CN108154746A - 一种驾驶模拟实验平台 - Google Patents
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Abstract
一种驾驶模拟实验平台,包括:用于驾驶员根据感受到的视景模拟模块和运动模拟模块的输出来操纵驾驶模拟实验平台;用于采集驾驶操纵模块输出数据和运动模拟模块运动数据;用于接受数据采集模块的数据,并进行处理,向视景模拟模块、运动控制模块发送数据,并与视景模拟模块,运动控制模块,数据采集模块相连的中央处理模块;用于根据接受中央处理模块输出数据来控制运动模拟模块;用于接受运动控制模块指令进行相应运动;用于接受中央处理模块输出数据,营造真实的视觉,听觉场景,并与中央处理模块相连接的视景模拟模块。该平台具有安装方便,解算容易、承载能力强、反应迅速、控制精确、可以模拟极限工况、模拟环境真实等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种驾驶模拟实验平台,用于复现汽车行驶状态以及极限工况下的横摆、侧滑、俯仰等状态。主要应用在驾驶行为研究及智能汽车决策规划算法的模拟实验验证。
背景技术
驾驶模拟实验平台,是一种模拟实车工作视景环境和车辆操控及动态响应的高性能仿真模拟实验台,这是目前驾驶行为分析研究及智能汽车决策规划算法研究常用的实验平台。设计结构紧凑、响应速度快、模拟真实性好、安全性好、模拟工况更多的驾驶模拟实验平台是智能汽车技术发展的重要一环。
驾驶模拟试验平台由操纵模块、控制模块、运动模块、环境仿真模块组成。驾驶员(AI驾驶员)通过操纵模块控制虚拟汽车的动作,控制模块接受操纵模块的信号,解算运动过程,控制运动模块产生相应动作,同时控制环境仿真模块进行相应的场景变换,驾驶员(AI驾驶员)通过运动模块及环境仿真模块的反馈调整操控策略。
当前驾驶模拟试验平台多采用基于六自由度实验平台和复合式平台,六自由度平台可模拟横摆、俯仰、侧偏三个旋转运动及车辆坐标系X、Y、Z轴三个平移运动的自由度,该平台有六根驱动杆通过并联的方式连接上下平台,承载能力强,弥补了串联方式带来的弊端。但是该平台在每个自由度上的运动范围自然有限,不能满足极限工况的模拟实验要求,同时由台架姿态求解缸体行程的解算存在多解性,所以其在实际工作中应用范围受限。目前采用的复合式平台,由于本身结构限制,对于俯仰模拟有欠缺,不能实现加速推背和制动点头的模拟,对于模拟真实性有一定影响。
同时现有的汽车驾驶模拟平台,关注点更多在于实现驾驶过程中的位置觉模拟,缺乏对触觉、听觉、视觉等感觉的混合感知环境模拟。
发明内容
本发明针对现有驾驶模拟实验平台存在的不足,提供一种智能汽车驾驶模拟实验平台,该平台具有安装方便,解算容易、承载能力强、反应迅速、控制精确、可以模拟极限工况(如侧滑、横摆、俯仰)、模拟环境真实等优点;解决了现有技术存在的对于横摆、侧滑、俯仰模拟的缺陷,使模拟实验平台模拟的工况更全面且更接近实际工况。
为实现上述目的,本发明提供了一种驾驶模拟实验平台,该实验平台包括:
用于驾驶员根据感受到的视景模拟模块和运动模拟模块的输出来操纵驾驶模拟实验平台,并与数据采集模块连接的驾驶操纵模块;
用于采集驾驶操纵模块输出数据和运动模拟模块运动数据,并与驾驶操纵模块、运动模拟模块、中央处理模块相连的数据采集模块;
用于接受数据采集模块的数据,并进行处理,向视景模拟模块、运动控制模块发送数据,并与视景模拟模块,运动控制模块,数据采集模块相连的中央处理模块;
用于根据接受中央处理模块输出数据来控制运动模拟模块,并与中央处理模块、运动模拟模块相连接的运动控制模块;
用于接受运动控制模块指令进行相应运动,并与运动控制模块和数据采集模块相连接的运动模拟模块;
用于接受中央处理模块输出数据,营造真实的视觉,听觉场景,并与中央处理模块相连接的视景模拟模块。
①、进一步地,所述的驾驶操纵模块包括:驱动操纵装置(如图4)、制动操纵装置(如图5)、转向操纵装置(如图6)。
所述的驱动操纵装置包括:油门踏板摇臂轴、油门踏板、油门踏板摇臂、油门踏板归位电机和油门踏板归位电机支架,所述的油门踏板安装在油门踏板摇臂端部,油门踏板摇臂安装在油门踏板摇臂轴上、油门踏板摇臂轴与油门踏板归位电机相连,油门踏板归位电机通过油门踏板归位电机支架安装在模拟舱内。
所述的制动操纵装置包括:制动踏板摇臂轴、制动踏板、制动踏板摇臂、制动踏板归位电机、制动踏板归位电机支架,所述的制动踏板安装在制动踏板摇臂端部,制动踏板摇臂安装在制动踏板摇臂轴上,制动踏板摇臂轴与制动踏板归位电机相连,制动踏板归位电机通过制动踏板归位电机支架安装在模拟舱内。
所述的转向操纵装置包括:转向轴、转向柱管、紧固螺母、转向盘、轴承、转向柱管支架、联轴器、轴套和转向盘回正电机,所述的转向盘通过紧固螺母安装在转向轴上,转向轴通过轴承安装支撑在转向柱管内、转向柱管通过转向柱管支架安装在模拟舱内、转向盘回正电机通过联轴器安装在转向轴端部,通过轴套压紧轴承,整套转向操纵装置载置在模拟舱内。
所述的驱动操纵装置、制动操纵装置、转向操纵装置可以无限次的工作,能在非操纵状态下能迅速准确的回到初始位置,且能在操纵状态下模仿真实的阻力状态。
②、进一步地,所述的数据处理模块包括:电动缸位移传感器、侧滑位移传感器、横摆角度传感器、惯性测量单元、转向装置角度传感器、驱动装置角度传感器、制动装置角度传感器、操纵数据采集卡、模拟舱数据采集卡、数据处理卡;
所述电动缸位移传感器载置安装在电动缸的移动端;所述的侧滑位移传感器载置安装在侧滑平台上;
所述的横摆角度传感器载置在底台上,安装在横摆驱动私服电机端部;
所述的电动缸位移传感器、侧滑位移传感器、横摆角度传感器与模拟舱数据采集卡相连;
所述的驱动装置角度传感器载置在模拟舱内,安装在油门踏板归位电机输出端;
所述的制动装置角度传感器载置在模拟舱内,安装在制动踏板归位电机输出端;
所述的转向装置角度传感器载置在模拟舱内,安装在转向轴和转向盘回正电机之间;
所述的惯性测量单元载置在模拟舱上;
所述的驱动装置角度传感器、制动装置角度传感器、转向装置角度传感器、惯性测量单元载置在模拟舱上;
所述的数据采集模块载置在模拟舱内,利用数据处理卡对操纵数据采集卡和模拟舱状态数据采集卡采集的数据进行处理,将处理结果发送到中央处理模块。
③、进一步地,所述的中央处理模块包括:带有多块图形处理器、音频输出接口、视频输出接口和驾驶环境模拟仿真软件的高性能计算机。
所述的中央处理模块接收驾驶操纵模块的操纵数据和模拟舱状态数据,利用解调算法对数据进行处理,将解算出的运动数据传送到运动控制模块中,环境变更数据传送到视景模拟模块中。
所述的视景模拟模块反映驾驶环境模拟仿真软件对驾驶环境的仿真信息,将视频投射在模拟舱前风挡屏幕和模拟舱侧向左右风挡屏幕上,环境音效通过环境音响播放;同时接收中央处理模块解算出的环境变更结果进行相应的环境变更。
所述的中央处理模块载置在模拟舱内。
④、进一步地,所述的运动控制模块包括:运动控制卡、控制器、驱动器。
所述的运动控制模块载置在模拟舱内。
所述的运动控制卡接收中央处理模块的运动数据通过分散在各个运动部件中的控制器进行总体控制。
所述的运动控制器接收运动控制卡的运动指令,控制驱动器驱动运动部件实现运动。
⑤、进一步地,所述的运动模拟模块包括:底台,可旋转地载置在底台上的横摆平台、可沿车辆坐标系Y轴方向左右移动地载置在横摆平台上的侧滑平台,可沿车辆坐标系Z轴方向平移、绕车辆坐标系X、Y轴方向转动地载置在侧滑平台上的支承平台。
所述的底台和横摆平台之间设置有外圈带有外齿的回转支承,所述横摆平台上安装有横摆驱动伺服电机、安装在横摆驱动伺服电机端部的主动链轮、安装在横摆驱动伺服电机的主动链轮和回转支承外齿圈之间的传动链。
所述的横摆驱动伺服电机端部装有用于传递驱动力的主动链轮,主动链轮通过传动链与回转支承外齿圈相连,将横摆驱动伺服电机的驱动力传递到横摆平台上,驱动横摆平台运动。
所述的横摆平台可以无限次的旋转载置在底台上。所述的回转支承紧固在底台和横摆平台上,所述的横摆驱动伺服电机通过横摆驱动电机紧固件固定在横摆平台边缘,与横摆轴线保持一定距离。
所述的横摆平台和侧滑平台之间安装有平行载置在横摆平台上的平移滑轨、固定在平移滑轨端部的限位块、载置在平移滑轨上的多个可以沿平移滑轨无限次移动的平移滑块,安装在横摆平台上的侧滑驱动电机,安装在侧滑驱动电机上的侧滑驱动同步带轮,将侧滑驱动电机的旋转运动转化成侧滑平台的平移运动的同步带,安装在同步带上并固定侧滑平台上的紧固件。
所述的平移滑轨紧固安装在横摆平台上,平移滑轨端部安装有用于缓冲、限位的限位块,平移滑轨上安装有至少一个用于安装支承侧滑平台的平移滑块。
所述的侧滑驱动电机通过固定安装在横摆平台上,侧滑驱动电机的端部装有传递驱动力的侧滑驱动同步带轮,侧滑驱动同步带轮之间装有同步带,同步带上安装并固定有安装侧滑平台的紧固件。
所述的侧滑平台可以无限次的沿平移滑轨往返移动载置在横摆平台上,所述的侧滑平台和支承平台之间安装有导向装置、电动缸、第一铰链、第二铰链、支架、侧偏轴、转接件、万向传递机构。
所述的电动缸下端通过第一铰链在侧滑平台上,上端通过万向传递机构安装在支承平台上,导向装置下端通过第二铰链安装在侧滑平台,上端通过转接件和侧偏轴及支架安装在支承平台上。
所述的横摆平台可以无限次的旋转载置在所述的底台上,所述的侧滑平台可以无限次的往返地载置在所述的横摆平台上,所述的支承平台可以无限次的绕车辆坐标系X、Y轴转动,沿车辆坐标系Z轴移动。
⑥、进一步地,所述的视景模拟模块包括:模拟舱、模拟舱前风挡屏幕、模拟舱侧向左右风挡屏幕、载置在模拟舱内部的环境音响、载置在模拟舱内的驾驶员座椅和副驾驶员座椅。
所述的模拟舱载置在支承平台上,驾驶员座椅和副驾驶员座椅安装在模拟舱内,模拟舱前风挡屏幕、模拟舱侧向左右风挡屏幕安装在模拟舱座椅正前方和左右侧、环境音响布置在模拟舱四周,屏幕、音响通过数据线与中央处理模块相连。
本发明具有以下优点和积极效果:
1、由于本发明的底台和横摆平台中间设有带外齿的回转支承、横摆驱动伺服电机以及主动链轮和传动链,可以驱使横摆平台绕着横摆轴线无限次的旋转;主动链轮安装在横摆驱动伺服电机端部、传动链连接主动链轮和回转支承外齿;通过传动链传动可以将横摆驱动伺服电机布置在横摆轴远端位置,以形成较大的力臂,而横摆驱动伺服电机工作时可以在主动链轮的轮边接触点出产生切向的作用力,通过控制力臂和驱动力可产生一个合适的横摆轴的力矩。通过对传动链及链轮加工精度及装配精度的控制可以缩小间隙,保证响应的实时性;从而可以快速准确的模拟出车辆正常行驶状态的横摆,以及模拟极限工况汽车的甩尾的旋转分运动。
2、本发明回转支承可以承受驾驶模拟平台产生的轴向、径向作用力以及倾覆力矩,规避了使用环形导轨产生的加工和装配精度的问题,同时也一定程度上减轻了噪音对整体驾驶环境模拟的影响。
3、由于本发明横摆平台和侧滑平台中间设有平移滑轨、限位块、平移滑块、侧滑驱动电机、侧滑驱动同步带轮、同步带、紧固件,可以驱使侧滑平台绕着车辆坐标系Y轴的方向无限次的左右移动;平移滑块沿着平移滑轨移动可以安装支承侧滑平台的,并受到限位块的作用可以限制位移并缓冲;侧滑驱动同步带轮安装在侧滑驱动电机的端部,通过同步带将旋转运动转化成平移运动,同步带上安装有紧固件可以安装固定侧滑平台。采用这样的结构实现了模拟车辆大范围侧滑的极限工况和甩尾的位移运动的同时可以降低系统噪声、提高响应速度和运动精度。
4、由于本发明侧滑平台和支承平台之间设有三自由度运动装置,可以驱使支承平台沿着车辆坐标系Z轴方向运动、绕着车辆坐标系X、Y方向转动。三自由度运动装置包括:驱动电动缸、导向装置;驱动电动杆通过万向传递机构连接在侧滑平台和支承平台之间,可沿车辆坐标系Z轴方向独立运动,导向装置分为内杆和外杆,通过转接件、侧偏轴和支架连接在侧滑平台和支承平台上,转接件、侧偏轴的组合保证了支撑平台可绕着车辆坐标系X、Y轴旋转;通过上述装置可以模拟出车辆起步、制动时的俯仰、运动过程中的综合颠簸、转向时的侧倾,为驾驶员行为模拟研究和智能汽车决策规划算法验证提供重要的技术支持。
5、由于本发明包含视景模拟模块,即模拟舱内包含模拟舱前风挡屏幕、模拟舱侧向左右风挡屏幕、环境音响等,可以接收中央处理模块驾驶模拟软件的信号,在所述的模拟舱前风挡屏幕、模拟舱侧向左右风挡屏幕中实时显示视觉环境现状,在环境音响模拟环境音效,结合运动模拟模模块E模拟的车辆状态,使模拟的驾驶环境更加真实,给驾驶员带来更加直观的体验。
附图说明
图1是本发明实施例中驾驶模拟实验平台的侧视结构图。
图2是本发明实施例中驾驶模拟实验平台的后视结构图
图3是本发明实施例中模拟舱的结构剖视图。
图4a是本发明实施例中驱动操纵装置的主视结构图。
图4b是本发明实施例中驱动操纵装置的左视结构图。
图5a是本发明实施例中制动操纵装置的主视结构图。
图5b是本发明实施例中制动操纵装置的左视结构图。
图6是本发明实施例中转向操纵装置的剖视图。
图7是本发明实施例中驾驶模拟实验平台系统工作流程图。
图8是本发明实施例中运动控制模块的工作流程图。
图9是本发明实施例中数据处理模块的工作流程图。
图10是本发明实施例中驾驶模拟模块系统的组成图。
图11是本发明实施例中驾驶模拟实验平台的轴测图。
附图标记:惯性测量单元1、模拟舱侧向左右风挡屏幕2、模拟舱3、支承平台4、侧滑驱动电机5、侧滑平台6、横摆驱动伺服电机7、第一铰链8、横摆平台9、主动链轮10、传动链11、底台12、回转支承13、平移滑轨14、限位块15、第二铰链16、平移滑块17、侧滑驱动同步带轮18、同步带19、紧固件20、电动缸21、导向装置22、万向传递机构23、转接件24、侧偏轴25、支架26、模拟舱前风挡屏幕27、驾驶员座椅28、副驾驶员座椅29、环境音响30、转向轴31、转向柱管32、紧固螺母33、转向盘34、轴承35、转向柱管支架36、联轴器37、轴套38、转向盘回正电机39、转向装置角度传感器40、驱动装置角度传感器41、油门踏板摇臂轴42、油门踏板43、油门踏板摇臂44、油门踏板归位电机45、油门踏板归位电机支架46、制动装置角度传感器47、制动踏板摇臂轴48、制动踏板49、制动踏板摇臂50、制动踏板归位电机51、制动踏板归位电机支架52、电动缸位移传感器53、侧滑位移传感器54、横摆角度传感器55。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
根据图1~图11说明本发明实施方式。首先根据图1、图2、图3、图4a、图4b、图5a、5b、图6对本发明优选实施例的驾驶模拟实验平台的结构进行说明。
本发明采用固定在模拟舱3上的车辆坐标系。本发明实施方式的模拟实验平台由安装在实验室等地面上的底台12、安装在底台12上的横摆平台9、安装在横摆平台9上的侧滑平台6、安装在侧滑平台6上的支承平台4、安装在支承平台4上的模拟舱3构成。横摆平台9可以无限次的旋转、侧滑平台6可以无限次的沿Y轴往返移动,支承平台4可以无限次的侧滑、俯仰、沿Z轴往返移动。
由于将横摆平台9、侧滑平台6、支承平台4制作成网格状,可以实现整体的轻量化,且方便安装。
根据图1、图2所示,在底台12上安装带有外齿轮的回转支承13。横摆平台9安装在回转支承13上。
横摆平台9上安装有用于使侧滑平台6沿Y轴左右移动地带有限位块15的平移滑轨14。
平移滑轨14上安装有用于安装载置侧滑平台6的可沿平移滑轨14线性往复运动的平移滑块17。
横摆平台9上安装有侧滑驱动电机5。侧滑驱动同步带轮18安装在侧滑驱动电机5,侧滑驱动同步带轮18之间安装有同步带19,同步带19上安装固定有用于连接固定侧滑平台6的紧固件20。
横摆平台9上安装有用于驱动横摆平台9无限次旋转移动地横摆驱动伺服电机7,横摆驱动伺服电机7端部安装有主动链轮10,主动链轮10与回转支承13通过横摆传动链11相连接,用于驱动横摆平台9进行旋转运动。
侧滑平台6安装在紧固件20上,使侧滑平台6可以沿车辆坐标系的Y轴无限次的往复线性运动。
电动缸21下端通过第一铰链8铰接安装在侧滑平台6上,上端通过万向传递机构23连接在支承平台4上。
导向机构22下端通过第二铰链16铰接在侧滑平台6上,上端通过侧偏轴25、转接件24、支架26安装在支承平台4上。
通过以上机构可以实现支承平台4沿车辆坐标系Z轴方向的移动和绕车辆坐标系X,Y方向的转动。模拟舱3载置在支承平台4上。
另外,根据图3对本驾驶模拟实验平台的模拟舱3内部结构进行说明。驾驶员座椅28和副驾驶员座椅29载置在模拟舱3内。驾驶操纵模块A载置在模拟舱3内,放置在驾驶员座椅28X轴方向正前方,用于驾驶员操纵驾驶模拟试验平台的运动。
数据采集模块B、运动控制模块D、中央处理模块C载置在模拟舱3内。数据采集模块B用于采集模拟舱状态数据和驾驶操纵数据并进行预处理,将处理的结果传送给中央处理模块C。中央处理模块C用于接收视景模拟模块F和数据采集模块B的信息并传送指令给运动控制模块D。运动控制模块D用于接收中央处理模块C的指令,并控制相应驱动模块动作。
根据图4a、图4b对本驾驶模拟实验平台的驱动操纵装置结构进行说明。油门踏板43安装在油门踏板摇臂44端部,油门踏板摇臂44安装在油门踏板摇臂轴42上、油门踏板摇臂轴42与油门踏板归位电机45相连,油门踏板归位电机45通过油门踏板归位电机支架46安装在模拟舱3内。
根据图5a、5b、对本驾驶模拟实验平台的制动操纵装置结构进行说明。制动踏板49安装在制动踏板摇臂50端部,制动踏板摇臂50安装在制动踏板摇臂轴48上,制动踏板摇臂轴48与制动踏板归位电机51相连,制动踏板归位电机51通过制动踏板归位电机支架52安装在模拟舱3内。
根据图6对本驾驶模拟实验平台的转向操纵装置结构进行说明。转向盘34通过紧固螺母33安装在转向轴31上,转向轴31通过轴承35安装支撑在转向柱管32内、转向柱管32通过转向柱管支架36安装在模拟舱3内、转向盘回正电机39通过联轴器37安装在转向轴31端部,通过轴套38压紧轴承35。整套转向操纵装置载置在模拟舱3内。
根据图7、图8、图9、图10对本驾驶模拟实验平台的系统工作流程、数据模块工作流程C、运动控制模块D、驾驶操纵模块A工作流程进行介绍。
驾驶员根据运动模拟模块E和视景模拟模块F的信息进行决策,控制驾驶操纵模块A对驾驶模拟实验平台运动进行控制,数据采集模块B采集驾驶操纵数据和模拟舱状态数据发送给中央处理模块C,中央处理模块C根据视景模拟模块F和数据采集模块B的数据进行解算得出控制指令和环境变更指令,发送给运动控制模块D和视景模拟模块F,运动控制模块D控制运动模拟模块E动作,视景模拟模块F进行相应的环境变更。
操纵数据采集卡对包括安装在制动操纵装置的制动装置角度传感器47、安装在转向操纵装置的转向装置角度传感器40、安装在驱动操纵装置的驱动装置角度传感器41的数据进行采集。
模拟舱状态数据采集卡采集的数据包括横摆角度传感器55、侧滑位移传感器54、电动缸位移传感器53、以及模拟舱3上的惯性测量单元1。
安装在制动操纵装置的制动装置角度传感器47、安装在转向操纵装置的转向装置角度传感器40、安装在驱动操纵装置的驱动装置角度传感器41都有一条信号线,并且信号线与操纵数据采集卡数据采集端相连。
横摆角度传感器55、侧滑位移传感器54、电动缸位移传感器53、以及模拟舱3上的惯性测量单元1都有一条信号线,并且信号线与模拟舱状态数据采集卡采集端相连。
模拟舱状态数据采集卡和操纵数据采集卡与数据处理卡相连,数据处理卡与中央处理器相连。
中央处理器解算后的数据经过分析得到模拟舱3的运动数据传送到运动控制卡,运动控制卡控制横摆平台9运动状态的第一控制器、控制侧滑平台6运动状态的第二控制器以及控制支承平台4运动状态的第三控制器进行总体控制。
第一驱动器驱动横摆驱动伺服电机7的旋转。第一控制器的输入端与运动控制卡输出端相连,第一控制器的输出端与第一驱动器相连,第一控制器接收运动控制卡的运动指令利用第一驱动器的控制实现横摆平台9的移动。
第二驱动器驱动侧滑驱动电机5的旋转,侧滑驱动电机5通过同步带19、紧固件20带动平移滑块17实现侧滑平台6沿着车辆坐标系Y轴移动。第二控制器的输入端与运动控制卡输出端相连,第二控制器的输出端与第二驱动器相连,第二控制器接收运动控制卡的运动指令利用第二驱动器的控制实现侧滑平台6的移动。
安装在支承平台4的电动缸21实现模拟舱3的沿着着车辆坐标系Z轴的移动,绕着车辆坐标系X轴和Y轴的转动,第三驱动器驱动支承平台4的电动缸21的移动。第三控制器的输入端与运动控制卡输出端相连,第三控制器的输出端与第三驱动器相连,第三控制器接收运动控制卡的运动指令利用第三驱动器的控制实现三自由度运动。
由附图10所示:驾驶操纵模块A包括:制动操纵模块、驱动操纵模块、转向操纵模块。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种驾驶模拟实验平台,其特征在于:该实验平台包括:
用于驾驶员根据感受到的视景模拟模块(F)和运动模拟模块(E)的输出来操纵驾驶模拟实验平台,并与数据采集模块(B)连接的驾驶操纵模块(A);
用于采集驾驶操纵模块(A)输出数据和运动模拟模块(E)运动数据,并与驾驶操纵模块(A)、运动模拟模块(E)、中央处理模块(C)相连的数据采集模块(B);
用于接受数据采集模块(B)的数据,并进行处理,向视景模拟模块(F)、运动控制模块(D)发送数据,并与视景模拟模块(F),运动控制模块(D),数据采集模块(B)相连的中央处理模块(C);
用于根据接受中央处理模块(C)输出数据来控制运动模拟模块(E),并与中央处理模块(C)、运动模拟模块(E)相连接的运动控制模块(D);
用于接受运动控制模块(D)指令进行相应运动,并与运动控制模块(D)和数据采集模块(B)相连接的运动模拟模块(E);
用于接受中央处理模块(C)输出数据,营造真实的视觉,听觉场景,并与中央处理模块(C)相连接的视景模拟模块(F)。
2.根据权利要求1所述的一种驾驶模拟实验平台,其特征在于:
所述的运动模拟模块(E)包括:底台、可旋转地载置在底台上的横摆平台、可沿车辆坐标系Y轴方向左右移动地在载置在横摆平台上的侧滑平台、可沿车辆坐标系Z轴方向平移,绕车辆坐标系X、Y轴方向转动地载置在侧滑平台上的支承平台;
所述的底台和横摆平台之间,包括:安装在所述底台和横摆平台之间的外圈带有外齿回转支承和安装在所述横摆平台上的至少一个端部装有主动链轮的横摆驱动伺服电机,以及连接回转轴承和横摆驱动伺服电机的传动链;
所述的横摆平台无限次的旋转载置在底台上;
所述的横摆平台和侧滑平台之间安装有至少一对载置在横摆平台上的平移滑轨、固定在平移滑轨端部的至少两个限位块、载置在平移滑轨上的至少一个可以沿平移滑轨无限次移动地平移滑块,载置在横摆平台上的侧滑驱动装置;
所述的平移滑轨紧固安装在横摆平台上,平移滑轨端部安装有用于缓冲、限位的限位块,平移滑轨上安装有至少一个用于安装支承侧滑平台的平移滑块;
所述的侧滑平台无限次的沿平移滑轨往返移动载置在横摆平台上;
所述的侧滑平台和支承平台之间,包括:安装在所述侧滑平台和支承平台之间的至少一套的导向装置,安装在所述侧滑平台和支承平台之间的至少三个的电动缸,安装在所述侧滑平台和支承平台之间的铰链;
所述的支承平台无限次的绕车辆坐标系X、Y轴转动,沿车辆坐标系Z轴移动。
3.根据权利要求1所述的一种驾驶模拟实验平台,其特征在于,所述的中央处理模块(C)包括:带有多块图形处理器、音频输出接口、视频输出接口和驾驶环境模拟仿真软件的高性能计算机。
4.根据权利要求1所述的一种驾驶模拟实验平台,其特征在于:
所述的视景模拟模块(F)包括:模拟舱、模拟舱前风挡屏幕、模拟舱侧向左右风挡屏幕、载置在模拟舱内部的至少一个的环境音响、载置在模拟舱内的驾驶员座椅和副驾驶员座椅;
所述的模拟舱载置在支承平台上,驾驶员座椅和副驾驶员座椅安装在模拟舱内,模拟舱前风挡屏幕、模拟舱侧向左右风挡屏幕、环境音响布置在模拟舱内,通过数据线与中央处理模块相连。
5.根据权利要求1所述的一种驾驶模拟实验平台,其特征在于:
所述的驾驶操纵模块(A)包括:驱动操纵装置、制动操纵装置、转向操纵装置;
所述的驾驶操纵模块(A)载置在模拟舱内,转向操纵装置、制动操纵装置、驱动操纵装置可调节地载置安装在驾驶员座椅前方;
所述的驱动操纵装置包括:油门踏板、油门踏板摇臂、油门踏板摇臂轴、油门踏板归位电机支架、油门踏板归位电机;
所述的制动操纵装置包括:制动踏板、制动踏板摇臂、制动踏板摇臂轴、制动踏板归位电机支架、制动踏板归位电机;
所述的转向操纵装置包括:转向盘、转向轴、转向柱管、转向柱管支架、转向盘回正电机、轴承、紧固螺母、联轴器、轴套;
所述的驱动操纵装置、制动操纵装置、转向操纵装置可以无限次的工作,能在非操纵状态下能迅速准确的回到初始位置,且能在操纵状态下模仿真实的阻力状态。
6.根据权利要求1所述的一种驾驶模拟实验平台,其特征在于:
所述的数据处理模块(B)包括:电动缸位移传感器、侧滑位移传感器、横摆角度传感器、惯性测量单元、驱动装置角度传感器、制动装置角度传感器、转向装置角度传感器、操纵数据采集卡、模拟舱数据采集卡、数据处理卡;
所述的操纵数据采集卡采集驱动装置角度传感器、制动装置角度传感器、转向装置角度传感器的数据,模拟舱数据采集卡采集电动缸位移传感器、侧滑位移传感器、横摆角度传感器、惯性测量单元的数据;
所述的数据处理卡对操纵数据采集卡和模拟舱状态数据采集卡采集的数据进行处理,将处理结果发送到中央处理模块(C)。
7.根据权利要求1所述的一种驾驶模拟实验平台,其特征在于:
所述的运动控制模块(D)包括:运动控制卡、控制器、驱动器;所述的运动控制卡接收中央处理模块(C)的运动数据通过分散在各个运动部件中的控制器进行总体控制;
所述的运动控制器接收运动控制卡的运动指令,控制驱动器驱动运动部件实现运动。
8.根据权利要求1至7所述的驾驶模拟实验平台,其特征在于:
所述的驾驶操纵模块(A)根据驾驶员由于感知到运动模拟模块(E)和视景模拟模块(F)的变化而产生的驾驶操纵行为进行相应的运动;
所述的数据采集模块(B)采集驾驶操纵模块(A)的数据和模拟舱的状态数据,并将数据进行预处理,传送给中央处理模块(C);
所述的中央处理模块(C)接收数据采集模块(B)采集的驾驶操纵模块(A)的操纵数据和模拟舱状态数据,对数据进行处理,将解算出的运动数据传送到运动控制模块(D)中,环境变更数据传送到视景模拟模块(F)中;
所述的视景模拟模块(F)将驾驶环境模拟仿真软件仿真信息,投射在模拟舱前风挡屏幕和模拟舱侧向左右风挡屏幕上,环境音效通过环境音响播放;
所述的运动控制模块(D)将运动数据进行处理形成运动指令传输到运动模拟模块(E)中;
所述的运动模拟模块(E)根据接受的运动控制模块(D)的指令,进行相应的运动。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109814404A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-28 | 东风航盛(武汉)汽车控制系统有限公司 | 整车控制器的在环仿真标定系统及标定方法 |
CN111161586A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-15 | 中国人民警察大学 | 救援车仿真模拟训练装置及操作方法 |
CN111540251A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-14 | 邢台职业技术学院 | 一种突发路况模拟训练系统 |
CN113053204A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-06-29 | 河南科技大学 | 一种电液混合驱动的高负载六自由度运动平台 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101558435A (zh) * | 2007-06-19 | 2009-10-14 | 三菱重工业株式会社 | 驾驶模拟器 |
CN203001936U (zh) * | 2012-09-18 | 2013-06-19 | 俞峰 | 仿真体育运动平台 |
CN104690712A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-06-10 | 中国民航大学 | 四自由度混联模拟平台 |
CN105096688A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-11-25 | 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 | 基于bim仿真环境的驾驶模拟控制系统 |
CN105427702A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-03-23 | 西南交通大学 | 混联四自由度汽车驾驶模拟平台 |
CN105788401A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-07-20 | 公安部交通管理科学研究所 | 基于实车体的防御性驾驶模拟体验训练系统 |
CN107016894A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-04 | 中国人民武装警察部队乌鲁木齐指挥学院 | 装甲车模拟训练系统和方法 |
CN209118539U (zh) * | 2018-03-13 | 2019-07-16 | 吉林宇恒光电仪器有限责任公司 | 一种驾驶模拟实验平台 |
-
2018
- 2018-03-13 CN CN201810205398.0A patent/CN108154746A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101558435A (zh) * | 2007-06-19 | 2009-10-14 | 三菱重工业株式会社 | 驾驶模拟器 |
CN203001936U (zh) * | 2012-09-18 | 2013-06-19 | 俞峰 | 仿真体育运动平台 |
CN104690712A (zh) * | 2015-01-20 | 2015-06-10 | 中国民航大学 | 四自由度混联模拟平台 |
CN105096688A (zh) * | 2015-08-20 | 2015-11-25 | 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 | 基于bim仿真环境的驾驶模拟控制系统 |
CN105427702A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-03-23 | 西南交通大学 | 混联四自由度汽车驾驶模拟平台 |
CN105788401A (zh) * | 2016-04-20 | 2016-07-20 | 公安部交通管理科学研究所 | 基于实车体的防御性驾驶模拟体验训练系统 |
CN107016894A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-04 | 中国人民武装警察部队乌鲁木齐指挥学院 | 装甲车模拟训练系统和方法 |
CN209118539U (zh) * | 2018-03-13 | 2019-07-16 | 吉林宇恒光电仪器有限责任公司 | 一种驾驶模拟实验平台 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109814404A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-28 | 东风航盛(武汉)汽车控制系统有限公司 | 整车控制器的在环仿真标定系统及标定方法 |
CN109814404B (zh) * | 2019-01-22 | 2022-01-21 | 东风航盛(武汉)汽车控制系统有限公司 | 整车控制器的在环仿真标定系统及标定方法 |
CN111161586A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-15 | 中国人民警察大学 | 救援车仿真模拟训练装置及操作方法 |
CN111540251A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-14 | 邢台职业技术学院 | 一种突发路况模拟训练系统 |
CN113053204A (zh) * | 2021-04-06 | 2021-06-29 | 河南科技大学 | 一种电液混合驱动的高负载六自由度运动平台 |
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