专利名称：在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及汽车驾驶模拟器领域，特别是指一种在线互动汽车驾驶模拟器的电子 控制系统及方法。
背景技术：
随着汽车越来越多的进入人们的生活，学习汽车驾驶的人日益增多。新学员在学 习驾驶的过程中，由于对汽车驾驶的认识处于陌生状态，如此一来对车辆的破坏性很大，对 学员和旁人的人身安全也构成了威胁。为此，人们研发了汽车驾驶模拟器，使学员利用汽车 驾驶模拟器熟悉对汽车的操作，这样可以减少学员对车辆的破坏，降低了训练成本，减少了 对道路空间的占用，同时也确保了学员和旁人的人身安全。但是现有技术尚未有电控系统能够实现网络在线汽车驾驶培训。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统 及方法，为网络在线互动型汽车驾驶培训提供了有利支持，该电控系统使得汽车模拟器具 有逼真的模拟实车环境，使得在模拟学习中更容易掌握实际驾驶中的感觉。为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下一方面，提供一种在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，包括中央控制器，用于将通过传感器采集的汽车驾驶模拟器的动作信号转换为数据， 并将所述数据发送给计算机。其中，所述中央控制器还用于接收并执行计算机下发的操作指令。其中，所述电子控制系统还包括方向盘力反馈控制装置，所述中央控制器具体用于将获取的方向盘角度数据发送给计算机，接收计算机下 发的方向盘电机控制指令，并将所述方向盘电机控制指令转发至所述方向盘力反馈控制装 置；所述方向盘力反馈控制装置用于接收所述中央控制器发出方向盘电机控制指令， 并实现方向盘的力反馈效果。其中，所述电子控制系统还包括控制器局域网络总线收发装置，用于实现所述中央控制器与一个以上控制器局域 网络总线设备的通信。其中，所述中央控制器包括主控板模块，用于进行三踏板模拟/数字采样、档位板档位信号采样、方向盘角度 采样、按键检测、组合开关检测和电机驱动。其中，所述主控板模块包括模拟/数字采集子模块，用于进行三踏板传感器信号的采集、方向盘旋转的角度、 方向的采集；
输入/输出信号采集子模块，用于进行组合开关、点火开关、档位及手刹操作的采集。其中，所述电子控制系统还包括三踏板模块，用于采集汽车驾驶模拟器中三踏板的离合、油门和刹车信号；档位板模块，用于采集汽车驾驶模拟器中的档位变速信号；方向盘采集模块，用于采集方向盘旋转的角度和方向；安全带和手刹模块，用于采集安全带和手刹动作信号；组合开关及点火开关模块，用于采集组合开关和打火开关信号。其中，所述电子控制系统还包括电源模块，用于为所述主控板模块及所述方向盘力反馈控制装置供电；USB模块，用于为所述主控板模块和计算机之间提供通信接口。本发明实施例还提供了一种在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制方法，应用于上 述电子控制系统中，包括中央控制器将通过传感器采集的汽车驾驶模拟器的动作信号转换为数据；所述中央控制器将所述数据发送给计算机。其中所述方法还包括所述中央控制器将获取的方向盘角度数据发送给计算机，接收计算机下发的方向 盘电机控制指令，并将所述方向盘电机控制指令转发至方向盘力反馈控制装置，以使所述 方向盘力反馈控制装置实现方向盘的力反馈效果。本发明的实施例具有以下有益效果上述方案中，提供了一种用于汽车驾驶模拟器通过网络教学的在线互动汽车驾驶 模拟器的电子控制系统及方法，该电子控制系统通过中央控制器连接汽车驾驶模拟器上的 各个传感器，能够实时的采集学员的操作动作，发送给计算机系统，并能够通过与计算机通 信，响应计算机相应的操作要求。本发明的技术方案适用于互动型汽车驾驶模拟器、非互动 型汽车驾驶模拟器、便携式互动型汽车驾驶模拟器以及游戏方向盘模拟器，让汽车模拟环 境更加真实、逼真，使学员在家就能感受驾驶实车的感觉，使得网络互动驾驶成为可能。
图1为本发明实施例的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制方法的流程示意图；图2为本发明实施例的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统的系统框图；图3为本发明实施例的主控板模块的接口示意图；图如和图4b为本发明实施例的主控板模块的功能框图；图5为本发明实施例的三踏板模块的实现电路示意图；图6为本发明实施例的变速器的实现电路示意图；图7为本发明实施例的变速器按键板电路示意图；图8为本发明实施例的方向盘采集模块的实现电路示意图；图9为本发明实施例的组合开关的实现电路示意图；图10为本发明实施例的按键电路示意图；图11为本发明实施例的LED指示灯电路示意图12为本发明实施例的CAN总线的电路示意图；图13为本发明实施例的电机控制电路示意图。
具体实施例方式为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合 附图及具体实施例进行详细描述。本发明的实施例提供一种在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统及方法，为网 络在线互动型汽车驾驶培训提供了有利支持，该电控系统使得汽车模拟器具有逼真的模拟 实车环境，使得在模拟学习中更容易掌握实际驾驶中的感觉。图1为本发明的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制方法的流程示意图，如图1 所示，本实施例包括步骤101 中央控制器将通过传感器采集的汽车驾驶模拟器的动作信号转换为数 据；步骤102 中央控制器将数据发送给计算机。中央控制器还将获取的方向盘角度数据发送给计算机，接收计算机下发的方向盘 电机控制指令，并将方向盘电机控制指令转发至方向盘力反馈控制装置，以使方向盘力反 馈控制装置实现方向盘的力反馈效果。图2为本发明的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统的系统框图，如 图2所示，本实施例的电子控制系统包括中央控制器、三踏板传感器、档位板传感 器、方向盘角度传感器、安全带手刹传感器、组合开关传感器、方向盘力反馈控制装置、 CAN (Control IerAreaNe twork，控制器局域网络)总线收发装置、电源装置。整个电子控制 系统采用USB2. 0接口和计算机通讯，通过连接驾驶模拟器上的各个传感器，实时采集模拟 器驾驶人员操作动作，并通过USB接口发送到计算机处理，计算机将这些数据通过网络视 景模拟软件完成实时互动训练。其中，中央控制器包括主控板模块，电子控制系统还包括三踏板模块、档位板模 块、方向盘采集模块、安全带和手刹模块、组合开关及点火开关模块、电源模块和USB模块。中央控制器和各个传感器电路连接，实时采集各个传感器信号，通过USB接口电 路和计算机进行信息交换，使得计算机汽车模拟训练软件系统和电子控制系统完成实时互 动。方向盘力反馈控制装置采集到的方向盘角度信号通过中央控制器USB接口电路和计算 机汽车模拟训练软件系统完成信息交换。计算机汽车模拟训练软件系统通过USB接口发 送指令到中央控制器，中央控制器发出方向盘电机控制指令，实现方向盘的力反馈效果，达 到方向盘的实车模拟效果。中央控制器的CAN总线接口和CAN总线收发装置连接。CAN总 线接口电路可以同时连接多个CAN总线设备，中央控制器的CAN总线接口，实现实时把多个 CAN总线子设备通信数据，通过USB接口和计算机汽车模拟训练软件系统完成互动控制。如 图12所示为CAN总线的电路示意图。下面对电子控制系统中各个模块的具体实现做进一步的介绍1、主控板模块主控板模块是整个电子控制系统的核心，其功能涵盖了三踏板A/D(模拟/数 字)采样、档位板档位信号采样、方向盘角度采样、按键检测、组合开关检测、LED(LightEmitting Diode，发光二极管)指示灯、电机驱动等部分。 本实施例中，主控板模块CPU采用STMicroelectronics公司STM32F103XR8， STM32F103系列32位闪存微控制器基于突破性的ARM Cortex_M3内核，最高72MHz工作频 率，这是一款专为嵌入式应用而开发的内核。STM32F系列产品得益于Cortex-M3在架构上 进行的多项改进，包括提升性能的同时又提高了代码密度的Thumb-2指令集，大幅度提高 的中断响应，而且所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。STM32F103XR8是32bit基 于ARM核心的带64K字节闪存Λ0Κ RAM的微控制器，接口包括USB、CAN,6个定时器、2个 ADC(Analog-to-Digital Converter，模拟 / 数字转换器)、6 个通信接口。
下表所示为STM32F103芯片的IO信号定义
权利要求
1.一种在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，包括中央控制器，用于将通过传感器采集的汽车驾驶模拟器的动作信号转换为数据，并将 所述数据发送给计算机。
2.根据权利要求1所述的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，所 述中央控制器还用于接收并执行计算机下发的操作指令。
3.根据权利要求2所述的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，所 述电子控制系统还包括方向盘力反馈控制装置，所述中央控制器具体用于将获取的方向盘角度数据发送给计算机，接收计算机下发的 方向盘电机控制指令，并将所述方向盘电机控制指令转发至所述方向盘力反馈控制装置；所述方向盘力反馈控制装置用于接收所述中央控制器发出的方向盘电机控制指令，并 实现方向盘的力反馈效果。
4.根据权利要求3所述的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，所 述电子控制系统还包括控制器局域网络总线收发装置，用于实现所述中央控制器与一个以上控制器局域网络 总线设备的通信。
5.根据权利要求4所述的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，所 述中央控制器包括主控板模块，用于进行三踏板模拟/数字采样、档位板档位信号采样、方向盘角度采 样、按键检测、组合开关检测和电机驱动。
6.根据权利要求5所述的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，所 述主控板模块包括模拟/数字采集子模块，用于进行三踏板传感器信号的采集、方向盘旋转的角度、方向 的采集；输入/输出信号采集子模块，用于进行组合开关、点火开关、档位及手刹操作的采集。
7.根据权利要求6所述的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，所 述电子控制系统还包括三踏板模块，用于采集汽车驾驶模拟器中三踏板的离合、油门和刹车信号； 档位板模块，用于采集汽车驾驶模拟器中的档位变速信号； 方向盘采集模块，用于采集方向盘旋转的角度和方向； 安全带和手刹模块，用于采集安全带和手刹动作信号； 组合开关及点火开关模块，用于采集组合开关和打火开关信号。
8.根据权利要求7所述的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，所 述电子控制系统还包括电源模块，用于为所述主控板模块及所述方向盘力反馈控制装置供电； USB模块，用于为所述主控板模块和计算机之间提供通信接口。
9.一种在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制方法，应用于如权利要求1-8中任一项所 述的电子控制系统中，其特征在于，包括中央控制器将通过传感器采集的汽车驾驶模拟器的动作信号转换为数据； 所述中央控制器将所述数据发送给计算机。
10.根据权利要求9所述的在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制方法，其特征在于，所 述方法还包括所述中央控制器将获取的方向盘角度数据发送给计算机，接收计算机下发的方向盘电 机控制指令，并将所述方向盘电机控制指令转发至方向盘力反馈控制装置，以使所述方向 盘力反馈控制装置实现方向盘的力反馈效果。
全文摘要
本发明提供了一种在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统及方法，属于汽车驾驶模拟器领域。其中，该在线互动汽车驾驶模拟器的电子控制系统包括中央控制器，用于将通过传感器采集的汽车驾驶模拟器的动作信号转换为数据，并将所述数据发送给计算机。本发明实施例为网络在线互动型汽车驾驶培训提供了有利支持。本发明的技术方案适用于互动型汽车驾驶模拟器、非互动型汽车驾驶模拟器、便携式互动型汽车驾驶模拟器、游戏方向盘模拟器。
文档编号G09B9/05GK102129797SQ201110041758
公开日2011年7月20日 申请日期2011年2月18日 优先权日2010年12月31日
发明者于晓辉 申请人:北京宣爱智能模拟技术有限公司