TYK-WS2400型 大型特種車(chē)駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)
一、硬件結(jié)構(gòu)組成
1、實(shí)驗(yàn)室布置簡(jiǎn)介:
軍用特種運(yùn)輸車(chē)駕駛模擬器實(shí)訓(xùn)室內(nèi)部根據(jù)功能進(jìn)行分區(qū),共四個(gè)區(qū)域:隔離區(qū)、模擬區(qū)、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)控制區(qū)和展板區(qū)。
隔離區(qū):由遮光板和遮光布組成,實(shí)現(xiàn)有效的遮光及準(zhǔn)備功能;
模擬區(qū):由投影幕(實(shí)現(xiàn)180°視角)、實(shí)車(chē)模擬器、投影系統(tǒng)及視景處理系統(tǒng)組成,實(shí)現(xiàn)高仿真的駕駛模擬;
實(shí)驗(yàn)觀測(cè)控制區(qū):由實(shí)驗(yàn)臺(tái)、實(shí)驗(yàn)座椅、觀察系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成,實(shí)現(xiàn)實(shí)車(chē)模擬控制、觀測(cè)及數(shù)據(jù)記錄、分析等功能。
2、實(shí)驗(yàn)室功能介紹:
視景系統(tǒng)信號(hào)輸出流程:視景計(jì)算機(jī)—>融合器—>投影機(jī)。采用1臺(tái)視景計(jì)算機(jī)生成3072*768分辨率的圖像,并通過(guò)三分屏輸出。
視景與駕駛操作互動(dòng)需要采集車(chē)輛內(nèi)部操作信息,并作用于視景,形成聯(lián)動(dòng)。
投影機(jī)采取吊裝直接安裝至室內(nèi)頂棚,可以便于取電,并固定較為穩(wěn)定,但不宜維護(hù)和拆裝。
視景計(jì)算機(jī)需要時(shí)時(shí)計(jì)算三維場(chǎng)景輸出圖像,此項(xiàng)工作主要有顯卡完成,因此對(duì)于顯卡的顯存及GPU的運(yùn)算能力有較高要求。該項(xiàng)指標(biāo)直接影響系統(tǒng)輸出圖像的幀率和畫(huà)面流暢性,因此選用計(jì)算一顯卡為主。音響系統(tǒng)包括車(chē)輛碰撞音效,剎車(chē)音效,行人事故等。
3、整機(jī)組成為:
駕駛艙、環(huán)形柱幕、投影機(jī)、融合軟件、服務(wù)器、客戶機(jī)、六自由度機(jī)電動(dòng)感平臺(tái)、六自由度機(jī)電動(dòng)感平臺(tái)控制柜、控制臺(tái)、打印機(jī)及相關(guān)配件等組成(見(jiàn)下圖)。

TYK-WS2400型 大型特種車(chē)駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)駕駛艙選配真實(shí)車(chē)“WS2400車(chē)型駕駛室總成”為模擬駕駛艙,使模擬駕駛操控完全達(dá)到實(shí)車(chē)效果。模擬器座艙由“WS2400車(chē)型駕駛室總成實(shí)車(chē)改裝,包括數(shù)據(jù)采集CAN總線控制板,數(shù)據(jù)輸出(例如儀表盤(pán))CAN總線控制板,力反饋控制系統(tǒng),各信號(hào)傳感器等組成。方向盤(pán)電動(dòng)助力改裝方向盤(pán)力反饋系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)CAN總線控制和電動(dòng)助力控制。

應(yīng)包括控制臺(tái)臺(tái)體、顯示屏、計(jì)算機(jī)(服務(wù)器、客戶機(jī))、打印機(jī)、交換機(jī)、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、音箱、無(wú)線話筒等。

(2)計(jì)算機(jī)配置:見(jiàn)表1
表1 計(jì)算機(jī)主要配置表
名稱 | 主要配置 | 用途 |
服務(wù)器 | 不能低于以下配置: (1)臺(tái)式機(jī) 1 臺(tái);(2)CPU 3GHz,8 核;(3)硬盤(pán) 500GB;d)內(nèi)存 16GB;(4) 顯卡 GPU1014MHz 以上,顯存 6GB,位寬 512bit。 |
圖像渲染,數(shù)據(jù)計(jì)算 |
客戶機(jī) | 不能低于以下配置: (1)臺(tái)式機(jī) 2 臺(tái);(2)CPU 3GHz,8 核;(3)硬盤(pán) 500GB;(4)內(nèi)存 16GB(雙內(nèi)存);(5)主板支持雙顯卡,顯卡GPU 1014MHz 以上,顯存 4GB,位寬 256bit。 |
圖像渲染 |
c濕度:≤90%RH(不結(jié)露)
6、動(dòng)感平臺(tái):
動(dòng)感汽車(chē)駕駛模擬器虛擬仿真駕駛模擬器平臺(tái)以六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為駕駛艙操縱仿真系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)駕駛艙對(duì)仿真圖形的快速、穩(wěn)定的反映,通過(guò)模擬駕駛艙和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成汽車(chē)行駛過(guò)程中的虛擬視境、音響效果和運(yùn)動(dòng)仿真等駕駛環(huán)境, 以視景仿真管理軟件實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境的“沉浸感、交互性”特性,為駕駛?cè)颂峁┝嗽谄侣?、顛簸路面等以及?chē)輛加減速、轉(zhuǎn)向、側(cè)滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)臨場(chǎng)感,同時(shí)能夠針對(duì)轎車(chē)、貨車(chē)、客車(chē)等各類車(chē)型進(jìn)行包括臨界、極限工況的全工況仿真實(shí)驗(yàn),分析、預(yù)估和評(píng)價(jià)汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性、安全性、制動(dòng)性、動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性,對(duì)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)性能控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和優(yōu)化,提供車(chē)型結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配的*優(yōu)化方案等,動(dòng)感平臺(tái)參數(shù):

(2)應(yīng)包括上承載平臺(tái)、下固定底座、上下連接鉸鏈等機(jī)械構(gòu)件;
(3)應(yīng)包括電動(dòng)缸、螺母絲杠、伺服電機(jī)、齒輪及同步帶等;
(4)控制柜應(yīng)設(shè)有平臺(tái)初始化操作、平臺(tái)電源控制、故障緊急處理、電源啟閉及故障報(bào)警提示等裝置,包括:平臺(tái)姿態(tài)控制驅(qū)動(dòng)程序和與大型特種車(chē)駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件的接口;
(5)應(yīng)具有俯仰、橫滾、偏航、縱向平移、側(cè)向平移、垂直位移,即沿 x、y、z 軸移動(dòng)和繞 x、y、z 軸轉(zhuǎn)動(dòng) 6 個(gè)自由度;
(6)應(yīng)能模擬虛擬車(chē)輛在不同運(yùn)動(dòng)條件下的運(yùn)動(dòng)感覺(jué),如加減速、制動(dòng)、左右轉(zhuǎn)彎、上下坡道、路面顛簸、撞擊等;
(7)承載質(zhì)量(kg):≥800;
(8)動(dòng)感平臺(tái)中位高度(mm):850;
(9)動(dòng)感平臺(tái)外廓尺寸(長(zhǎng)×寬×高,mm):1850×1820×700(±1%);
(10)控制柜外廓尺寸(長(zhǎng)×寬×高,mm):700×500×1700(±1%);
(11)電源電壓(V):220±10%(50±2Hz);
(12)動(dòng)感平臺(tái)位移量:沿x、y、z 軸向線位移(mm):≥±150,繞 x、y、z 軸旋轉(zhuǎn)角位移(rad):≥±0.26;
(13)動(dòng)感平臺(tái)速度:沿 x、y、z 軸向線速度(mm/s):≥± 400,繞 x、y、z 軸旋轉(zhuǎn)角速度(rad/s):≥± 0.35;
(14)動(dòng)感平臺(tái)加速度:沿 x、y、z 軸向線加速度(m/s2):≥± 9.8,繞 x、y、z 軸旋轉(zhuǎn)角加速度(rad/s2):≥± 2.1;
(15)應(yīng)含動(dòng)感平臺(tái)姿態(tài)控制驅(qū)動(dòng)程序,程序操作簡(jiǎn)潔、界面友好,具有自檢、調(diào)試、故障報(bào)警和一鍵自動(dòng)恢復(fù)功能;
(16)動(dòng)感平臺(tái)與大型特種車(chē)駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件之間的接口應(yīng)符合要求。
7、環(huán)幕投影:
180度柱形投影方案:視景計(jì)算機(jī)—融合器—投影機(jī)方案,使用1臺(tái)視景計(jì)算機(jī)生成3072*768分辨率的圖像,并通過(guò)三分屏輸出,通過(guò)融合器到投影機(jī)投射到弧形幕。視景與駕駛操作互動(dòng)需要采集車(chē)輛內(nèi)部操作信息,并作用于視景,形成聯(lián)動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)的汽車(chē)駕駛虛擬方案,提供的高端的投影機(jī)(配置不低于:投影安裝方式:正投、吊裝;顯示分辨率(pix):1280×1024 ;亮度(lm):≥4000;(燈泡壽命(h):≥3000。),虛擬現(xiàn)實(shí)顯示效果好,不易導(dǎo)致眩暈,且運(yùn)行可靠,易于升級(jí),實(shí)現(xiàn)180°視角的視景系統(tǒng)。后視鏡采用投影幕生成畫(huà)面,實(shí)車(chē)反光鏡反射至人眼成像方式實(shí)現(xiàn)。效果好,易于圖像控制和分析。投影機(jī)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。
環(huán)形柱幕參數(shù)要求
(1)環(huán)形柱幕尺寸(弧長(zhǎng)×高,mm):10000×2650(±1%);
(2)環(huán)形柱幕半徑(mm):≥3300;
(3)屏幕厚度(mm):≥3;
(4)環(huán)形柱幕弧長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的中心角(°):≥155;
(5)環(huán)形柱幕中點(diǎn)到上下邊緣之間的夾角(°):≥38;
(6)環(huán)形柱幕幕布顏色:白色;
(7)拼接縫隙:無(wú);
(8)屏幕材質(zhì):聚碳脂或滿足投影要求的其它材質(zhì);
(9)安裝結(jié)構(gòu):框架式;
(10)投影機(jī)吊裝后投射到環(huán)幕上的顯示面積兩兩之間應(yīng)重合≥128 pix;
(11)環(huán)幕投影與大型特種車(chē)駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件之間的接口應(yīng)符合要求。
二、軟件要求
1、軟件環(huán)境:
采用Windows7 或兼容操作系統(tǒng),采用國(guó)產(chǎn)兼容運(yùn)行環(huán)境、圖像融合軟件、大型特種車(chē)駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用Microsoft SQL Server 2000 或以上兼容數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用MultiGen-Paradigm公司的*主要的工業(yè)軟件Vega Prime(以下簡(jiǎn)稱:VP)。用于實(shí)時(shí)視覺(jué)模擬、虛擬現(xiàn)實(shí)和普通視覺(jué)應(yīng)用。Vega將先進(jìn)的模擬功能和易用工具相結(jié)合,對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用,能夠提供便捷的創(chuàng)建、編輯和驅(qū)動(dòng)工具。VP 提供真正跨平臺(tái)、可擴(kuò)展的開(kāi)發(fā)環(huán)境,來(lái)高效創(chuàng)建和配置視景仿真、城市仿真、基于仿真的訓(xùn)練、通用可視化應(yīng)用。它既具有強(qiáng)大的功能來(lái)滿足當(dāng)今*為復(fù)雜的應(yīng)用要求,又具備高度的易用性來(lái)提高效率。VP基于VSG(Vega Scene Graph——MPI 公司先進(jìn)的跨平臺(tái)場(chǎng)景圖形API,底層(OpenGL),同時(shí)包括Lynx Prime GUI (用戶圖形界面)工具,讓用戶既可以用圖形化的工具進(jìn)行快速配置,又可以用底層場(chǎng)景圖形API 來(lái)進(jìn)行應(yīng)用特定功能的創(chuàng)建。它將先進(jìn)的功能和良好的易用性結(jié)合在一起,幫助用戶快速、準(zhǔn)確地開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)三維應(yīng)用,加速成果的發(fā)布。
2、系統(tǒng)軟件功能要求
(1)導(dǎo)控功能:應(yīng)具有模擬訓(xùn)練與考核的導(dǎo)調(diào)、控制功能。
(2)訓(xùn)練功能:應(yīng)實(shí)現(xiàn)受訓(xùn)人員進(jìn)行道路、場(chǎng)地課目、常見(jiàn)故障等駕駛模擬訓(xùn)練;完成汽車(chē)分隊(duì)多車(chē)型之間的協(xié)同訓(xùn)練。
(3)考核功能:應(yīng)實(shí)現(xiàn)受訓(xùn)人員進(jìn)行場(chǎng)地課目的駕駛考核、成績(jī)?cè)u(píng)定和管理。應(yīng)可任意選擇組合考核課目;應(yīng)設(shè)有補(bǔ)考選項(xiàng),可進(jìn)行補(bǔ)考;應(yīng)能根據(jù)考核情況,結(jié)合教練員主觀評(píng)判,給出綜合成績(jī),并能完成查詢、報(bào)表打印功能。
3、系統(tǒng)軟件性能要求
(1)仿真車(chē)型庫(kù):應(yīng)有不少于 3 種典型大型特種車(chē)虛擬車(chē)輛模型,其中須有 5 軸及其以上汽車(chē)和半掛汽車(chē)列車(chē)虛擬車(chē)輛模型。應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性,可根據(jù)需求方的實(shí)際需要進(jìn)行個(gè)性化車(chē)型定制。
(2)仿真場(chǎng)地庫(kù):應(yīng)有不少于 2 個(gè)典型大型特種車(chē)訓(xùn)練場(chǎng)的虛擬場(chǎng)景。其中,場(chǎng)地訓(xùn)練科目應(yīng)滿足司機(jī)訓(xùn)練與考核大綱的要求:應(yīng)具有良好的擴(kuò)展性,場(chǎng)景包括(但不限于):a)設(shè)有單邊橋、隧道、掩體、錯(cuò)位小巷、高架橋、“8”字路、“S”型路、鐵路平車(chē)、直角轉(zhuǎn)彎、“N”字路、弧線倒車(chē)、直線倒車(chē)、倒車(chē)移位、側(cè)方停車(chē)、漸窄門(mén)等訓(xùn)練課目;b)設(shè)有快速路、卵石路、橫斷路、盤(pán)山路等常見(jiàn)道路場(chǎng)景,并設(shè)有滑坡、落石等模擬障礙物可根據(jù)需求方的實(shí)際需要進(jìn)行個(gè)性化場(chǎng)地定制。
(3)仿真天候:應(yīng)包括晴、雨、雪、霧和夜間等常見(jiàn)模擬天候環(huán)境。在不同環(huán)境下,路面應(yīng)具有相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性。
(4)駕駛感知:A、視覺(jué)感知:應(yīng)實(shí)現(xiàn)多通道圖像輸出,包括:前方視景、視鏡、監(jiān)視和向?qū)Ы缑?。?yīng)能開(kāi)啟/關(guān)閉遠(yuǎn)光燈、近光燈、轉(zhuǎn)向燈、制動(dòng)燈等,燈光控制應(yīng)能根據(jù)實(shí)際車(chē)型而確定。軟件畫(huà)面連續(xù)播放幀率應(yīng)大于等于 50 幀/秒。B、聽(tīng)覺(jué)感知:應(yīng)能實(shí)時(shí)模擬車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中車(chē)輛和交通環(huán)境的聲音效果;應(yīng)具有點(diǎn)火、加速、碰撞音效及犯規(guī)提示語(yǔ)音。C、操縱感知:軟件能實(shí)時(shí)采集加速踏板、制動(dòng)踏板、離合踏板、擋位、轉(zhuǎn)向盤(pán)、儀表面板等操作信號(hào),并正確驅(qū)動(dòng)虛擬車(chē)輛運(yùn)行, 其操縱感知應(yīng)與實(shí)車(chē)相似。D、運(yùn)動(dòng)感知:軟件根據(jù)虛擬車(chē)輛運(yùn)動(dòng)姿態(tài)(包括:加減速、轉(zhuǎn)彎、上下坡道、震動(dòng)、碰撞等)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)動(dòng)感平臺(tái),受訓(xùn)人員運(yùn)動(dòng)感知應(yīng)與實(shí)際道路、場(chǎng)地駕駛時(shí)相似。
(5)模擬應(yīng)急功能訓(xùn)練:汽車(chē)在行駛中制動(dòng)突然失效、汽車(chē)發(fā)生側(cè)滑、汽車(chē)突然前輪爆胎、汽車(chē)在鐵路道口熄火、汽車(chē)落水、車(chē)輛著火等出現(xiàn)的應(yīng)急功能。
三、主要配置清單
序號(hào) | 部件名稱 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
1 | 控制臺(tái) | 1 | 臺(tái) | 含液晶顯示器 2 臺(tái) |
2 | 環(huán)形柱幕 | 1 | 幅 | 含機(jī)械框架 |
3 | 投影機(jī) | 3 | 臺(tái) | 含安裝吊架 |
4 | 服務(wù)器 | 1 | 臺(tái) | |
5 | 客戶機(jī) | 2 | 臺(tái) | |
6 | 六自由度機(jī)電動(dòng)感平臺(tái) | 1 | 臺(tái) | |
7 | 六自由度機(jī)電動(dòng)感平臺(tái)控制柜 | 1 | 臺(tái) | |
8 | 駕駛艙 | 1 | 臺(tái) | |
9 | 打印機(jī) | 1 | 臺(tái) | 含機(jī)柜 |
10 | 大型特種車(chē)駕駛模擬訓(xùn)練系統(tǒng)軟件 | 1 | 套 | VP運(yùn)行版授權(quán)(Vega Prime、Distributed Rendering、FX、Light Lobes、Vortex)5項(xiàng)模塊 |