[發明專利]面向訓練的汽車駕駛模擬機實現方法

無效

• 申請號: 200710069926.6
• 申請日: 2007-07-06
• 公開（公告）號: CN101251958A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 張明敏;孫超;馮小草;謝峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G09B9/04
• 分類號: G09B9/04;G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種面向訓練的汽車駕駛模擬機實現方法，其特點是面向駕駛訓練，在為社會節約了場地、汽車、汽油等消耗的同時，讓駕車者掌握各項基本駕車基本技能，達到真實場景訓練相同的效果。

背景技術

汽車駕駛模擬訓練系統是面向駕駛培訓型的汽車駕駛模擬器早在70年代，美國、西歐等一些發達國家就開始汽車駕駛模擬機的研究，國內起步較晚，一些早期開發的汽車駕駛模擬訓練系統或是被動式的，或雖是主動式，但由于開發工具和開發環境落后，圖像真實感差，系統升級困難。近年來，國內不少單位都在研究將新技術應用于汽車駕駛模擬訓練系統中，以提高系統性能。將虛擬現實技術應用于汽車駕駛模擬訓練系統中，實踐證明不僅在技術上是可行的，而且使整個系統的性能比傳統的駕駛模擬訓練系統有了顯著的提高。

駕駛模擬的研究最早開始于飛行模擬的研究。日本政府在1970年就以正式法律規定，汽車駕駛學校必須裝備汽車駕駛模擬機。美國在上一世紀70年代中期就有500多所汽車駕駛學校裝備了汽車駕駛模擬機，大多數歐洲國家也相繼制定了使用汽車駕駛模擬機的法規。上一世紀80年代以來，德國、瑞典、日本、美國的各大汽車廠家都分別建立了開發型汽車駕駛模擬器。德國奔馳公司于1985年建成的6自由度汽車駕駛模擬機，其性能代表當時汽車模擬駕駛機技術的最高水平；1989年，德國大眾汽車公司則更新了原有駕駛模擬機的計算機系統和視景生成系統，并用于新產品的研制中。在80年代，瑞典VDI公司也投資建成了汽車駕駛模擬機，用于瑞典車輛和交通系統的研究與開發；美國GM汽車公司1989年開始研制開發型模擬機，至今為止已經開發出第二代產品，其性能指標居世界領先水平；1993年，美國FORD汽車公司也開始研制自己的開發型駕駛模擬機；美國依阿華車輛中心于1993年就啟用1300萬美元來開發汽車駕駛模擬系統，1996年又增加投資3000萬美元由TRW公司進行改進，作為研究高速公路及車輛系統的國家研究基地的一部分，被稱之為國家先進汽車駕駛模擬機(NDAS)；1993年，美國交通部(DOT)招標建立美國的大型駕駛模擬機，IOWA大學中標現在正在執行中。1991年日本馬自達公司興建了跑車型開發型駕駛模擬機；1995年日本汽車研究所(JARI)也建成了帶有體感模擬系統的駕駛模擬機。

在國內，一些公司開發了汽車駕駛訓練模擬機，但與國際先進水平相比，有較大的差距。目前，北京航空航天大學、國防科技大學、中國航空精密機械研究所、東南大學、吉林工業大學等單位在此研究領域正在進行積極地開展研究工作，并開發出了一些初期的產品，其中，北京航空航天大學研制的MCGI-9410T計算機成像系統、航空精密機械研究所研制的QM-CGI汽車駕駛訓練模擬系統較為有代表性，吉林工業大學建設的具有6自由度運動系統的開發型車輛駕駛模擬機，其規模和性能居世界先進水平。武漢理工大學提出了基于分布式虛擬現實技術的汽車駕駛模擬機的系統模型和系統構成，將基于人工神經網絡和模糊數學理論的駕駛汽車知識描述等關鍵技術用于汽車駕駛模擬機。

General?Motors和Virginia?Polytechnic?Institute?and?State?University于1970年代在基于Human-in-the-loop模式的駕駛模擬上作出了開創性的工作。他們的工作極大的推動了駕駛模擬這一領域的發展，并對之后的工作產生了深遠的影響。在這之后，對這一領域的研究又持續了30多年。1990年代，這一領域取得了許多重要進展，許多成功的駕駛模擬機被開發出來，其中有：IOWA大學的計算機輔助設計中心開發的IOWA駕駛模擬機。該仿真器有一個巨大的六腳底座，操作表盤以及操作儀器。駕駛員通過方向盤、油門、剎車操作虛擬汽車，并能從中獲得觸覺反饋。在駕駛艙內，高分辨率的圖像通過Evans&Sutherland?ESIG?2000投影到駕駛艙前部的屏幕上，同時，駕駛艙后部的一個較小的屏幕可以通過真實的后視鏡看到。與此相比，通過借助圖形學最新的研究成果以及新一代的圖形硬件，可以在視覺反饋的真實性方面作出更進一步的改進工作，給用戶提供更好的視覺體驗。得益于計算機硬件的發展，生產價格低廉的駕駛模擬機成為可能。Systems?Technology?Incorporated開發出了可以運行在個人計算機上的系統。STI也在這一領域作了許多開創性的工作。但是，視角的狹窄成了他們的主要瓶頸。