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動感汽車駕駛模擬器

LG-SD06型動感汽車駕駛模擬器以三自由度平臺通過伺服電機的位置模式來控制活塞桿的行程，伺服電機通過由MBOX驅動器得到信息并驅動電動機轉動，*終來實現平臺的左右翻轉以及前后俯仰等動作。動感汽車駕駛模擬器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優化方案等，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：
LG-SD06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、三自由度平臺系統由Stewart機構的三自由度運動平臺、計算機控制系統、驅動系統等組成（如下圖）。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，實現運動平臺的三個自由度的運動。
各主要部分簡述如下：
1.1模擬駕駛艙：駕駛座艙采用ABS塑料外殼用模具一次鑄造成型，堅固耐用，永不變型；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考試、訓練項目的逼真動感模擬。
1.3運動平臺：三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、 工作原理、特征：
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二自由度運動。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。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有效載荷重量
有效載荷：250Kg
*大載荷：300kg（含上平臺及鉸鏈）
三、系統可靠性及相關參數
3.1系統功率需求
動感平臺功率總需求：800W（單相220V）。
3.2噪聲
動感平臺以80mm/s時，距平臺系統1m處的噪聲強度低于62dB。
3.3安全功能
動感平臺所有機械組件的設計載荷大于額定載荷的4倍。
3.4環境條件
a、運行環境溫度： 0~40°C
b、儲存溫度： -20~70°C
c、濕度： 5~95%
d、防潮等級： IP65
3.5、可靠性和可維修性
a、動感平臺一次連續工作時間不低于48小時。
b、使用壽命不小于10000小時。
c、平均無故障時間MTBF≥2000小時。
d、機械故障平均維修時間MTTR≤1小時。
e、電氣故障平均維修時間MTTR≤0.5小時。
3.6供電條件要求
a、電壓220V，波動范圍：-10%～+10%；
b、頻率50HZ，波動范圍：-5%～+5%；
四、汽車駕駛模擬器軟件：
4.1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、坡道定點停車和起步、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、坡道定點停車和起步、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考試（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、夜間行駛等訓練考試項目。產品完全符合“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。
4.2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”。
4.3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。
4.4無紙化考試：無紙化考試采用標準化試題，題庫里共有11套試題（共1500道試題），可以隨機出題考試以可以依次考試每套試題。與現有無紙化考試系統*大的區別在于：無紙化考試試題集成在駕駛模擬器系統之中，可以利用模擬器進行。
4.5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。
4.6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。
4.7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。
4.8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。
4.9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.
4.10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、警察、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。
4.11天氣:一般道路可選擇四種天氣：白天、雪天、霧天、雨天、黑夜。
4.12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。
4.13其它車輛選擇：各道路分6種數目選擇：3至60輛。
4.14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。
4.15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。
4.16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。
4.17部分模擬場景畫面：

五、性能指標：
5.1駕駛艙配備清單：

序號	產品名稱	數量	規格型號	產品參數	備注
01	模擬器駕駛艙	1個	LG-SD06	1800mm1530mm1650mm玻璃鋼外殼，
02	電腦主機	1臺	模擬器專用電腦主機	主板：英泰H61，CPU：四核i3,3220，，內存容量：4GB DDR，SATA硬盤容量：500GB 7200轉，獨立顯卡：Geforce 1G
03	顯示器	3臺	冠捷AOC	32寸液晶顯示器E962V/BR	一機三屏
04	模擬器軟件	1套	LG-SD1.0V	2017專用版三屏汽車駕駛模擬器正版軟件	裝在主機
05	加密鎖	1套	專用	配模擬器軟件使用	已安裝到位
06	變速箱	1個	桑塔納2000檔位	模擬器專用	已安裝到位
07	模擬器儀表總成	1個	桑塔納2000	模擬器專用	已安裝到位
08	模擬器方向盤	1個	桑塔納2000	模擬器專用	已安裝到位
09	模擬器數據傳感板	1塊	專用	模擬器專用	已安裝到位
10	模擬器數據采集卡	1塊	6011型	模擬器專用	已安裝到位
11	模擬器傳感器	5個	專用	模擬器專用	已安裝到位

5.2動感平臺參數：

名稱	P-010 兩自由度運動平臺運動性能指標
主要技術指標	（1）有效載荷：250kg，總載荷：300kg（含平臺自重）。
	（2）運動參數：
	姿態	位移	速度	加速度	定位精度	重復定位精度	分辨率
	俯仰（ α ）	±15°	±20°/s	±50°/s 2	0.05°	0.01°	0.005°
	滾轉（ β ）	±15°	±20°/s	±50°/s 2	0.05°	0.01°	0.005°
	垂直升降(z）	±100	166mm/s	0.3g	0.05	0.02	0.001
	縱向位移(y)	±150	166mm/s	0.3g	0.05	0.02	0.001
其他技術指標	（1）系統響應頻率：0.0HZ～10HZ。
	（2）行程回差： ≤0.2mm。
	（3）防水等級：IP65。

5.3駕駛艙參數：

設備名稱	汽車駕駛模擬器駕駛艙技術要求
硬件部分	硬件配置
	座艙外殼材質：駕駛座艙采用ABS塑料外殼用模具一次鑄造成型，堅固耐用，永不變型；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。
	變速器：采用仿實車變速箱檔位。
	離合器：離合器采用實車壓盤，實現半聯動力感，離合器結合、分離、半聯動狀態感覺明顯，分級輸出。知名品牌真實汽車配件
	駕駛座艙：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。組件必須是真車實物配件。環保，防火外殼
	傳感器信號為模擬量或數字量，輸出變化時聲音、視像同步變化（音量變化不少于5級），滯后小于50毫秒。有力度變化，力度均適合青少年兒童使用。
	轉向器：轉向器轉向范圍不小于0－1060度（數字量分級不小于180脈沖/圈），反應靈敏，能夠自動回正。油門、剎車信號分級輸出，不少于5級，或無級輸出。
	汽車座椅：專業汽車座椅、美觀、耐用。前后可調，適合青少年及兒童使用。
軟件部分	駕駛模擬器軟件（符合公安部123號令）
	新軟件功能：小車（科目二）場地5項分別為：倒車入庫、坡道定點停車和起步、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、坡道定點停車和起步、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考試（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、夜間行駛等訓練考試項目。
	軟件主界面：啟動畫面后，界面下方同時顯示：油門、剎車、轉向、離合器深淺進度均有顯示。視景120度全新廣角寬頻駕駛模擬，界面顯示各項指示燈、文字提示框、檔位位置、訓練成績，后視鏡（左、右、中）后視鏡可調節、訓練線路圖均有顯示。
	駕駛模擬車型：小汽車、小貨車、大貨車、面包車、大巴車、農用車、軍用車、無極變速車（自動檔及殘疾車）等八大類車覆蓋多達五十多款車型。
	功能及技術指標	有主被動雙重功能
	視景圖象技術指標	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，實現汽車轉向、制動和加速的逼真模擬
	道路場景	炫目道路：（朝九晚五的太陽）炫目會車，炫目駕駛鄉村道路等。泥濘道路：泥濘洼地道路駕駛（方向、制動、驅動有打滑滯后感）場景模型取鄉村道路，道路變為泥濘狀態。石子路面：汽車在其上面行駛，遇到剎車時剎不住車，還可汽車還在繼續滑動，有時還會斜向滑行，極難控制感，汽車在石子路面里滑動。涉水道路：涉水駕駛汽車有水流沖力對車輛的前進阻力感光及側滑感，輪胎與水下的路壓力減小，驅動力受到限制，使行駛受阻感覺。專項訓練：要附合交通部要求。系統評分：每次駕駛結束,系統自動評分。山區到路：突出坡多、彎多、凹凸路面、駕駛環境復雜、有側風、有陡坡長坡、溜坡、側滑（有語音提示）。鄉村道路：含鐵道路口；加油站，公交車站、單行道、農田道口等；城市道路：含公交站臺，高架立交橋、公交專用道、十字路口、丁字路口、環島、隧道、單行道、雙黃線、加油站、商場百貨門口斑馬線天橋，學校門口及紅綠燈，行人、非機動車亂穿馬路及非機動車等。高速公路：包括收費站（入、停、出、）服務區、緊急帶、匝道行駛、超車道、行車道、隧道、立交橋、交通標牌標線。危險場景：視線不清的交通情況下，超車后突然切入他人道引起被超車輛緊急制動、自行車、行人突然橫穿馬路，路面維修，障礙物繞行等危險場景、
	趣味駕駛場景	附帶至少一款游戲類趣味性駕駛練習。
	VCD教學播放軟件	可播放avi格式標準視頻流的影視資料
	無紙化考試軟件	考試題可根據用戶需要自由更換或增加
	標志標線學習軟件	新版本交通部標志標線版本
	駕駛練習評分	駕駛訓練后系統自動給予評分。
	加密模塊	采用硬盤序列號+加密狗方式。
使用標準	安全性	設備使用過程中安全可靠，符合國家相關的安全標準
	環境條件及供電條件要求：	電壓220V，波動范圍：-10%～+10%；頻率50HZ，波動范圍：-5%～+5%；信噪比：≧50dB 三屏單人座外形規格：180015301650mm 重量：240kg
其它	產品完全符合“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。具有自主知識產權。

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