ZG-DG6型動感汽車駕駛模擬器

    隨著社會對虛擬現實模擬技術的追求，公司經堅持不懈的努力，吸取國內外的三維立體模擬技術，成功開發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據，并將數據動態反映到駕駛者身上，可以實現真車的離心力，推背，搖晃，顛簸，各種路況的狀態還原，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動，即前后平移、左右平移、上下垂直運動、俯仰、滾轉和偏航及復合運動，進而可模擬出各種道路地形的運動姿態。

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機構作為駕駛艙操縱仿真系統，能夠實現駕駛艙對仿真圖形的快速、穩定的反映，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境, 以視景仿真管理軟件實現虛擬環境的“沉浸感、交互性”特性，為駕駛人提供了在坡路、顛簸路面等以及車輛加減速、轉向、側滑時的運動臨場感，同時能夠針對轎車、貨車、客車等各類車型進行包括臨界、極限工況的全工況仿真實驗，分析、預估和評價汽車的操縱穩定性、安全性、制動性、動力性和燃油經濟性，對汽車運動性能控制系統進行仿真、評價、預測和優化，提供車型結構參數匹配的**化方案等，對于汽車駕駛模擬器開發具有重要而現實的意義。

一、系統組成： 

 ZG-DG6型動感汽車駕駛模擬器設備由模擬駕駛艙、視景模擬駕駛軟件、數據采集系統、六自由度運動平臺、微型控制器、伺服驅動系統等組成。六自由度平臺系統由Stewart機構的六自由度運動平臺、計算機控制系統、驅動系統等組成。下平臺安裝在地面的固定基座基上，上平臺為支撐平臺。計算機控制系統通過協調控制電動缸的行程，實現運動平臺的六個自由度的運動，即笛卡爾坐標系內的三個平移運動和繞三個坐標軸的轉動。

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，轉向機構采用真車方向機總成構建，實車轉數方向自動回位；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。多自由度數學模型，實現汽車模擬駕駛各種道路及相關駕駛技術測試、訓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運動控制的運動指令，進行相應的運動；系統控制服務器根據全景視頻的內容提取相應的動作，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。上鉸鏈，雙回轉軸的虎克鉸結構，用于連接上平臺與電動缸的活塞桿。下鉸鏈，單虎克鉸結構，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計算機控制系統硬件：運動控制計算機（伺服控制單元）：實現平臺系統啟動/停止、接收上位機發來的位姿控制信息、對電動缸進行運動控制、監控伺服電機驅動器的工作狀態、監控系統的運動狀態、完成故障處理以及安全保護工作。
1.6信號調理單元：完成與平臺系統運動狀態相關的各種傳感器信號、測試信號和數字I/O信號的調理，以及伺服驅動器的驅動等。
1.7系統控制軟件：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，實現動感平臺臺體的六自由度運動。 驅動器系統：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速和轉角進行控制，達到控制電動缸活塞桿出速度和行程的目的，共 6 套。綜合控制監測系統：硬件為用戶計算機，軟件為研制方配合開發；同時，它還對平臺的運動過程進行監測，預防和處理系統的異常情況。

 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，通過總線傳遞給驅動器，由MBOX驅動器得到信息并驅動電動機轉動，電動缸按照指令伸縮，平臺亦運行到**姿態。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，位置信息并發送到驅動器，構成閉環 控制系統，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調動作以及控制精度。 能夠支持：前后角度傾斜Pitch：±20°、左右角度翻轉Rol：±20°。具有高度優越的動態性能（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精度（誤差<0.1°），強大的負載能力 (>275公斤)，結構簡潔，可靠性高。大負荷下工作的功率為1000W。

三、產品特點：
3.1、動感平臺結構穩定，設計合理，科技，質量有保障，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實現，讓你在駕駛中隨時感受前后左右四個方向實時變化，沉浸于駕車的狀態中；                                                               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。

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、側方停車、曲線行駛、直角轉彎；大車（科目二）場地16項，分別為：樁考、坡道**停車和起步、側方停車、通過單邊橋、曲線行駛、直角轉彎、通過限寬門、通過連續障礙、起伏路行駛、窄路掉頭、模擬高速公路、連續急彎山區路、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）內容包括：上車準備（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、路口左轉彎、路口右轉彎、通過人行橫道線、通過學校區域、通過公共汽車站、會車、超車、掉頭、夜間行駛等訓練測試項目。產品符合“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網模擬駕駛兩款；具有自主知識產權。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

系統對學員操作各操作部件正確與否進行判斷，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，區別判斷“離合器松得太快”和“發動機轉速過低”。

3.3系統自動評分

新增加了學員在每次駕駛訓練后系統自動給予文字顯示成績評分。

3.4無紙化測試

無紙化測試采用標準化試題，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。與現有無紙化測試系統大的區別在于：無紙化測試試題集成在駕駛模擬器系統之中，可以利用模擬器進行。

3.5交通標志、標線及交通法規

交通標志、標線包括所有的禁令標志、禁止標線、警告標線、警告標志、指路標志、指示標線、指示標志。

3.6交通法規包括

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定、道路交通事故處理辦法、道路交通事故處理程序規定、高速公路交通管理辦法、機動車登記辦法、機動車登記規定、機動車駕駛員培訓管理規定、機動車駕駛證申領和使用規定、交通違章處理程序規定。

3.7駕駛模式

a.被動式：被動式駕駛適用于初學的學員，學生可以按照電腦語音提示進行規范的操作練習。

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、成績分數。

b.后視鏡：左右后視鏡均能達到與真車相同的模擬效果，可調節升降。

c.模擬儀表顯示:方向、油門、離合器、腳剎車、手制動演示操作進度；指示燈、時速、里程、發動機轉速均有在模擬儀表上顯示。

3.9特殊功能

通過鼠標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、崗亭、、紅綠燈、轉盤、交通標志標線等。）（4）炫目道路（5）泥濘道路（6）山區道路；（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“關閉”：后視鏡、向導地圖、錯誤提示、成績等。

3.13其它車輛選擇

各道路分6種數目選擇：3至60輛。

3.14車型選擇

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

3.15汽車模擬技術

汽車多自由度數學模型，實現汽車轉向、制動和加速的逼真模擬。

3.16測試調整功能

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。并可作學員操作曲線學仿。