汽车驾驶模拟器

驾驶训练的教学设备

汽车驾驶模拟器是一种驾驶训练的教学设备。

工作原理

模拟器的工作原理为：驾驶员操纵操作部件，使得与操作部件直接相连的传感器发生变化，从而引起电信号的变化。信号采集及处理子系统按照一定的精度定期采集传感器上的电信号，并进行滤波等处理。处理后的信号作为车辆动力学模型子系统的输入，经过车辆动力学模型模拟运算，计算出车辆的当前状态，例如发动机转速、发动机输出扭矩、车速、车辆当前的位置等信息。车辆动力学模型计算出的结果送入显示系统进行图形显示、送入音响系统进行声音模拟以及送入仪表系统进行仪表显示。

介绍

虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术是一种计算机仿真技术，通过给用户提供视觉、听觉、触觉等各种直观而自然的实时感知交互手段，方便用户操作，增加用户对现实的认知能力。虚拟现实技术集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理技术等的最新发展成果，广泛应用于军事、航空航天、自动控制、医疗康复、教育娱乐等领域。

汽车驾驶模拟器（Vehicle Driving Simulator，VDS）将虚拟现实技术应用于汽车驾驶系统中，通过计算机技术产生汽车行驶过程中的虚拟视景、音响效果和运动仿真，使驾驶员沉浸到虚拟驾驶环境中，产生实车驾驶感觉，从而体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶，既能安全、有效地提高驾驶员技术水平，又能降低各种费用。汽车驾驶模拟器作为交通安全系统的重要组成部分，能够提高驾驶员的安全意识，降低事故发生率，正日益受到国内外交通安全领域的广泛关注。

分类

简易汽车驾驶模拟器

简易汽车驾驶模拟器。安装了方向盘、离合器、油门、脚刹、手刹、档位、转向灯灯操作部件，但是没有配置电脑，也没有显示器，学员可以利用这种模拟器熟悉档位等部件的操作，是属于最简单的模拟器。

被动式汽车驾驶模拟器

被动式汽车驾驶模拟器。采用前面介绍的简易型驾驶模拟器，所不同的是在学员前方放置了录像播放装置，例如DVD等。训练的时候，DVD中播放已经录制好了教学录像，并播放操作提示语音，学员根据提示语音进行操作。但是播放的是录像，学员的操作不会对播放影像产生影响，故名被动。

单屏幕主动式汽车驾驶模拟器

单屏幕主动式汽车驾驶模拟器。在这种模拟器上，安装了方向盘、离合器、档位等操作部件，操作部件上还安装了传感器，传感器中的数据是通过传感器采集系统进行采集获取，然后输入计算机系统。在模拟器的内部安装有一台计算机，一个屏幕，学员在操作方向盘等部件的时候，屏幕上的图像会实时的跟着变化，并且会对学员的错误操作进行提示，例如换档未踩下离合器。由于用户的操作会对屏幕中显示的图像产生影响，故名主动式，又名互动式。这种模拟器不同厂家的硬件配置都差不多，主要区别在于软件的功能。

三屏幕主动式汽车驾驶模拟器

三屏幕主动式汽车驾驶模拟器。这种模拟器是在单屏幕主动式模拟器的基础上增加了2个屏幕，这样就使得显示的视角大于150度，视野更加宽广，沉浸感更强。

液压伺服体感模拟器

液压伺服体感模拟器。这种模拟器在主动式模拟器的基础上增加了液压伺服装置，可以产生运动体感，能够更加逼真地模拟驾驶的感受。不过这种模拟器造价较高，主要用于研究。这种模拟器的代表是美国爱荷华大学的动感模拟器。

软件介绍

基础驾驶

基础驾驶包括“原地驾驶训练”，“基础驾驶技能训练”，“初级训练场景”。

3.1.1 原地驾驶

原地驾驶主要用于初级学员进行换档训练，练习换档时候与离合器的配置，目的是使得学员可以不低头就能实现踩离合器和正确换档。

3.1.2 基础驾驶技能训练

“基础驾驶技能训练”主要训练学员起步、停车、倒车以及通过控制离合器实现半联动驾驶，目的是使得学员熟练掌握半联动驾驶技能，为场地训练打下坚实的基础。

3.1.3 初级训练场景

“初级训练场景”主要用于训练学员的初级道路驾驶技能，为道路训练打下坚实的基础。

场地驾驶

场地驾驶包括场地九项和倒库，即“桩考”，“侧方停车”，“坡道停车和起步”，“通过单边桥”，“曲线行驶”，“直角转弯”，“限速通过限宽门”，“连续通过障碍”，“百米加减档”，“起伏路驾驶”。对于这10项训练内容，大车和小车有不同的训练场景。所有的考核和评判严格按照公安部标准进行。

进行场地训练时，如果考试不合格，则系统自动将车辆退回到起点位置，方便学员重新进行训练和考试。

3.2.1 桩考

3.2.2侧方停车

3.2.3坡道停车和起步

3.2.4 通过单边桥

3.2.5曲线行驶

3.2.6直角转弯

3.2.7限速通过限宽门

3.2.8连续通过障碍

3.2.9百米加减档

3.2.10起伏路驾驶

综合训练

综合训练中，设置了“城市道路”，“高速公路”，“乡村道路”等训练场景。在各训练场景中，又设置了各种危险情况，如行人横穿公路，行人滑倒，侧风等。

综合训练中，严格按照公安部科目三考试要求进行判别和提示，判别和提示语音参见后附表格。

3.1 城市道路

城市道路场景中设置了立交桥、十字路口、丁字路口、环形岛、环城路、隧道等内容。

3.2 高速公路

场景中有收费站、超车道、行车道、出口等交通标志牌，车距确认、隧道、高速公路出入口等内容。

3.3 乡村道路、山区道路、泥泞路

设置了急弯、陡坡，泥泞路，漫水路等场景。

网络互联

通过中央控制台，可以连接40台驾驶舱进行联网训练。中央监控台由高性能计算机、打印机、 100M 网络交换机等组成。监控计算机可以监控任意一台模拟器，监视窗口将显示与被监视模拟器完全一样的画面，并实时图形显示其“五大”操作件——方向盘、离合器、脚制动、油门及手制动当前的状态；另外档位、喇叭、转向灯、点火开关等的状态也通过图示表示出来。

理论知识

采用最新（2013年1月公布的最新标准，四选一）标准化试题，题库里共有1500道试题。

满足不同地区的考试需要。

教学视频

丰富的教学录像功能，利用该功能，可以播放汽车培训教学录像。例如，系统提供最新的8种交通警察手势信号（原交通警察手势为11种）教学录像，离合器工作原理录像等等。

系统设置

可以对系统进行相应设置，如增加删除教学录像，修改扣分模式和错误分值，修改方向盘灵敏度系数等。

回放功能

训练结束后，学员可以以俯视的方式查看最后3分钟的驾驶过程，从而仔细分析错误驾驶发生的原因，以便以后改正。

训练记录

训练完毕后，学员可以查看训练过程中所出现的错误动作，并且可以将训练成绩及错误明细表作为历史记录保持下来。

安全特点

1、具有良好的沉浸感、交互性及多感知性

2、实现交通危险场景的虚拟仿真

3、针对不同受众的驾驶安全意识培训体系

4、扩展性能强，能适用于不同的场所

应用展望

随着相关基础学科、技术和社会需求的发展，驾驶模拟器呈现以下发展趋势：

1、结合传感器网络技术进行实际路网的交通模拟。随着交通系统传感器网络的逐步推广和完善，未来可将虚拟驾驶系统与实际的道路系统相结合，如Google等开发的三维地图网络，针对城市的实际交通环境，训练驾驶员的驾驶技能，熟悉道路标志，避免新手不熟悉道路情况的发生。结合交通传感器网络，如车速限制监控器、闯红灯监控器、道路通信网络等，加入实际道路车流和行人，增加十字路口闯红灯的体验及虚拟的交警检查和罚款等互动练习，使驾驶员熟悉交通安全法规和城市交通环境，更好地提高驾驶员的安全意识。

2、建立不同驾驶员的模拟驾驶行为数据库。建立驾驶员紧急情况下心理素质考核评价体系是减少交通事故的重要手段之一。在紧急情况下，驾驶员的心理反应及行为对于是否发生交通事故起着决定性的作用。应用驾驶模拟器可设定不同的训练场景和道路交通危险工况，如突发车祸、异常天气、自身生理不适等，由不同类型驾驶员（不同性别、年龄、驾龄等）驾驶车辆，测量驾驶员的心理、生理反应，记录并分析此类数据，针对不同类型驾驶员建立驾驶特征数据库，指导驾驶员的驾车行为。

3、实现特大道路交通事故现场的快速三维重构。利用计算机图形技术，结合无线信息传输技术，能实现特大交通事故信息的快速收集，并传递到公安交警指挥中心，结合车辆特征、道路环境及驾驶员数据库等，采用3D成像技术，对交通事故现场进行快速重现，结合驾驶员在驾驶模拟器上的训练档案，有利于公安系统对交通事故的分析和侦破。

4、建立统一的软件开发规范和系统管理平台。随着驾驶模拟技术的发展，有必要研发一个统一的软件开发规范，为各个厂家的产品提供标准的开发环境，从而提高开发效率、促进行业的有序发展。建立统一的系统管理平台，建立健全完整的城市立体地图和车型数据库，便于对车辆性能、交通状况、道路条件、信号配时等数据进行日常更新维护，有利于面向对象的二次开发。

5、与智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）相结合。智能交通系统包含智能车辆安全技术等领域，能很好地改善交通拥挤、重特大事故频发等现状。但智能交通系统投资较大、规划复杂，涉及到城市规划、路桥建设等重大工程。结合驾驶模拟器的虚拟现实技术及智能车辆的安全技术，在虚拟现实的环境下进行交通安全研究，能减少智能交通系统的工程成本，提高研发效率。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省