ZN-MD03型 东风天锦大型运输车动感汽车驾驶模拟系统

一、产品特点：
1、大型运输车动感汽车驾驶模拟系统动感平台结构稳定，设计合理，科技先进，质量有保障，部件耐磨性强，适合于长时间运行；
2、4D动感矢量合力智能模拟技术实现，让你在驾驶中随时感受前后左右四个方向实时变化，沉浸于驾车的状态中；
3、还原各种路况效果，驾驶者可以体验路面颠簸起伏造成的垂直方向的失重或超重带来的冲击力；
4、大型运输车动感汽车驾驶模拟系统采用六自由度电动缸动感平台设计原理，改善了液压、气动和电动推杆驾驶模拟器的成本高、笨重动态。
二、 系统工作原理：                                         
    驾驶模拟器动感平台、电动缸及伺服电机：驾驶模拟器通过控制电动缸活塞杆的行程，实现动感平台台体的六自由度运动。 驱动器系统：接收用户控制指令，通过控制伺服电机的输入，对伺服电机的输出转速和转角进行控制，达到控制电动缸活塞杆出速度和行程的目的，共 6 套。综合控制监测系统：硬件为用户计算机，软件为研制方配合开发；同时，它还对平台的运动过程进行监测，预防和处理系统的异常情况。
三、硬件结构组成
      ZN-MD03型东风天锦大型运输车动感汽车驾驶模拟系统由模拟驾驶舱、视景模拟驾驶软件、数据采集系统、六自由度运动平台、微型控制器、伺服驱动系统等组成（如下图）。六自由度平台系统由Stewart机构的六自由度运动平台、计算机控制系统、驱动系统等组成。下平台安装在地面的固定基座基上，上平台为支撑平台。计算机控制系统通过协调控制电动缸的行程，实现运动平台的六个自由度的运动，即笛卡尔坐标系内的三个平移运动和绕三个坐标轴的转动。
1、各主要部分简述如下：
（1）模拟驾驶舱：驾驶座舱车型采用东风天锦真车驾驶室。 
（2）计算机控制系统硬件：运动控制计算机（伺服控制单元）：实现平台系统启动/停止、接收上位机发来的位姿控制信息、对电动缸进行运动控制、监控伺服电机驱动器的工作状态、监控系统的运动状态、完成故障处理以及安全保护工作。
（3）爱普生（EPSON；CB-2055）投影仪
（4）视景模拟驾驶软件：视景全部由计算机实时生成三维图像。32位真彩色，24帧/秒。多自由度数学模型，实现汽车模拟驾驶各种道路及相关驾驶技术考试、训练项目的逼真动感模拟。
（5）系统控制软件：运动控制计算机的软件包括运动控制软件和逻辑控制软件。
（6）运动平台：六自由度运动平台是根据运动控制的运动指令，进行相应的运动；系统控制服务器根据全景视频的内容提取相应的动作，并且解算成运动控制能够识别的运动指令，与此同时控制各播放器全景视频同步运行。                                                   
（7）上下运动平台：上平台，连接需要被模拟动作的机构。上铰链，双回转轴的虎克铰结构，用于连接上平台与电动缸的活塞杆。下铰链，单虎克铰结构，用于连接固定基座与电动缸的筒体。下平台，安装固定基座。
（8）信号调理单元：完成与平台系统运动状态相关的各种传感器信号、测试信号和数字I/O信号的调理，以及伺服驱动器的驱动等。
2、模拟系统实物图

4、动感平台：
       ZN-MD03型东风天锦大型运输车动感汽车驾驶模拟器平台以六自由度并联机构作为驾驶舱操纵仿真系统，能够实现驾驶舱对仿真图形的快速、稳定的反映，通过模拟驾驶舱和计算机实时生成汽车行驶过程中的虚拟视境、音响效果和运动仿真等驾驶环境, 以视景仿真管理软件实现虚拟环境的“沉浸感、交互性”特性，为驾驶人提供了在坡路、颠簸路面等以及车辆加减速、转向、侧滑时的运动临场感，同时能够针对轿车、货车、客车等各类车型进行包括临界、极限工况的全工况仿真实验，分析、预估和评价汽车的操纵稳定性、安全性、制动性、动力性和燃油经济性，对汽车运动性能控制系统进行仿真、评价、预测和优化，提供车型结构参数匹配的优化方案等，动感平台参数： 
（1）应包括机械构件、电动伺服系统、控制柜及元件（含平台姿态控制驱动程序）等；
（2）应包括上承载平台、下固定底座、上下连接铰链等机械构件；
（3）应包括电动缸、螺母丝杠、伺服电机、齿轮及同步带等；
（4）控制柜应设有平台初始化操作、平台电源控制、故障紧急处理、电源启闭及故障报警提示等装置，包括：平台姿态控制驱动程序和与大型特种车驾驶模拟训练系统软件的接口；
（5）应具有俯仰、横滚、偏航、纵向平移、侧向平移、垂直位移，即沿 x、y、z 轴移动和绕 x、y、z 轴转动 6 个自由度；
（6）应能模拟虚拟车辆在不同运动条件下的运动感觉，如加减速、制动、左右转弯、上下坡道、路面颠簸、撞击等；
（7）承载质量（kg）：≥800；
（8）动感平台中位高度（mm）：850；
（9）动感平台外廓尺寸（长×宽×高，mm）：1850×1820×700(±1%)；
（10）控制柜外廓尺寸（长×宽×高，mm）：700×500×1700(±1%)；
（11）电源电压（V）：220±10%（50±2Hz）；
（12）动感平台位移量：沿x、y、z 轴向线位移（mm）：≥±150，绕 x、y、z 轴旋转角位移（rad）：≥±0.26；
（13）动感平台速度：沿 x、y、z 轴向线速度（mm/s）：≥± 400，绕 x、y、z 轴旋转角速度（rad/s）：≥± 0.35；
（14）动感平台加速度：沿 x、y、z 轴向线加速度（m/s2）：≥± 9.8，绕 x、y、z 轴旋转角加速度（rad/s2）：≥± 2.1；
（15）应含动感平台姿态控制驱动程序，程序操作简洁、界面友好，具有自检、调试、故障报警和一键自动恢复功能；
（16）动感平台与大型特种车驾驶模拟训练系统软件之间的接口应符合要求。
5、环幕投影：
180度柱形投影方案：视景计算机—融合器—投影机方案，使用1台视景计算机生成3072*768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需要采集车辆内部操作信息，并作用于视景，形成联动。标准的汽车驾驶虚拟方案，提供的高端的投影机（配置不低于：投影安装方式：正投、吊装；显示分辨率（pix）：1280×1024 ；亮度（lm）：≥4000；（灯泡寿命（h）：≥3000。），虚拟现实显示效果好，不易导致眩晕，且运行可靠，易于升级，实现180°视角的视景系统。后视镜采用投影幕生成画面，实车反光镜反射至人眼成像方式实现。效果好，易于图像控制和分析。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。
环形柱幕参数
（1）环形柱幕尺寸（弧长×高，mm）：10000×2650（±1%）；
（2）环形柱幕半径（mm）：≥3300；
（3）屏幕厚度（mm）：≥3；
（4）环形柱幕弧长对应的中心角（°）：≥155；
（5）环形柱幕中点到上下边缘之间的夹角（°）：≥38；
（6）环形柱幕幕布颜色：白色；
（7）拼接缝隙：无；
（8）屏幕材质：聚碳脂或满足投影要求的其它材质；
（9）安装结构：框架式；
（10）投影机吊装后投射到环幕上的显示面积两两之间应重合≥128 pix；
（11）环幕投影与大型特种车驾驶模拟训练系统软件之间的接口应符合要求。
6、中央监控系统（选配）
中央监控台建议购买十套以上的用户选配，监控台是为方便教员进行统一训练科目，统一管理每台模拟器的电源。系统由计算机（主机电源P350W；主板：H61；CPU：I3四核；内存容量：2G；硬盘：1T；显卡：1G；）、22寸液晶显示器、惠普激光打印机、 1000M 网络交换机等组成。监控计算机可以监控任意一台模拟器，监视窗口将显示与被监视模拟器完全一样的画面，并实时图形显示其“五大”操作件——方向盘、离合器、脚制动、油门及手制动当前的状态；另外档位、喇叭、转向灯、点火开关等的状态也通过图示表示出来。监控计算机可以查看联网的每一台模拟器当前错误操作的明细情况，并将训练成绩进行打印。 
四、软件系统
1、软件环境：
采用Windows7 或兼容操作系统,采用国产兼容运行环境、图像融合软件、大型特种车驾驶模拟训练系统软件数据库管理系统采用Microsoft SQL Server 2000 或以上兼容数据库管理系统。系统采用MultiGen-Paradigm公司的*主要的工业软件Vega Prime（以下简称：VP）。用于实时视觉模拟、虚拟现实和普通视觉应用。Vega将先进的模拟功能和易用工具相结合，对于复杂的应用，能够提供便捷的创建、编辑和驱动工具。VP 提供真正跨平台、可扩展的开发环境，来高效创建和配置视景仿真、城市仿真、基于仿真的训练、通用可视化应用。它既具有强大的功能来满足当今复杂的应用要求，又具备高度的易用性来提高效率。VP基于VSG（Vega Scene Graph——MPI 公司先进的跨平台场景图形API，底层(OpenGL)，同时包括Lynx Prime GUI （用户图形界面）工具，让用户既可以用图形化的工具进行快速配置，又可以用底层场景图形API 来进行应用特定功能的创建。它将先进的功能和良好的易用性结合在一起，帮助用户快速、准确地开发实时三维应用，加速成果的发布。
2、软件功能
（1）视景界面图像
◆界面模拟仪表盘上显示有：车速表、发动机转速表、大灯、（远光灯、近光灯、视宽灯）、转向灯、警告灯及机油电瓶灯等；系统软件与硬件相配合，如有错误操作系统进行自动扣分并有语音提示操作错误。
◆界面显示：转向、油门、刹车、离合器深浅进度、档位、训练成绩，后视镜（左、右、中）、场景地图显示。
◆车型选择：可有八种车型选择：“小汽车”、 “小货车”、“军车”、 “大货车”、“面包车”、“大巴车” “农用车”“无级变速车（自动档）”、。
◆天气场景：在“一般道路”情况下，应可对白天、雪天、雾天、雨天和夜间5种天气场景:进行选择。
◆路道训练选择：“山区道路”、“乡村道路”、“城市道路”、 “高速公路” “综合道路”“危险道路” “炫目道路” “泥泞道路” “石子道路” “临涯道路” “临水道路” “涉水道路” “山区道路”和“趣味驾驶”。
◆车辆数目可选择：无车、极少、少量、较少、中等、较多、很多、*多等。
◆传感器测试：打开“传感器测试”界面，应能观察方向盘、离合器、脚制动、油门、手刹车的模拟量参数和调整值，能实现数据调整，并有各个档位及右转、左转、鸣号、点火、开锁的显示指示。
◆记录统计：对学员训练时间、车型、道路、天气、其它车辆以及本次驾驶中的错误内容、次数和训练成绩进行记录统计和保存，并能查询。
◆播放VCD ：利用该功能，可以播放电子版本汽车培训教学教材。
（2）驾驶模式选择
◆单机主动模拟驾驶：单台驾驶舱独立训练，训练时候场景内部的其他车辆、行人等由系统根据交通规则及交通模型发出，模拟真实的交车、会车、跟车等。
◆单机被动模拟驾驶：系统根据已经配置好的被动驾驶文件播放操作语音提示，学员可以在没有教练指导下按照操作语音提示学习，学习正确的操作顺序。被动驾驶功能对初学驾驶的学员来说非常有用，如果学员没有按照提示操作，系统将报错并扣分。 
◆网络互动模拟驾驶：通过中央控制台可以连接学员驾驶机，实现联网训练，场景中可以看见其他驾驶舱所驾驶的车辆，并看见其他驾驶舱所驾车辆的转向灯、刹车灯以，听见其他车辆的喇叭。主控台能打印学员的成绩等。
（3）训练场景科目
模拟训练项目：泥泞道路、危险场景、石子路面、涉水道路、山区到路、乡村道路、城市道路、高速公路、桩考、坡道定点停车和起步、侧方停车、通过单边桥、曲线行驶、直角转弯、通过限宽门、通过连续障碍、起伏路行驶、窄路掉头、模拟高速公路、连续急弯山区路、隧道、雨（雾）天、湿滑路、紧急情况处置。道路驾驶技能考试内容包括：上车准备（系安全带）、起步、直线行驶、加减挡位操作、变更车道、靠边停车、直行通过路口、路口左转弯、路口右转弯、通过人行道、通过学校区域、通过公共汽车站、会车、超车、掉头、夜间行驶等训练考试项目。
（4）科目一考题
◆无纸化理论考试：无纸化考试采用标准化试题及交通标志标线等试题，可以随机出考试题。无纸化考试试题列入驾驶模拟器系统之内，可以随时进行模拟考试。
◆交通法规科目:交通标志、标线包括所有的禁令标志、禁止标线、警告标线、警告标志、指路标志、指示标线、指示标志。
◆交通法规包括：道路交通安全法、道路交通安全法实施条例、道路交通安全违法行为处理程序规定、道路交通事故处理办法、道路交通事故处理程序规定、高速公路交通管理办法、机动车登记办法、机动车登记规定、机动车驾驶员培训管理规定、机动车驾驶证申领和使用规定、交通违章处理程序规定可根据自己学习要求编入。
（5）科目二场地必考内容
◆大型运输车场地16项分别为：1、桩考；2、坡道定点停车和起步；3、侧方停车；4、通过单边桥；5、曲线行驶；6、直角转弯；7、通过限宽门；8、通过连续障碍；9、起伏路行驶；10、窄路掉头；11、模拟高速公路；12、连续急弯山区路；13、隧道；14、雨（雾）天；15、湿滑路；16、紧急情况处置。
◆小汽车场地5项分别为：1、倒车入库；2、坡道定点停车和起步；3、侧方停车；4、曲线行驶；5、直角转弯。
（6）科目三场道路驾驶技能考试
新版汽车驾驶模拟器软件道路驾驶技能考试（科目三）内容包括：上车准备（系安全带）、起步、直线行驶、加减挡位操作、变更车道、靠边停车、直行通过路口、路口左转弯、路口右转弯、通过人行横道线、通过学校区域、通过公共汽车站、会车、超车、掉头、夜间行驶等训练考试项目。
（7）模拟应急功能训练：汽车在行驶中制动突然失效、汽车发生侧滑、汽车突然前轮爆胎、汽车在铁路道口熄火、汽车落水、车辆着火等出现的应急功能。
（8）部分模拟场景画面：