一種停車入位模擬訓練方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車模擬駕駛訓練系統，尤其涉及一種基于計算機模擬仿真技術的停車入位模擬訓練方法及系統。
【背景技術】
[0002]學過駕駛的人都知道，汽車向前開是比較容易掌握的，如果是自動檔的汽車學習半天就可以正常駕駛著前進了 ；但是對于倒車和停車入位掌握起來卻要難得多，尤其是剛從駕校畢業不久的新手或女司機，停車入位是他們所要面對的一大難題。網上經常出現這樣的視頻:一位女司機在馬路邊停車10多分鐘還不能順利將車停進車位；而大部分新手司機最早發生的肇事都是在停車入位過程中與周圍汽車發生的刮碰事故，尤其是停車區有坡路或臺階時，由于油門和剎車配合不當，極易出現碰撞事故，造成經濟損失和人身傷害。
[0003]隨著科技的發展，出現了能夠自動停車入位的汽車，但是目前這種汽車還沒能真正走入尋常百姓家，而且對于一名司機來說，掌握各種駕駛技巧也是最基本的要求，不能完全依賴自動操作系統。現在網上很容易能檢索到各種停車入位的技巧和攻略，還有各種小游戲，但是這些畢竟是紙上談兵；而在現實中進行實地訓練又時刻存在著發生事故、損壞車輛的危險，在這種情況下，具有真實場景和與實際駕駛體驗感受的模擬訓練是一種切實可行的途徑。
[0004]目前能夠查詢到的汽車模擬訓練主要針對城市道路交通模擬訓練，或對駕駛員基本駕駛操作的訓練，針對汽車倒車的訓練主要是在訓練場中通過一些輔助設施進行，而基于計算機仿真模擬環境的針對停車入位進行專門訓練的系統還沒有人開發。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種停車入位模擬訓練方法，采用計算機模擬仿真技術模擬訓練環境，采用動感平臺和模擬操作裝置帶給駕駛員最真實的感受和經驗，通過場景設定由簡及難地逐步提高訓練水平，并可實現坡路、臺階等多種路面停車入位時油門和剎車配合訓練，讓駕駛員在游戲式駕駛體驗中輕松掌握停車入位的技巧，同時不存在任何事故隱患；本發明同時提供了用于實現此方法的模擬訓練系統。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案實現:
[0007]一種停車入位模擬訓練方法，包括如下步驟:
[0008]I)用3DMAX創建停車場內部環境的三維模型，基于OGRE開源圖形渲染引擎和Newton物理引擎設計開發停車入位仿真模擬系統；基于車輛駕駛狀態和運動模型計算車輛行駛軌跡，基于相對運動的物理量模型和碰撞模型計算動感平臺運動軌跡，基于駕駛員視角追蹤計算圖形整合數據，將實時擬合的3D圖像顯示或投射到360°環幕上，并實現場景的設定、汽車和場景中物體的交互動作；
[0009]2)模擬操作裝置安裝在動感平臺上，按照汽車駕駛室空間設置駕駛員座椅、按鍵式點火開關、方向盤、換檔器、離合器、油門和剎車，換檔器可設定為手動檔或自動檔；
[0010]3)在方向盤的轉向桿上安裝轉角傳感器，換檔器、離合器、油門和剎車處分別安裝霍爾傳感器，上述轉角傳感器和霍爾傳感器分別與控制系統的單片機連接；
[0011]4)在駕駛員座椅前方分別安裝模擬系統設定裝置和紅外攝像頭，其中模擬系統設定裝置安裝在靠近方向盤一側位置，紅外攝像頭安裝在距離駕駛員座椅1-1.5m處，其高度與駕駛員佩戴的3D眼鏡上的紅外光源高度相適應；將場景設定裝置、紅外攝像頭和音箱分別與控制系統的單片機連接；
[0012]5)駕駛員在座椅中坐正，啟動模擬訓練系統，模擬系統設定裝置顯示開機畫面，為模擬停車場俯視圖，圖中訓練汽車默認為紅色轎車，初始位置在停車場入口處；在停車場中點選要停車的位置，并設定停車區域長度及寬度、停車區域旁車輛距離及車頭方向、停車入位時的過道寬度，點選平路、坡道或臺階停車路面狀態；按確定完成設置；
[0013]6)佩戴好3D眼鏡，按正常駕駛步驟啟動汽車，并模擬駕駛將汽車行駛到停車區域附近，選定停車入位起點進行停車入位訓練；在訓練過程中，所選道路坡度或臺階高度、油門力度均反饋到控制系統中，并控制動感平臺協同動作，帶給駕駛員最真實的體感體驗；
[0014]7)訓練過程中，可開啟音箱，由語音提示確認操作動作，并模擬汽車四角雷達及倒車雷達進行報警或語音提示；
[0015]8)訓練過程中，駕駛員可隨時在模擬系統設定裝置上點選輔助駕駛按鈕，在彈出的小視窗中查看俯視視角的實時畫面，根據畫面中訓練汽車和周圍汽車的相對位置、訓練汽車的車輪方向調整駕駛動作；
[0016]9)訓練過程中，訓練汽車與周圍物體或附近車輛發生刮碰時，動感平臺模擬撞擊力度協同動作，模擬系統設定裝置上以字幕形式提示訓練中止；駕駛員可選擇俯視視角的訓練畫面回放，找出操作失誤原因；并可選擇播放標準停車入位路線演示畫面。
[0017]所述360°環幕上還設有可通過模擬系統設定裝置選擇顯示或消隱的小視窗，用于顯示停車區域局部俯視圖，其中訓練車輛和停車區域附近車輛只顯示簡化輪廓，訓練車輛同時顯示車輪實時轉動狀態。
[0018]所述控制系統具有查詢和語音提示功能，查詢功能通過模擬系統設定裝置輸入查詢指令及顯示查詢結果；語音提示通過音箱輸出；查詢功能包括訓練記錄及成績查詢、各種特定環境下停車入位技巧查詢；語音提示功能包括駕駛操作動作確認提示、四角雷達及倒車雷達報警提示、根據實時計算得出最佳停車入位路徑動畫演示。
[0019]用于實現一種停車入位模擬訓練方法的模擬訓練系統，包括:
[0020]動感平臺，用于實現模擬訓練時的協同動作，給駕駛員創造真實的體感體驗；
[0021]模擬操作裝置，安裝在動感平臺上，用于模擬汽車駕駛操作動作；
[0022]模擬系統設定裝置，用于設定停車位置、停車區域長度及寬度、停車區域旁車輛距離及車頭方向、停車入位時的過道寬度、停車區路面狀況；
[0023]數據采集和輸出裝置，用于采集模擬操作裝置的傳感器信號和駕駛員頭部動作追蹤儀信號，將其轉換為電信號輸出到控制系統；
[0024]控制系統，用于將事先設定的停車場三維模型輸出到模擬系統設定裝置，處理數據采集和輸出裝置傳輸的電信號，并基于車輛駕駛狀態和運動模型計算車輛行駛軌跡，基于相對運動的物理量模型和碰撞模型計算動感平臺運動軌跡，基于駕駛員視角追蹤計算圖形整合數據，將實時擬合的3D圖像顯示在360°環幕上；
[0025]360°環幕，用于顯示駕駛員視角的實時擬合圖像，具有仿真視景，包括仿真的車內環境、車內后視鏡影像、車身外左、右2個后視鏡影像，以及車后倒車攝像頭影像；
[0026]模擬操作裝置通過數據采集和輸出裝置連接控制系統，控制系統另外連接動感平臺、模擬系統設定裝置和360°環幕。
[0027]所述360°環幕采用投射放映時，增加投射放映機，其與控制系統連接。
[0028]所述動感平臺為三自由度或六自由度動感平臺，驅動裝置為氣動、液動或電動裝置。
[0029]所述模擬操作裝置由駕駛員座椅、按鍵式點火開關、方向盤、換檔器、離合器、油門和剎車組成。
[0030]所述數據采集和輸出裝置包括分別采集模擬操作裝置點火狀態、方向盤轉向及角度、油門狀態、換檔器狀態、離合器、剎車狀態的的傳感器，以及采集駕駛員佩戴的3D眼鏡上紅外光源移動路徑的紅外攝像頭。
[0031]所述控制系統由單片機及其外圍電路組成，單片機為摩托羅拉68000、ATMEl公司的AVR、MICROCHIP公司PIC系列單片機中的任一種。
[0032]所述模擬系統設定裝置為觸摸式顯示屏。
[0033]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0034]I)采用計算機模擬仿真技術模擬訓練環境，通過場景設定由簡及難地逐步提高訓練水平，讓駕駛員在游戲式駕駛體驗中輕松掌握停車入位的技巧，同時不存在任何事故隱患；
[0035]2)采用動感平臺和模擬操作裝置帶給駕駛員最真實的感受和經驗，場景設定有坡路或臺階的地方，都需要駕駛員配合油門和剎車控制得當才能平穩順利通過，以此實現坡路、臺階等多種路面狀態停車入位時油