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駕駛模擬器

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駕駛模擬器　　　　主動(dòng)式駕駛模擬器汽車模擬駕駛駕駛模擬器是一種駕駛訓(xùn)練的教學(xué)設(shè)備。它利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)營(yíng)造一個(gè)虛擬的駕駛訓(xùn)練環(huán)境，人們通過模擬器的操作部件與虛擬的環(huán)境進(jìn)行交互，從而進(jìn)行駕駛訓(xùn)練。　　中國(guó)是世界上交通事故最嚴(yán)重的國(guó)家之一，2001年交通事故的死亡人數(shù)已經(jīng)超過10萬(wàn)人。近年來(lái)，隨著機(jī)動(dòng)車保有量的增加，道路里程的延伸，道路交通愈趨復(fù)雜，交通事故有愈演愈烈的趨勢(shì)。其中新駕駛員的交通事故率占有相當(dāng)大的比重。根據(jù)一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，與有經(jīng)驗(yàn)的駕駛員相比，新駕駛員更容易發(fā)生交通事故，而使用廉價(jià)的駕駛模擬器就能有效地降低交通事故的發(fā)生，因此開發(fā)價(jià)格低廉且能滿足駕駛培訓(xùn)需要的駕駛模擬器具有非常積極的意義[1]。　　早在20世紀(jì)70年代，世界各先進(jìn)國(guó)家就已普遍應(yīng)用汽車駕駛模擬器這一先進(jìn)的手段來(lái)培訓(xùn)學(xué)員，并在有關(guān)法規(guī)上加以認(rèn)可。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，1982年全日本培訓(xùn)駕駛員240多萬(wàn)人，其中90%都是借用駕駛模擬器來(lái)實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)計(jì)劃的。目前，我國(guó)汽車駕駛培訓(xùn)行業(yè)采用駕駛模擬器的普及率非常低，培訓(xùn)仍是以師傅帶徒弟的方式為主，訓(xùn)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(jìn)行訓(xùn)練容易產(chǎn)生模擬器病（訓(xùn)練的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)頭暈、惡心等癥狀），但是使用模擬器的優(yōu)點(diǎn)是主要的。使用駕駛模擬器進(jìn)行訓(xùn)練可以減少1/3的實(shí)車訓(xùn)練時(shí)間，減少交通事故，減少環(huán)境污染，減少汽車的油耗、磨損以及教練的指導(dǎo)時(shí)間。另外駕駛模擬器可以在室內(nèi)進(jìn)行，不受天氣、時(shí)間等的影響，便于管理和維護(hù)，因而維護(hù)費(fèi)用也可以降低許多。　　模擬器的總體結(jié)構(gòu): 　　從硬件組成的角度來(lái)看，模擬器包括駕駛艙、操作部件、儀表盤、傳感器、計(jì)算機(jī)及大屏幕電視機(jī)。其中操作部件和儀表盤采用實(shí)車配件，并參照實(shí)車的操作部件及儀表盤的位置關(guān)系進(jìn)行安裝，盡可能模擬真實(shí)的操作環(huán)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(fā)生變化，從而引起電信號(hào)的變化。信號(hào)采集及處理子系統(tǒng)按照一定的精度定期采集傳感器上的電信號(hào)，并進(jìn)行濾波等處理。處理后的信號(hào)作為車輛動(dòng)力學(xué)模型子系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過車輛動(dòng)力學(xué)模型模擬運(yùn)算，計(jì)算出車輛的當(dāng)前狀態(tài)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩、車速、車輛當(dāng)前的位置等信息。車輛動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出的結(jié)果送入顯示系統(tǒng)進(jìn)行圖形顯示、送入音響系統(tǒng)進(jìn)行聲音模擬以及送入儀表系統(tǒng)進(jìn)行儀表顯示。　　汽車駕駛模擬器分類[2]：　　（1）簡(jiǎn)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(zhuǎn)向燈燈操作部件，但是沒有配置電腦，也沒有顯示器，學(xué)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(jiǎn)單的模擬器。　　（2）被動(dòng)式汽車駕駛模擬器。采用前面介紹的簡(jiǎn)易型駕駛模擬器，所不同的是在學(xué)員前方放置了錄像播放裝置，例如DVD等。訓(xùn)練的時(shí)候，DVD中播放已經(jīng)錄制好了教學(xué)錄像，并播放操作提示語(yǔ)音，學(xué)員根據(jù)提示語(yǔ)音進(jìn)行操作。但是播放的是錄像，學(xué)員的操作不會(huì)對(duì)播放影像產(chǎn)生影響，故名被動(dòng)。　　（3）單屏幕主動(dòng)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(shù)據(jù)是通過傳感器采集系統(tǒng)進(jìn)行采集獲取，然后輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在模擬器的內(nèi)部安裝有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，一個(gè)屏幕，學(xué)員在操作方向盤等部件的時(shí)候，屏幕上的圖像會(huì)實(shí)時(shí)的跟著變化，并且會(huì)對(duì)學(xué)員的錯(cuò)誤操作進(jìn)行提示，例如換檔未踩下離合器。由于用戶的操作會(huì)對(duì)屏幕中顯示的圖像產(chǎn)生影響，故名主動(dòng)式，又名互動(dòng)式。這種模擬器不同廠家的硬件配置都差不多，主要區(qū)別在在于軟件的功能。　　（4）三屏幕主動(dòng)式汽車駕駛模擬器。這種模擬器是在單屏幕主動(dòng)式模擬器的基礎(chǔ)上增加了2個(gè)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(qiáng)。　　（5）液壓伺服體感模擬器。這種模擬器在主動(dòng)式模擬器的基礎(chǔ)上增加了液壓伺服裝置，可以產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)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(jià)較高，主要用于研究。　　目前，用于駕駛培訓(xùn)的模擬器，從性價(jià)比來(lái)說(shuō)，最適合的是用單屏幕主動(dòng)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(xùn)練時(shí)間。使用主動(dòng)型汽車駕駛模擬器可以代替真車20%～30%的訓(xùn)練時(shí)間，而使用被動(dòng)型駕駛模擬可以可以代替真車5%左右的訓(xùn)練時(shí)間。如果在不減少真車訓(xùn)練時(shí)間的情況下，那么將極大地提高學(xué)習(xí)效率，使得學(xué)員很快進(jìn)入狀態(tài)（教練少生氣，學(xué)員少挨罵）。　　（2）消除新學(xué)員的恐懼心理。新學(xué)員（尤其是女生），剛上真車時(shí)，由于手腳配合不協(xié)調(diào)，動(dòng)作慌亂，因而有不同程度的恐懼心理。使用模擬器后，學(xué)員可以很好地掌握離合器、剎車、油門、檔位、方向盤等的協(xié)調(diào)。　　（3）可以設(shè)置真車訓(xùn)練中不能實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容。例如危險(xiǎn)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(xué)員已經(jīng)在駕駛模擬器上能夠熟練駕駛，因此可以減少由于學(xué)員勿操作而帶來(lái)的真車損耗。　　（5）節(jié)能環(huán)保。一般來(lái)說(shuō)，模擬器的功率大概為500W，一個(gè)小時(shí)半度電，很節(jié)能啊，也不產(chǎn)生廢氣。　　一般來(lái)說(shuō)，汽車駕駛模擬器包含以下功能[4]：　　1 基礎(chǔ)駕駛　　基礎(chǔ)駕駛包括“原地駕駛訓(xùn)練”，“基礎(chǔ)駕駛技能訓(xùn)練”，“初級(jí)訓(xùn)練場(chǎng)景”。　　1.1 原地駕駛　　原地駕駛主要用于初級(jí)學(xué)員進(jìn)行換檔訓(xùn)練，練習(xí)換檔時(shí)候與離合器的配置，目的是使得學(xué)員可以不低頭就可以實(shí)現(xiàn)踩離合器和正確換檔。　　1.2 基礎(chǔ)駕駛技能訓(xùn)練　　“基礎(chǔ)駕駛技能訓(xùn)練”主要訓(xùn)練學(xué)員起步、停車、倒車以及通過控制離合器實(shí)現(xiàn)半聯(lián)動(dòng)駕駛，目的是使得學(xué)員熟練掌握半聯(lián)動(dòng)駕駛技能，為場(chǎng)地訓(xùn)練打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。　　1.3 初級(jí)訓(xùn)練場(chǎng)景　　“初級(jí)訓(xùn)練場(chǎng)景”主要用于訓(xùn)練學(xué)員的初級(jí)道路駕駛技能，為道路訓(xùn)練打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。　　2 場(chǎng)地駕駛　　場(chǎng)地駕駛包括場(chǎng)地九項(xiàng)和倒庫(kù)，即“樁考”，“側(cè)方停車”，“坡道停車和起步”，“通過單邊橋”，“曲線行駛”，“直角轉(zhuǎn)彎”，“限速通過限寬門”，“連續(xù)通過障礙”，“百米加減檔”，“起伏路駕駛”。對(duì)于這10項(xiàng)訓(xùn)練內(nèi)容，大車和小車有不同的訓(xùn)練場(chǎng)景。所有的考核和評(píng)判嚴(yán)格按照公安部標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。　　進(jìn)行場(chǎng)地訓(xùn)練時(shí)，如果考試不合格，則系統(tǒng)自動(dòng)將車輛退回到起點(diǎn)位置，方便學(xué)員重新進(jìn)行訓(xùn)練和考試。　　2.1 樁考　　“樁考”考核機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)瞬倏剀囕v完成側(cè)方移位、倒車入庫(kù)和正確判斷車身空間位置的能力。　　從起點(diǎn)倒入乙?guī)焱Ｕ俳?jīng)過二進(jìn)二退移位到甲庫(kù)停正，前進(jìn)穿過乙?guī)熘谅飞希谷爰讕?kù)停正，前進(jìn)返回起點(diǎn)。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：倒樁考試開始，倒樁考試結(jié)束，不按規(guī)定路線、順序行駛，碰擦樁桿，車身出線，移庫(kù)不入，中途熄火，中途調(diào)整車身位置。　　2.2側(cè)方停車　　“側(cè)方停車”讓駕駛員掌握將整車正確停于路右車位（庫(kù)）中的技能，以適應(yīng)日常駕駛生活中臨時(shí)停車的需要。　　駕駛?cè)藛T駕駛車輛在不碰，擦庫(kù)位樁桿，車輪不壓碰車道邊線，庫(kù)位邊線的情況下，通過一進(jìn)一退，將整車移入右側(cè)車庫(kù)位中。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：側(cè)方停車考試開始，側(cè)方停車考試結(jié)束，車輛在入庫(kù)后車身出線，碰擦樁桿，行駛中輪胎觸軋車道邊線，中途調(diào)整車身位置。　　2.3坡道停車和起步　　考核機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)嗽谄碌郎像{駛車輛的技能，準(zhǔn)確判斷車輛的位置，正確使用制動(dòng)、擋位和離合器，以適應(yīng)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(diǎn)靠邊停穩(wěn)車輛的能力，以準(zhǔn)確適用檔位和離合器的能力，以適應(yīng)在上坡路段等候放行時(shí)的操作需要。　　機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藨?yīng)通過視覺和感覺及時(shí)判斷坡道的坡度大小、長(zhǎng)短及路寬等道路情況，采取正確的操作方法，控制車輛平穩(wěn)停車和起步。做到轉(zhuǎn)向正確，換擋迅速，操縱加速踏板、駐車制動(dòng)器和離合器踏板的動(dòng)作準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：“坡道定點(diǎn)停車和起步”考試開始，“坡道定點(diǎn)停車和起步”考試結(jié)束，車輛停止后，汽車前保險(xiǎn)杠距離樁桿線超過50厘米，車輛保險(xiǎn)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(shí)后溜大于30厘米，起步時(shí)后溜小于30厘米。　　2.4 通過單邊橋　　考核機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T對(duì)所駕駛的車輛能準(zhǔn)確運(yùn)用方向，并對(duì)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(yùn)行技術(shù)。　　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(wěn)順暢通過，用一檔（含）以上檔位。（單側(cè)前后車輪一次通過左、右單邊橋。）　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：“通過單邊橋”考試開始，“通過單邊橋”考試結(jié)束，有一車輪未上橋，行駛中出現(xiàn)一個(gè)車輪掉下橋面，未通過單邊橋。　　2.5曲線行駛　　考核駕駛遠(yuǎn)方向的運(yùn)用與對(duì)車輛軌跡運(yùn)行的掌握。　　機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)笋{駛車輛從彎道的一端前進(jìn)駛?cè)耄瑴p速換擋，以低擋低速?gòu)牧硪欢笋偝觥Ｐ旭傊胁坏密垙澋肋吘壘€，轉(zhuǎn)向自如。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：“曲線行駛”考試開始，“曲線行駛”考試結(jié)束，車輪駛出邊緣線，車輪壓路邊緣線，中途調(diào)整車身位置。　　2.6直角轉(zhuǎn)彎　　考核駕駛員急彎路段迅速運(yùn)用方向?qū)囕v內(nèi)輪差距進(jìn)行正確判斷。　　機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)笋{駛車輛按規(guī)定的線路低速行駛，由左向右或者由右向左直角轉(zhuǎn)彎，一次通過，中途不得停車。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有： “直角轉(zhuǎn)彎”考試開始，“直角轉(zhuǎn)彎”考試結(jié)束，車輪觸軋突出點(diǎn)或者駛出邊緣線，中途調(diào)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(duì)車身位置的正確判斷能力。　　機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)笋{駛車輛以不低于20公里/小時(shí)的速度，從三門之間穿越，不得碰擦懸桿。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：“限速通過限寬門” 考試開始，“限速通過限寬門” 考試結(jié)束，時(shí)速低于20公里/小時(shí)通過，不按規(guī)定路線、順序行駛，碰擦限寬門懸桿。　　2.8連續(xù)通過障礙　　考核機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)笋{駛車輛通過連續(xù)障礙時(shí)，對(duì)車輪行駛軌跡和內(nèi)、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(cè)路邊緣線。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：“通過連續(xù)障礙”考試開始，“通過連續(xù)障礙”考試結(jié)束，不按規(guī)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(jī)動(dòng)車駕駛?cè)瞬倏v車輛擋位的熟練程度。　　機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)笋{駛車輛由起點(diǎn)線起步，在百米內(nèi)完成從最低擋逐級(jí)加至最高擋，再?gòu)淖罡邠踔鸺?jí)減至二擋。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：“百米加減擋”考試開始，“百米加減擋”考試結(jié)束，未完成規(guī)定加、減擋，越級(jí)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(lǐng)和對(duì)起伏（凹凸）路面進(jìn)行正確判斷的能力，并做到制動(dòng)、離合器、檔位三者配合適當(dāng)。　　車輛正常行駛在障礙物前 20 米內(nèi)制動(dòng)減速，用低檔（一檔）或使用半聯(lián)動(dòng)通過，保證車輛平穩(wěn)安全的通過障礙。　　評(píng)判及提示語(yǔ)有：“起伏路駕駛”考試開始，“起伏路駕駛”考試結(jié)束，車速控制不當(dāng)，車輛嚴(yán)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(xùn)練　　綜合訓(xùn)練中，設(shè)置了“城市道路”，“高速公路”，“鄉(xiāng)村道路”等訓(xùn)練場(chǎng)景。在各訓(xùn)練場(chǎng)景中，又設(shè)置了各種危險(xiǎn)情況，如行人橫穿公路，行人滑倒，側(cè)風(fēng)等。　　綜合訓(xùn)練中，嚴(yán)格按照公安部科目三考試要求進(jìn)行判別和提示。　　3.1 城市道路　　城市道路場(chǎng)景中設(shè)置了立交橋、十字路口、丁字路口、環(huán)形島、環(huán)城路、隧道等內(nèi)容。　　3.2 高速公路　　場(chǎng)景中有收費(fèi)站、超車道、行車道、出口等交通標(biāo)志牌，車距確認(rèn)、隧道、高速公路出入口等內(nèi)容。　　3.3 鄉(xiāng)村道路。　　4 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) 　　通過中央控制臺(tái)，可以連接50臺(tái)駕駛艙進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)訓(xùn)練。中央監(jiān)控臺(tái)由高性能計(jì)算機(jī)、、打印機(jī)、 100M 網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等組成。監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以監(jiān)控任意一臺(tái)模擬器，監(jiān)視窗口將顯示與被監(jiān)視模擬器完全一樣的畫面，并實(shí)時(shí)圖形顯示其“五大”操作件——方向盤、離合器、腳制動(dòng)、油門及手制動(dòng)當(dāng)前的狀態(tài)；另外檔位、喇叭、轉(zhuǎn)向燈、點(diǎn)火開關(guān)等的狀態(tài)也通過圖示表示出來(lái)。監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以查看聯(lián)網(wǎng)的每一臺(tái)模擬器當(dāng)前錯(cuò)誤操作的明細(xì)情況，并將訓(xùn)練成績(jī)進(jìn)行打印。

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