架构设计到产品系列开发的全过程。 ●智能驾驶快速原型

AA提供OpenECU快速原型开发工具。该工具可在Matlab/Simulink环境进行开发，具有高效的自动代码生成功能，可为自动驾驶控制原型开发提供有效支撑。 ●智能驾驶仿真测试：MIL/SIL/HIL/VIL 美国兰德公司研究表明，自动驾驶需要行驶数亿、甚至数千亿英里验证其可靠性，实车驾驶需要行驶数十年、甚至数百年才能完成可靠性验证。同时美国N-FOT项目研究表明“完成一次公共道路测试的成本至少在100万美元以上”。 基于时间和成本的综合考量，我们可以通过虚拟仿真技术，对道路环境、交通、感知系统、决策规划系统和执行系统进行仿真建模，在实验室环境下实现智能驾驶系统的虚拟仿真测试，加速智能驾驶研发。 智能驾驶仿真测试与传统仿真测试相比，对车辆动力学仿真精度要求更高，更关注车与环境的交互，更重视测试场景的分析和测试场景数据库的建设。 ●智能驾驶MIL/SIL解决方案 MIL/SIL测试主要测试算法模型的功能逻辑。AA基于行业主流的虚拟仿真软件（如IPG公司的CarMaker、TESIS公司的DYNA4等）和PikeTec公司的TPT自动化测试工具，提供完整智能驾驶MIL/SIL解决方案，覆盖AEB、LDW、TSR、HMA、LCDA、LKA、IACC、TJP、TJA、APA等决策规划控制算法MIL测试，同时也能覆盖传感融合

驾驶员理论考试网上模拟系统

驾驶员理论考试网上模拟系统 摘要：在当今的电子化时代，科技越来越重要，已经深入的应用到人们的生活中。其中驾校在线模拟考试系统以方便、快捷等优点得到了广泛应用。驾驶员理论考试就是在线考试的一个实际应用，对用户来说，不仅可以减少人力、物力和财力资源的浪费，更重要的是有助于提高学员考试的通过率。这和以往单机版的驾驶员理论考试系统相比，系统不需要安装，节约了本地计算机资源，方便了用户的接入，只要能上网就能随时模拟练习。该系统经过试运行及测试，能符合当今此类系统的先进性、实用性、可靠性等特点，将引领驾驶员理论考试网上模拟系统的新模式。 关键词：驾驶员；模拟考试系统； ASP ；NET 一、驾驶员理论网上模拟系统的发展起源和前景 在当今社会，科学技术飞速的发展，19世纪发明的计算机也越来越日益显露出举足轻重的地位。如今社会处于信息社会，知识经济即将或已经成为新世纪的主导产业。随着计算机的逐步推广和应用，它已在科研、生产、商业、服务等许多方面创造了提高效率的途径。Internet是目前世界上最大的计算机互联网络，它遍布全球，将世界各地各种规模的网络连接成一个整体。据估计，目前Internet上已有上百万个Web站点，其内容范围跨越了教育科研、文化事业、金融、商业、新闻出版、娱乐、体育等各个领域，其用户群十分庞大，因此，建设一个好的Web站点对于一个机构的发展十分重要。近年来，随着网络用户要求的不断提高及计算机科学的迅速发展，特别是数据库技术在Internet中的广泛应用，Web站点向用户提供的服务将越来越丰富，越来越人性化。 驾驶员模拟考试系统则是以计算机为操作工具，按照驾驶理论考试的流程，把驾驶的理论试题保存于数据库中，通过计算机可以很方便地查询使用所需要的数据，而且这些操作全部由系统内部的编程代码完成。考生和系统管理员通过系统的特定界面，输入相应的数据便可完成操作。该系统采用B/S模式进行设计，有网络的地方就可以进行在线模拟考试。 基于Web的驾驶员理论考试网上模拟系统，采用了当今流行的B/S结构，适应了驾驶员培训教育发展的新需要，对用户来说，不仅可以减少人力、物力和财力资源的浪费，更重要的是有助于提高学员考试的通过率。这和以往单机版的驾驶员理论考试系统相比，系统不需要安装，节约了本地计算机资源，方便了用户的接入，只要能上网就能随时模拟练习，也满足了当今驾校学员爆炸式增长的需求。与现行的一些基于B/S的驾驶员理论考试网上模拟系统相比，该系统提供了更为逼真的模拟考

基于VR的虚拟驾驶训练系统

基于VR的虚拟驾驶训练系统 1.硬件配备： a)PC一台（按现行普通家用机的规格要求，即不需要为本系统 专门购置高端PC） b)VR眼镜一套；或者采用普通显示器 2.软件功能 a)VR眼镜中显示虚拟3D场景，可以在纯路面视角、车内视角、 鸟瞰视角之间进行切换，同时能真实显示3个后视镜的图像。 b)本系统采用键盘进行控制，键位布局尽可能模仿真车： i.左手S、F两键控制转向，E、D两键控制油门开度， C键 为行车制动器（脚刹），B键代表安全带，X、V为左右转向 灯，Z控制大灯开关，A控制远灯 ii.右手J、U、I、K、O、L分别代表1档~5档及倒档（布局与真车档位相同），空格键代表空档，M代表驻车制动器（手 刹） c)系统可以在驾考模式与自由练习模式之前进行切换。驾考模式 能够符合现行驾考扣分规则；自由练习模式也需要车辆出现压 线等等不正确的操作时出现警示信息。 3.场景建设 a)阶段一： i.建设一个虚拟场地驾驶的场景，要求参照福州黄山考场的

布局（可以不需做到准确的比例，大致相同即可），ii.建设一个虚拟道路驾驶的场景，也要求参照福州黄山考场的布局, 场景中要求包含多辆驾考车辆，以及大量的社会 车辆，含轿车、大卡、公交车、自行车及行人。 b)阶段二： i.建设一个普通街道的场景，可以参照福州市内繁华路段如 五一广场。要求包含大量的社会车辆，含轿车、大卡、公 交车、自行车及行人、公交车站等 ii.建设一个乡间道路的场景，要求包含集镇、桥梁、盘山路、窄路等多种常见路况 4.运营方式： a)面向本驾校的学员，可以由以下三种方式同时使用： i.VR眼镜出租，租金较高 ii.或纯软件授权，租金较低或免费 iii.或驾校内集中训练，免费 b)面向非本驾校的社会人员，视情况可以授权第三方进行市场运 营,未来还可以考虑推出手机版本。 c)

基于模拟驾驶系统的动力学仿真模型分析与构建

基于模拟驾驶系统的动力学仿真模型分析与构建 汽车动力学模型在模拟驾驶系统中的作用很大，它可以给学员提供有如真实驾车的感觉，要达到逼真的视景仿真和操纵仿真结果，就需要建立仿真模型并对模型进行仿真实验。分析介绍了在设计基于虚拟现实技术的汽车模拟驾驶系统中 进行动力学分析和仿真所需建立的相关动力学模型。 标签：虚拟现实；汽车模拟驾驶；汽车动力学；模型；仿真 1 引言 开发汽车模拟驾驶系统具有重大的社会效益和经济效益。它可取代驾驶培训中学员实车训练中的部分科目和内容以及研究道路行驶的安全状况，有利于驾驶培训正规化、科学化和规范化，减少交通事故的发生率，并具有节能、安全、经济、高效等优点。在汽车模拟驾驶系统的开发中，为了尽量达到实车的驾驶效果，则利用计算机技术、控制技术和声像技术来模拟汽车驾驶及其行驶环境，所以需要建立逼真的仿真模型。模拟驾驶系统中要求仿真的内容很多,而建立并实现汽车模拟驾驶的汽车动力学模型是研制汽车模拟驾驶系统的前提。要做好汽车动力学仿真,建立正确的动力学模型是关键。笔者在汽车模拟驾驶系统研究过程中,基于汽车动力学知识和计算机控制技术,采用动力学和运动学分析方法对汽车所受的力进行研究，将得出的动力学数学模型通过实验建模用于汽车模拟驾驶系统的仿真，开发了适合我国交通国情和道路状况的汽车模拟驾驶系统。此系统主要通过模拟驾驶舱和计算机生成汽车行驶过程中虚拟的视景、音响等驾驶环境，将仿真的实验数据发送给视景计算机，驱动视景变化，视景计算机对车辆运动进行碰撞检测，将碰撞结果反馈给主机进行所受外力的计算，将计算结果以脉冲信号的形式发送给下位机，下位机通过电机控制模拟驾驶座椅摇动及振动来达到模拟驾 驶的效果。下面仅就动力学仿真方面内容进行论述。 2 汽车运行状态的受力分析 汽车在行驶过程中,不仅受发动机驱动力影响,还要克服各种阻力等，而汽车的动力性又是汽车各种性能中最基本、最重要的一种性能，要建立汽车模拟驾驶系统的动力学模型需应用计算机对汽车的动力学性能进行模拟仿真，最关键的问题就在于计算是否与实际情况相符合。通过数学公式所以建立适当的、符合实际的模型，对于精确描述汽车动力系统的运动状态，提高仿真模拟精度是非常重要 的。以下是对汽车在不同情况下的受力分析。

【CN109801534A】基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环仿真测试系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910124021.7 (22)申请日 2019.02.19 (71)申请人 上海思致汽车工程技术有限公司 地址 201108 上海市闵行区金都路3669号6 幢1层B14室 (72)发明人 邹博　 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225 代理人 蔡彭君 (51)Int.Cl. G09B 9/04(2006.01) (54)发明名称 基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环 仿真测试系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于自动驾驶模拟器的驾 驶行为硬件在环仿真测试系统，包括仿真模块、 传感器模块、域控制器DCU、摄像头暗箱和驾驶模 拟器，摄像头暗箱包括第二显示器和摄像头，还 包括驾驶模拟器，驾驶模拟器包括第一显示器、 用于驾驶员输入驾驶控制信号的驾驶输入装置 和安装有模拟驾驶程序的计算机，第一显示器和 驾驶输入装置均与计算机连接，仿真模块基于传 感器模块采集的数据生成仿真模型，接收驾驶输 入装置发送的驾驶员输入的驾驶控制信号，更新 仿真模型，并由第二显示器和第一显示器同步显 示，摄像头采集第二显示器显示的内容并发送至 域控制器DCU，由与控制器进行学习。与现有技术 相比， 本发明具有提高自动驾驶稳定性等优点。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109801534 A 2019.05.24 C N 109801534 A

权　利　要　求　书1/1页CN 109801534 A 1.一种基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环仿真测试系统，包括仿真模块、传感器模块、域控制器DCU和摄像头暗箱，所述摄像头暗箱包括第二显示器和摄像头，所述摄像头与域控制器DCU连接，其特征在于，还包括驾驶模拟器，该驾驶模拟器包括第一显示器、用于驾驶员输入驾驶控制信号的驾驶输入装置和安装有模拟驾驶程序的计算机，所述第二显示器、第一显示器和驾驶输入装置均与计算机连接，所述计算机还与仿真模块连接； 所述仿真模块基于传感器模块采集的数据生成仿真模型，接收驾驶输入装置发送的驾驶员输入的驾驶控制信号，更新仿真模型，并由第二显示器和第一显示器同步显示，所述摄像头采集第一显示器显示的内容并发送至域控制器DCU，由与控制器进行学习。 2.根据权利要求1所述的一种基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述摄像头暗箱还包括透镜，该透镜设于第二显示器和摄像头之间。 3.根据权利要求1所述的一种基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述驾驶输入装置为模拟驾驶台。 4.根据权利要求1所述的一种基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述仿真模块包括HIL硬件和HIL软件， 所述HIL硬件包括电源管理模块、可编程电源、实时仿真系统、负载箱、故障注入单元、断路测试盒，用于实现Simulink等仿真模型的实时运行， 所述HIL软件包括试验管理软件、自动化测试软件、故障注入软件。 5.根据权利要求1所述的一种基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述传感器模块包括雷达暗箱和超声波暗箱。 6.根据权利要求1所述的一种基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述域控制器DCU执行以下步骤： 阶段1：基于传感器模块采集的数据和驾驶控制信号训练决策模型； 阶段2：基于传感器模块采集的数据和训练好的决策模型输出驾驶控制信号。 7.根据权利要求6所述的一种基于自动驾驶模拟器的驾驶行为硬件在环仿真测试系统，其特征在于，所述驾驶控制信号包括方向盘、油门踏板、刹车踏板控制信号，所述阶段1具体包括以下步骤： 基于传感器模块采集的数据和驾驶控制信号得到包括跟车距离、加减速度、车辆与车道线的距离参数在内的期望参数，并利用传感器模块采集的数据和期望参数对决策模型进行训练。 2