ZG-DG6型動感汽車駕駛模擬器

    隨著社會對虛擬現(xiàn)實模擬技術(shù)的追求，公司經(jīng)堅持不懈的努力，吸取國內(nèi)外的三維立體模擬技術(shù)，成功開發(fā)了紫光系列動感駕駛模擬器，動感平臺能實時讀取駕駛中的力反饋數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)動態(tài)反映到駕駛者身上，可以實現(xiàn)真車的離心力，推背，搖晃，顛簸，各種路況的狀態(tài)還原，讓駕駛者能感覺身處駕駛艙中，體驗駕車時各種不同路況效果所帶來的視覺和觸覺沖擊。六自由度運動平臺通過模擬物體在三個方向的平動和轉(zhuǎn)動，即前后平移、左右平移、上下垂直運動、俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航及復(fù)合運動，進(jìn)而可模擬出各種道路地形的運動姿態(tài)。

ZG-DG6型動感汽車駕駛模擬器虛擬仿真駕駛模擬器平臺以六自由度并聯(lián)機構(gòu)作為駕駛艙操縱仿真系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛艙對仿真圖形的快速、穩(wěn)定的反映，通過模擬駕駛艙和計算機實時生成汽車行駛過程中的虛擬視境、音響效果和運動仿真等駕駛環(huán)境, 以視景仿真管理軟件實現(xiàn)虛擬環(huán)境的“沉浸感、交互性”特性，為駕駛?cè)颂峁┝嗽谄侣贰㈩嶔ぢ访娴纫约败囕v加減速、轉(zhuǎn)向、側(cè)滑時的運動臨場感，同時能夠針對轎車、貨車、客車等各類車型進(jìn)行包括臨界、極限工況的全工況仿真實驗，分析、預(yù)估和評價汽車的操縱穩(wěn)定性、安全性、制動性、動力性和燃油經(jīng)濟性，對汽車運動性能控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真、評價、預(yù)測和優(yōu)化，提供車型結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配的**化方案等，對于汽車駕駛模擬器開發(fā)具有重要而現(xiàn)實的意義。

一、系統(tǒng)組成： 

 ZG-DG6型動感汽車駕駛模擬器設(shè)備由模擬駕駛艙、視景模擬駕駛軟件、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、六自由度運動平臺、微型控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)等組成。六自由度平臺系統(tǒng)由Stewart機構(gòu)的六自由度運動平臺、計算機控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)等組成。下平臺安裝在地面的固定基座基上，上平臺為支撐平臺。計算機控制系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)控制電動缸的行程，實現(xiàn)運動平臺的六個自由度的運動，即笛卡爾坐標(biāo)系內(nèi)的三個平移運動和繞三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。

各主要部分簡述如下：

1.1模擬駕駛艙：駕駛座艙采用玻璃鋼外殼用模具一次鑄造成型，堅固耐用，**變型；外觀簡潔大方、時尚亮麗。五大操作件及儀表臺采用真車實件配置，轉(zhuǎn)向機構(gòu)采用真車方向機總成構(gòu)建，實車轉(zhuǎn)數(shù)方向自動回位；檔位外罩采用桑塔納真車中央通道，具有真車實感。駕駛艙是由轉(zhuǎn)向器、油門、離合器、腳剎車、手剎車等操縱機件及座椅等組成。                                                  

1.2視景模擬駕駛軟件：視景全部由計算機實時生成三維圖像。32位真彩色，24幀/秒。多自由度數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)汽車模擬駕駛各種道路及相關(guān)駕駛技術(shù)測試、訓(xùn)練項目的逼真動感模擬    

1.3運動平臺：六自由度運動平臺是根據(jù)運動控制的運動指令，進(jìn)行相應(yīng)的運動；系統(tǒng)控制服務(wù)器根據(jù)全景視頻的內(nèi)容提取相應(yīng)的動作，并且解算成運動控制能夠識別的運動指令，與此同時控制各播放器全景視頻同步運行。                     

1.4上下運動平臺：上平臺，連接需要被模擬動作的機構(gòu)。上鉸鏈，雙回轉(zhuǎn)軸的虎克鉸結(jié)構(gòu)，用于連接上平臺與電動缸的活塞桿。下鉸鏈，單虎克鉸結(jié)構(gòu)，用于連接固定基座與電動缸的筒體。下平臺，安裝固定基座。
1.5計算機控制系統(tǒng)硬件：運動控制計算機（伺服控制單元）：實現(xiàn)平臺系統(tǒng)啟動/停止、接收上位機發(fā)來的位姿控制信息、對電動缸進(jìn)行運動控制、監(jiān)控伺服電機驅(qū)動器的工作狀態(tài)、監(jiān)控系統(tǒng)的運動狀態(tài)、完成故障處理以及安全保護(hù)工作。
1.6信號調(diào)理單元：完成與平臺系統(tǒng)運動狀態(tài)相關(guān)的各種傳感器信號、測試信號和數(shù)字I/O信號的調(diào)理，以及伺服驅(qū)動器的驅(qū)動等。
1.7系統(tǒng)控制軟件：運動控制計算機的軟件包括運動控制軟件和邏輯控制軟件。             

二、 系統(tǒng)工作原理：

    駕駛模擬器動感平臺、電動缸及伺服電機：駕駛模擬器通過控制電動缸活塞桿的行程，實現(xiàn)動感平臺臺體的六自由度運動。 驅(qū)動器系統(tǒng)：接收用戶控制指令，通過控制伺服電機的輸入，對伺服電機的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制，達(dá)到控制電動缸活塞桿出速度和行程的目的，共 6 套。綜合控制監(jiān)測系統(tǒng)：硬件為用戶計算機，軟件為研制方配合開發(fā)；同時，它還對平臺的運動過程進(jìn)行監(jiān)測，預(yù)防和處理系統(tǒng)的異常情況。

 2.1 六自由度動感平臺的工作原理圖:

    六自由度動感平臺的工作原理,運用平臺反解解出六只電動缸的伸長量，通過總線傳遞給驅(qū)動器，由MBOX驅(qū)動器得到信息并驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)動，電動缸按照指令伸縮，平臺亦運行到**姿態(tài)。而安裝在電 動機上的編碼器實時檢測出電動機的力矩，速度，位置信息并發(fā)送到驅(qū)動器，構(gòu)成閉環(huán) 控制系統(tǒng)，以實時**地控制各電動缸的伸長量，同時信息傳輸給微型控制器，微型控 制器通過計算確保六只電動缸的協(xié)調(diào)動作以及控制精度。 能夠支持：前后角度傾斜Pitch：±20°、左右角度翻轉(zhuǎn)Rol：±20°。具有高度優(yōu)越的動態(tài)性能（速 度>50°/s，加速度>100°/s2），動感汽車駕駛模擬器擁有極佳的位置重復(fù)精度（誤差<0.1°），強大的負(fù)載能力 (>275公斤)，結(jié)構(gòu)簡潔，可靠性高。大負(fù)荷下工作的功率為1000W。

三、產(chǎn)品特點：
3.1、動感平臺結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，設(shè)計合理，科技，質(zhì)量有保障，部件耐磨性強，適合于長時間運行； 
3.2、4D動感矢量合力智能模擬技術(shù)實現(xiàn)，讓你在駕駛中隨時感受前后左右四個方向?qū)崟r變化，沉浸于駕車的狀態(tài)中；                                                               3.3 還原各種路況效果，駕駛者可以體驗路面顛簸起伏造成的垂直方向的失重或超重帶來的沖擊力； 
3.4新采用二自由度電動缸動感平臺設(shè)計原理，改善了液壓、氣動和電動推桿駕駛模擬器的成本高、笨重動態(tài)。

三、汽車駕駛模擬器軟件：

3.1軟件功能

新版汽車駕駛模擬器軟件符合“公安部123號令”考評規(guī)則。小車（科目二）場地5項，分別為：倒車入庫、坡道**停車和起步、側(cè)方停車、曲線行駛、直角轉(zhuǎn)彎；大車（科目二）場地16項，分別為：樁考、坡道**停車和起步、側(cè)方停車、通過單邊橋、曲線行駛、直角轉(zhuǎn)彎、通過限寬門、通過連續(xù)障礙、起伏路行駛、窄路掉頭、模擬高速公路、連續(xù)急彎山區(qū)路、隧道、雨天、霧天濕滑路、緊急情況處置。新版汽車駕駛模擬器軟件道路駕駛技能測試（科目三）內(nèi)容包括：上車準(zhǔn)備（系安全帶）、起步、直線行駛、加減擋位操作、變更車道、靠邊停車、直行通過路口、路口左轉(zhuǎn)彎、路口右轉(zhuǎn)彎、通過人行橫道線、通過學(xué)校區(qū)域、通過公共汽車站、會車、超車、掉頭、夜間行駛等訓(xùn)練測試項目。產(chǎn)品符合“中華人民共和國公安部令 第 123 號令”及教育部新的國家機動車駕駛員訓(xùn)練大綱要求。本汽車駕駛模擬器分為單臺模擬駕駛及與主控臺聯(lián)網(wǎng)模擬駕駛兩款；具有自主知識產(chǎn)權(quán)。是目前市場上功能**全新的汽車駕駛模擬器軟件。

3.2操作錯誤檢測項目

系統(tǒng)對學(xué)員操作各操作部件正確與否進(jìn)行判斷，如啟動時是否踩下離合器、闖紅燈報警等。與前面版本不同的是，區(qū)別判斷“離合器松得太快”和“發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低”。

3.3系統(tǒng)自動評分

新增加了學(xué)員在每次駕駛訓(xùn)練后系統(tǒng)自動給予文字顯示成績評分。

3.4無紙化測試

無紙化測試采用標(biāo)準(zhǔn)化試題，題庫里共有11套試題（共1500道試題），可以隨機出題測試以可以依次測試每套試題。與現(xiàn)有無紙化測試系統(tǒng)大的區(qū)別在于：無紙化測試試題集成在駕駛模擬器系統(tǒng)之中，可以利用模擬器進(jìn)行。

3.5交通標(biāo)志、標(biāo)線及交通法規(guī)

交通標(biāo)志、標(biāo)線包括所有的禁令標(biāo)志、禁止標(biāo)線、警告標(biāo)線、警告標(biāo)志、指路標(biāo)志、指示標(biāo)線、指示標(biāo)志。

3.6交通法規(guī)包括

道路交通安全法、道路交通安全法實施條例、道路交通安全違法行為處理程序規(guī)定、道路交通事故處理辦法、道路交通事故處理程序規(guī)定、高速公路交通管理辦法、機動車登記辦法、機動車登記規(guī)定、機動車駕駛員培訓(xùn)管理規(guī)定、機動車駕駛證申領(lǐng)和使用規(guī)定、交通違章處理程序規(guī)定。

3.7駕駛模式

a.被動式：被動式駕駛適用于初學(xué)的學(xué)員，學(xué)生可以按照電腦語音提示進(jìn)行規(guī)范的操作練習(xí)。

b.主動式：主動式駕駛與實際車輛相同。

3.8視頻界面功能

a.主視屏：顯示駕駛前方道路與周圍路況、使學(xué)生能感覺身在駕駛室操作著運行中的汽車。并顯示檔位、成績分?jǐn)?shù)。

b.后視鏡：左右后視鏡均能達(dá)到與真車相同的模擬效果，可調(diào)節(jié)升降。

c.模擬儀表顯示:方向、油門、離合器、腳剎車、手制動演示操作進(jìn)度；指示燈、時速、里程、發(fā)動機轉(zhuǎn)速均有在模擬儀表上顯示。

3.9特殊功能

通過鼠標(biāo)操作可由正常駕駛室駕駛模式切換到六種不同府視式駕駛模擬.

3.10訓(xùn)練場景科目

⑴ 一般道路；⑵ 高速公路；⑶ 城市道路；（包括：行人、自行車、其它車輛、雙黃線、崗?fù)ぁⅰ⒓t綠燈、轉(zhuǎn)盤、交通標(biāo)志標(biāo)線等。）（4）炫目道路（5）泥濘道路（6）山區(qū)道路；（7）曲線穿樁、場地倒庫；（8）“8”字型路；（9） 直角彎路、十字路口、丁字路口、匝道等。（10） 蛇形路；（11） 就位停車；（12） 順行停車；（13）雙邊橋；（14）單邊橋；（15）單凸橋；（16）橫斷橋；（17）騎越障礙；（18）立交橋；（19）隧道。

3.11天氣

一般道路可選擇四種天氣：白天、雪天、霧天、雨天、黑夜。

3.12畫面選擇

可以選擇“打開”或“關(guān)閉”：后視鏡、向?qū)У貓D、錯誤提示、成績等。

3.13其它車輛選擇

各道路分6種數(shù)目選擇：3至60輛。

3.14車型選擇

在訓(xùn)練中有六種車型：小轎車、吉普車、無級變速車（自動檔）、大貨車、大客車、農(nóng)用車等。

3.15汽車模擬技術(shù)

汽車多自由度數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向、制動和加速的逼真模擬。

3.16測試調(diào)整功能

傳感器測試：方向機的測試、離合器的測試、油門的測試、制動器的測試（腳剎）、手制動的測試、變速器各檔位的測試、鳴號、點火、開鎖。只要打開測試界面便一目了然。并可作學(xué)員操作曲線學(xué)仿。