概述

研究型汽車駕駛模擬器是一款定位于高校和科研機構開展交通安全和駕駛行為相關研究的業(yè)產(chǎn)品。研究型汽車駕駛模擬器不僅提供逼真道路交通仿真場景、真實感駕駛模擬座艙，還提供更為精確的駕駛操縱傳感器輸出，以及滿足研究所需的交通場景編輯系統(tǒng)、駕駛員視線分析系統(tǒng)、駕駛員生理測量系統(tǒng)、駕駛員運動捕捉動作分析系統(tǒng)、駕駛行為分析系統(tǒng)等；具備定制和升能力，能滿足多種道路交通和駕駛行為相關研究的實際科研需求。

駕駛行為分析功能

模擬器各傳感器的輸出參數(shù)與駕駛操作視頻之間，以及仿真系統(tǒng)場景之間具備同步功能。仿真系統(tǒng)虛擬場景中的事件、駕駛人操作傳感器的時刻、操作量，以及駕駛人動作視頻之間通過特定的控制協(xié)議實現(xiàn)高精度同步，便于開展駕駛行為特性研究；業(yè)開發(fā)駕駛人行為分析系統(tǒng)不僅能回放駕駛人全過程的駕駛過程的視頻，還能同步將其操作狀態(tài)（如轉向、制動、變道等）配合視頻進行輸出；同時，配合配套的采集設備，還能準確回放在這些操作狀態(tài)后，駕駛人的生理、心理狀態(tài)參數(shù)（如眼動、心率、血壓、皮電、呼吸等）的變化值。

高精度傳感器

的傳感器模塊采用高精度傳感器采集駕駛人的操控信息，包括方向盤轉角、方向盤扭矩、制動踏板行程、制動踏板加速度、油門踏板行程、油門踏板加速度，并可根據(jù)客戶要求指定加裝特別精度或樣式的傳感器

實車駕駛模擬座艙

駕駛模擬座艙采用實車儀表臺、座椅等操控部件，駕乘感受真實。方向盤采用ASWS主動轉向輪系統(tǒng)模擬駕駛過程中方向盤的回正力矩，助力轉向等操作手感；油門踏板、制動踏板、離合踏板安裝布置均參照同車型的參數(shù)進行安裝，力求人機界面的高度和諧統(tǒng)一與自然。

逼真駕駛操縱感受

研究型駕駛模擬器采用多自由度汽車行駛動力學模型，精確解算每一時刻車輛的運動姿態(tài)。動力學解算部分采用模塊化設計，可根據(jù)用戶的實際需求，提供3自由度、11自由度、17自由度動力學解算功能，為汽車駕駛模擬的操縱感受提供技術保證；如有需要，可配合參數(shù)輸出模塊，提供定制化動力學參數(shù)輸出到外部網(wǎng)絡、文件或數(shù)據(jù)庫。
 

HMI汽車駕駛模擬器與交通虛擬仿真實驗室

 

產(chǎn)品簡介

   研究型汽車駕駛模擬器是一款定位于高校和科研機構開展自動駕駛仿真、交通安全和駕駛行為相關研究的業(yè)產(chǎn)品。研究型汽車駕駛模擬器不僅提供逼真道路交通仿真場景、真實感駕駛模擬座艙，還提供更為精確的駕駛操縱傳感器輸出，以及滿足研究所需的交通場景編輯系統(tǒng)、人車路環(huán)境測試云平臺、駕駛員視線分析系統(tǒng)、駕駛員生理測量系統(tǒng)、駕駛員運動捕捉動作分析系統(tǒng)、駕駛行為分析系統(tǒng)等；具備定制和升能力，能滿足多種道路交通和駕駛行為相關研究的實際科研需求。

1、產(chǎn)品概況：
HMI汽車駕駛模擬器與交通虛擬仿真實驗室主要適用于實現(xiàn)汽車駕駛虛擬仿真模擬、駕駛行為分析研究、智能汽車交互設計、實現(xiàn)車內(nèi)交互方式研究、實現(xiàn)車車交互方式研究、實現(xiàn)交通流設計編輯及模擬、智能汽車駕駛場景設計與編輯，包括宏觀及微觀模型的設計及編輯等。通過駕駛人行為研究，探索潛在需求，以全新的方式提供產(chǎn)品和服務。

2、研究方向：
1) 研究方向：交通人因工程與駕駛行為分析相關研究
2) 系統(tǒng)軟件：ANSYS VRX Simulator/ErgoLAB Plugin VRX

3、研發(fā)目標：
結合項目需求，完成汽車駕駛模擬仿真平臺的開發(fā)工作，包括：
（1）實現(xiàn)汽車駕駛虛擬仿真模擬、自動駕駛仿真模擬。
（2）實現(xiàn)車內(nèi)人機交互方式研究。
（3）實現(xiàn)駕駛人與智能車輛車車交互方式研究。
（4）實現(xiàn)汽車駕駛場景設計與編輯，包括宏觀及微觀模型的設計及編輯等。
（5）實現(xiàn)交通流設計編輯及模擬。

4、 硬件配置：
硬件配置主要包括投影幕（實現(xiàn)180°視角）、實車模擬器（包含電控系統(tǒng)）和投影系統(tǒng)組成，實現(xiàn)高仿真的駕駛模擬；客戶可根據(jù)需要設置實驗觀測控制區(qū)，主要由實驗臺、實驗座椅和控制臺等組成，實現(xiàn)實車模擬控制、觀測及數(shù)據(jù)記錄、分析等功能。
（1）交通視景仿真系統(tǒng)
視景系統(tǒng)由視景計算機、投影及顯示系統(tǒng)、融合系統(tǒng)組成。圖如下：
　技術特點：
² 支持可軟件配置的多通道顯示。
² 支持軟件和硬件多通道融合系統(tǒng)。
² 包含數(shù)字視景錄制回放。
（2）模擬器座艙
模擬器座艙由實車改裝，包括：
² 數(shù)據(jù)采集CAN總線控制板改造；
² 儀表總成及組合開關改裝；
² 三踏板、方向盤、手剎、擋位各操作機構改裝。
（3）180度柱形投影方案
采用：視景計算機—融合器—投影機方案，使用3臺視景計算機生成5760*1200分辨率的圖像，并通過三分屏輸出，通過融合器到投影機投射到弧形幕。


 

視景與駕駛操作互動可采集車輛內(nèi)部操作信息，并作用于視景，形成聯(lián)動。
此方案為標準的汽車駕駛虛擬方案，我們提供的方案是的投影機，每個投影機的分辨率為1920×1200，此方案的優(yōu)點是虛擬現(xiàn)實顯示效果好，不易導致眩暈，且運行可靠，易于升，實現(xiàn)180°視角的視景系統(tǒng)。
投影機采取吊裝方式：安裝至室內(nèi)頂棚，可以便于取電，并固定較為穩(wěn)定，但不宜維護和拆裝。
投影幕：金屬硬質幕，對于噴涂的均勻度，及選用材質有較高要求，
（4）電控系統(tǒng)
電控系統(tǒng)包括控制信號采集、傳輸、記錄及反饋。
控制信號采集：車輛控制信息通過傳感器、儀表等設備采集之后，傳輸給計算機，形成控制信息記錄，轎車實車的信號采集包括：方向盤轉角、檔位、踏板、轉速、車速等等；
信號傳輸：為避免現(xiàn)場傳輸信號干擾，采用鐵質線槽，為信號傳輸提供屏蔽，同時保護傳輸線。
數(shù)據(jù)記錄：電控系統(tǒng)所形成的控制信息，通過ErgoLAB Plugin VRX軟件，存儲于本地控制主機中。
反饋：為配合主動安全系統(tǒng)工作，在視景與電控系統(tǒng)互動過程中，啟用優(yōu)先設置，已形成主動安全系統(tǒng)的有效控制反饋。
協(xié)議的制定需根據(jù)終的實車車型來確定。
（5）電腦系統(tǒng)
為了驅動完整的模擬器，需要2個電腦：一個監(jiān)控和一個視景系統(tǒng)工作站。

5、軟件配置設計
（1）模擬開發(fā)接口
本項目中駕駛模擬仿真軟件采用美國ANSYS公司與法國AVS公司聯(lián)合開發(fā)的ANSYS VRX Simulator軟件，它可以通過軟件組件非常容易地進行模擬和再現(xiàn)非常現(xiàn)實的駕駛環(huán)境?？蓪崿F(xiàn)圖形化的仿真場景開發(fā)工具、用于自行設計、模擬各類交通環(huán)境、開發(fā)不同交通素材；能夠導入源于3DS Max, Google libraries、Intempora RTMaps 等生成的各種模型；能夠提供與第三方數(shù)據(jù)采集裝置采集的數(shù)據(jù)時間同步接口。

   ▲大燈燈光的模擬

▲夜間道路模擬

駕駛行為分析功能
 

   通過ErgoLAB Plugin VRX人車路環(huán)境測試云平臺模擬器各傳感器的輸出參數(shù)與駕駛操作視頻之間，以及仿真系統(tǒng)場景之間具備同步功能。仿真系統(tǒng)虛擬場景中的事件、駕駛人操作傳感器的時刻、操作量，以及駕駛人動作視頻之間通過特定的控制協(xié)議實現(xiàn)高精度同步，便于開展駕駛行為特性研究；業(yè)開發(fā)駕駛人行為分析系統(tǒng)不僅能回放駕駛人全過程的駕駛過程的視頻，還能同步將其操作狀態(tài)（如轉向、制動、變道等）配合視頻進行輸出；同時，配合配套的采集設備，還能準確回放在這些操作狀態(tài)后，駕駛人的生理、心理狀態(tài)參數(shù)（如眼動、心率、血壓、皮電、呼吸等）的變化值。

高精度傳感器

   的傳感器模塊采用高精度傳感器采集駕駛人的操控信息，包括方向盤轉角、方向盤扭矩、制動踏板行程、制動踏板加速度、油門踏板行程、油門踏板加速度，并可根據(jù)客戶要求指定加裝特別精度或樣式的傳感器

實車駕駛模擬座艙

   駕駛模擬座艙采用實車儀表臺、座椅等操控部件，駕乘感受真實。方向盤采用ASWS主動轉向輪系統(tǒng)模擬駕駛過程中方向盤的回正力矩，助力轉向等操作手感；油門踏板、制動踏板、離合踏板安裝布置均參照同車型的參數(shù)進行安裝，力求人機界面的高度和諧統(tǒng)一與自然。

逼真駕駛操縱感受
     研究型駕駛模擬器采用多自由度汽車行駛動力學模型，精確解算每一時刻車輛的運動姿態(tài)。動力學解算部分采用模塊化設計，可根據(jù)用戶的實際需求，提供3自由度、11自由度、17自由度動力學解算功能，為汽車駕駛模擬的操縱感受提供技術保證；如有需要，可配合參數(shù)輸出模塊，提供定制化動力學參數(shù)輸出到外部網(wǎng)絡、文件或數(shù)據(jù)庫。

應用域

² Human factors 人因工程研究

§ Driver behaviour駕駛人行為研究

§ Driver fatigue and sleepiness駕駛人疲勞研究

§ Drowsiness, drugs influence嗜睡，藥物影響研究

§ Distraction分心

§ Traffic conditions, vehicle/infrastructure interaction交通狀況，車輛/基礎設施相互作用

§ Human / systems interaction人與系統(tǒng)交互研究/人與AI交互研究

² Vehicle engineering車輛工程

§ System ergonomics & MMI系統(tǒng)人機工程學和系統(tǒng)人機交互界面研究

§ ADAS, ITS, Headlight駕駛輔助系統(tǒng)，智能交通系統(tǒng)，頭燈研究

§ Autonomous vehicle汽車自動駕駛研究

§ Dynamics, Vehicle behaviour動力學，車輛行為研究

§ HIL硬件在環(huán)研究