概述

研究型汽车驾驶模拟器是一款定位于高校和科研机构开展交通安全和驾驶行为相关研究的业产品。研究型汽车驾驶模拟器不仅提供逼真道路交通仿真场景、真实感驾驶模拟座舱，还提供更为精确的驾驶操纵传感器输出，以及满足研究所需的交通场景编辑系统、驾驶员视线分析系统、驾驶员生理测量系统、驾驶员运动捕捉动作分析系统、驾驶行为分析系统等；具备定制和升能力，能满足多种道路交通和驾驶行为相关研究的实际科研需求。

驾驶行为分析功能

模拟器各传感器的输出参数与驾驶操作视频之间，以及仿真系统场景之间具备同步功能。仿真系统虚拟场景中的事件、驾驶人操作传感器的时刻、操作量，以及驾驶人动作视频之间通过特定的控制协议实现高精度同步，便于开展驾驶行为特性研究；业开发驾驶人行为分析系统不仅能回放驾驶人全过程的驾驶过程的视频，还能同步将其操作状态（如转向、制动、变道等）配合视频进行输出；同时，配合配套的采集设备，还能准确回放在这些操作状态后，驾驶人的生理、心理状态参数（如眼动、心率、血压、皮电、呼吸等）的变化值。

高精度传感器

特有的传感器模块采用高精度传感器采集驾驶人的操控信息，包括方向盘转角、方向盘扭矩、制动踏板行程、制动踏板加速度、油门踏板行程、油门踏板加速度，并可根据客户要求指定加装特别精度或样式的传感器

实车驾驶模拟座舱

驾驶模拟座舱采用实车仪表台、座椅等操控部件，驾乘感受真实。方向盘采用ASWS主动转向轮系统模拟驾驶过程中方向盘的回正力矩，助力转向等操作手感；油门踏板、制动踏板、离合踏板安装布置均参照同车型的参数进行安装，力求人机界面的高度和谐统一与自然。

逼真驾驶操纵感受

研究型驾驶模拟器采用多自由度汽车行驶动力学模型，精确解算每一时刻车辆的运动姿态。动力学解算部分采用模块化设计，可根据用户的实际需求，提供3自由度、11自由度、17自由度动力学解算功能，为汽车驾驶模拟的操纵感受提供技术保证；如有需要，可配合参数输出模块，提供定制化动力学参数输出到外部网络、文件或数据库。
 

HMI汽车驾驶模拟器与交通虚拟仿真实验室

 

产品简介

   研究型汽车驾驶模拟器是一款定位于高校和科研机构开展自动驾驶仿真、交通安全和驾驶行为相关研究的业产品。研究型汽车驾驶模拟器不仅提供逼真道路交通仿真场景、真实感驾驶模拟座舱，还提供更为精确的驾驶操纵传感器输出，以及满足研究所需的交通场景编辑系统、人车路环境测试云平台、驾驶员视线分析系统、驾驶员生理测量系统、驾驶员运动捕捉动作分析系统、驾驶行为分析系统等；具备定制和升能力，能满足多种道路交通和驾驶行为相关研究的实际科研需求。

1、产品概况：
HMI汽车驾驶模拟器与交通虚拟仿真实验室主要适用于实现汽车驾驶虚拟仿真模拟、驾驶行为分析研究、智能汽车交互设计、实现车内交互方式研究、实现车车交互方式研究、实现交通流设计编辑及模拟、智能汽车驾驶场景设计与编辑，包括宏观及微观模型的设计及编辑等。通过驾驶人行为研究，探索潜在需求，以全新的方式提供产品和服务。

2、研究方向：
1) 研究方向：交通人因工程与驾驶行为分析相关研究
2) 系统软件：ANSYS VRX Simulator/ErgoLAB Plugin VRX

3、研发目标：
结合项目需求，完成汽车驾驶模拟仿真平台的开发工作，包括：
（1）实现汽车驾驶虚拟仿真模拟、自动驾驶仿真模拟。
（2）实现车内人机交互方式研究。
（3）实现驾驶人与智能车辆车车交互方式研究。
（4）实现汽车驾驶场景设计与编辑，包括宏观及微观模型的设计及编辑等。
（5）实现交通流设计编辑及模拟。

4、 硬件配置：
硬件配置主要包括投影幕（实现180°视角）、实车模拟器（包含电控系统）和投影系统组成，实现高仿真的驾驶模拟；客户可根据需要设置实验观测控制区，主要由实验台、实验座椅和控制台等组成，实现实车模拟控制、观测及数据记录、分析等功能。
（1）交通视景仿真系统
视景系统由视景计算机、投影及显示系统、融合系统组成。图如下：
　技术特点：
² 支持可软件配置的多通道显示。
² 支持软件和硬件多通道融合系统。
² 包含数字视景录制回放。
（2）模拟器座舱
模拟器座舱由实车改装，包括：
² 数据采集CAN总线控制板改造；
² 仪表总成及组合开关改装；
² 三踏板、方向盘、手刹、挡位各操作机构改装。
（3）180度柱形投影方案
采用：视景计算机—融合器—投影机方案，使用3台视景计算机生成5760*1200分辨率的图像，并通过三分屏输出，通过融合器到投影机投射到弧形幕。


 

视景与驾驶操作互动可采集车辆内部操作信息，并作用于视景，形成联动。
此方案为标准的汽车驾驶虚拟方案，我们提供的方案是高端的投影机，每个投影机的分辨率为1920×1200，此方案的优点是虚拟现实显示效果好，不易导致眩晕，且运行可靠，易于升，实现180°视角的视景系统。
投影机采取吊装方式：安装至室内顶棚，可以便于取电，并固定较为稳定，但不宜维护和拆装。
投影幕：金属硬质幕，对于喷涂的均匀度，及选用材质有较高要求，
（4）电控系统
电控系统包括控制信号采集、传输、记录及反馈。
控制信号采集：车辆控制信息通过传感器、仪表等设备采集之后，传输给计算机，形成控制信息记录，轿车实车的信号采集包括：方向盘转角、档位、踏板、转速、车速等等；
信号传输：为避免现场传输信号干扰，采用铁质线槽，为信号传输提供屏蔽，同时保护传输线。
数据记录：电控系统所形成的控制信息，通过ErgoLAB Plugin VRX软件，存储于本地控制主机中。
反馈：为配合主动安全系统工作，在视景与电控系统互动过程中，启用优先设置，已形成主动安全系统的有效控制反馈。
协议的制定需根据终的实车车型来确定。
（5）电脑系统
为了驱动完整的模拟器，需要2个电脑：一个监控和一个视景系统工作站。

5、软件配置设计
（1）模拟开发接口
本项目中驾驶模拟仿真软件采用美国ANSYS公司与法国AVS公司联合开发的ANSYS VRX Simulator软件，它可以通过软件组件非常容易地进行模拟和再现非常现实的驾驶环境。可实现图形化的仿真场景开发工具、用于自行设计、模拟各类交通环境、开发不同交通素材；能够导入源于3DS Max, Google libraries、Intempora RTMaps 等生成的各种模型；能够提供与第三方数据采集装置采集的数据时间同步接口。

   ▲大灯灯光的模拟

▲夜间道路模拟

驾驶行为分析功能
 

   通过ErgoLAB Plugin VRX人车路环境测试云平台模拟器各传感器的输出参数与驾驶操作视频之间，以及仿真系统场景之间具备同步功能。仿真系统虚拟场景中的事件、驾驶人操作传感器的时刻、操作量，以及驾驶人动作视频之间通过特定的控制协议实现高精度同步，便于开展驾驶行为特性研究；业开发驾驶人行为分析系统不仅能回放驾驶人全过程的驾驶过程的视频，还能同步将其操作状态（如转向、制动、变道等）配合视频进行输出；同时，配合配套的采集设备，还能准确回放在这些操作状态后，驾驶人的生理、心理状态参数（如眼动、心率、血压、皮电、呼吸等）的变化值。

高精度传感器

   特有的传感器模块采用高精度传感器采集驾驶人的操控信息，包括方向盘转角、方向盘扭矩、制动踏板行程、制动踏板加速度、油门踏板行程、油门踏板加速度，并可根据客户要求指定加装特别精度或样式的传感器

实车驾驶模拟座舱

   驾驶模拟座舱采用实车仪表台、座椅等操控部件，驾乘感受真实。方向盘采用ASWS主动转向轮系统模拟驾驶过程中方向盘的回正力矩，助力转向等操作手感；油门踏板、制动踏板、离合踏板安装布置均参照同车型的参数进行安装，力求人机界面的高度和谐统一与自然。

逼真驾驶操纵感受
     研究型驾驶模拟器采用多自由度汽车行驶动力学模型，精确解算每一时刻车辆的运动姿态。动力学解算部分采用模块化设计，可根据用户的实际需求，提供3自由度、11自由度、17自由度动力学解算功能，为汽车驾驶模拟的操纵感受提供技术保证；如有需要，可配合参数输出模块，提供定制化动力学参数输出到外部网络、文件或数据库。

应用域

² Human factors 人因工程研究

§ Driver behaviour驾驶人行为研究

§ Driver fatigue ａnd sleepiness驾驶人疲劳研究

§ Drowsiness, drugs influence嗜睡，药物影响研究

§ Distraction分心

§ Traffic conditions, vehicle/infrastructure interaction交通状况，车辆/基础设施相互作用

§ Human / systems interaction人与系统交互研究/人与AI交互研究

² Vehicle engineering车辆工程

§ System ergonomics & MMI系统人机工程学和系统人机交互界面研究

§ ADAS, ITS, Headlight驾驶辅助系统，智能交通系统，头灯研究

§ Autonomous vehicle汽车自动驾驶研究

§ Dynamics, Vehicle behaviour动力学，车辆行为研究

§ HIL硬件在环研究