专利名称：一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及交通安全宣传教育领域，特别涉及驾驶人安全驾驶教育训练领域，具体为一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统。
背景技术：
目前，汽车驾驶仿真装置作为一种驾驶教育训练教学设备已经应用于驾驶人驾驶技能培训中，它借助计算机虚拟现实仿真技术营造一个虚拟的驾驶训练环境，通过模拟装置的显示部件、操控部件等实现受训者与虚拟环境的实时交互，从而进行驾驶训练。模拟驾驶环境与真实驾驶几乎完全相同，能够根据需要仿真各种复杂交通场景和危险状态，在无安全隐患、无训练条件制约、无污染排放、低使用成本的情况下实现驾驶人教育和训练。现有技术中，虽然可以实现基本的道路交通环境仿真驾驶，但训练的内容以基本驾驶技能为主，如学员通过模拟驾驶练习如何使用车辆操控部件，练习起步、加速、停车、倒车入库等基本项目，以掌握基础驾驶技术，无法通过模拟驾驶体验学习日常交通环境中的安全风险，无法掌握紧急状态下的处置技能，也无法对学员的安全驾驶意识进行评价。
发明内容
本发明提供一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其使得学员在训练基本驾驶技术的基础上，体验日常交通环境中的安全风险，掌握紧急状态下的处置技能，提高学员的安全驾驶意识。一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其技术方案是这样的其包括显示部件、音效部件、操控部件、选择输入部件、信号采集处理部件、主控计算机部件、座舱部件、多自由度运动部件，其特征在于所述主控计算机部件内置有复杂交通环境安全驾驶训练模块、典型危险状态安全驾驶训练模块、恶劣天气条件安全驾驶训练模块、安全对比驾驶训练模块，所述主控计算机部件分别连接所述显示部件、音效部件、多自由度运动部件，操控部件集成于所述座舱部件中，操控部件、选择输入部件连接所述信号采集处理部件，信号采集处理部件连接主控计算机部件。其进一步特征在于
所述复杂交通环境安全驾驶训练模块，通过虚拟现实技术构建仿真道路交通环境，包括城市道路、普通公路、高速公路和山区公路等常见道路类型，按照国家标准和规范设计道路元素、标志标线等，并设置仿真交通流，包括机动车、非机动车、行人等，构成复杂交通环境；在道路沿线设置若干日常驾驶中经常发生的危险交通事件，如行人横穿道路、前方出租车急停车、自行车拐入机动车道等，学员完成模拟驾驶训练后，系统对学员进行安全驾驶意识水平评价；
所述典型危险状态安全驾驶训练模块，在模拟交通场景中，设置突然发生的紧急情况，如制动失效、车轮爆胎等；
所述恶劣天气条件安全驾驶训练模块，模拟雨、雾、雪、冰等典型恶劣天气，将恶劣天气叠加到道路交通环境中；
所述安全对比驾驶训练模块，指示学员在不同速度下实施紧急制动、在不同干湿路面条件下实施紧急制动、驾驶不同长度车辆转弯、观察不同车型后视镜有效视野等，对比不同速度下制动距离、不同路面条件下制动距离、不同车型转弯内轮差、不同车型后视镜视野等；
所述安全驾驶意识水平评价，具体为针对学员在执行所述复杂交通环境安全驾驶训练模块的过程中，由计算机系统自动检测、记录学员的驾驶操控动作、车辆行驶状态、交通控制元素和周边交通流状态，依据评判规则，对学员的安全驾驶度进行考核，包括是否符合交通规则要求、是否发生交通事故、是否存在安全隐患，给出本次模拟驾驶的评价结果。采用本发明后，复杂交通环境安全驾驶训练模块、典型危险状态安全驾驶训练模块、恶劣天气条件安全驾驶训练模块、安全对比驾驶训练模块的设置使得学员能够体验日常交通环境中的安全风险，掌握紧急状态下的处置技能，提高学员的安全驾驶意识。
图1为本发明的结构示意图2为本发明中复杂交通环境安全驾驶训练模块的结构示意图； 图3为本发明中典型危险状态安全驾驶训练模块的结构示意图； 图4为本发明中恶劣天气条件安全驾驶训练模块的结构示意图； 图5为本发明中安全对比驾驶训练模块的结构示意图； 图6为本发明中安全驾驶意识水平评价的示意图。
具体实施例方式见图1，其包括显示部件、音效部件、操控部件、选择输入部件、信号采集处理部件、 主控计算机部件、座舱部件、多自由度运动部件，主控计算机部件内置有复杂交通环境安全驾驶训练模块、典型危险状态安全驾驶训练模块、恶劣天气条件安全驾驶训练模块、安全对比驾驶训练模块，主控计算机部件分别连接显示部件、音效部件、多自由度运动部件，操控部件集成于座舱部件中，操控部件、选择输入部件连接信号采集处理部件，信号采集处理部件连接主控计算机部件。复杂交通环境安全驾驶训练模块，通过虚拟现实技术构建仿真道路交通环境，包括城市道路、普通公路、高速公路和山区公路等常见道路类型，按照国家标准和规范设计道路元素、标志标线等，并设置仿真交通流，包括机动车、非机动车、行人等，构成复杂交通环境；在道路沿线设置若干日常驾驶中经常发生的危险交通事件，如行人横穿道路、前方出租车急停车、自行车拐入机动车道等，学员驾驶训练完成后，系统对学员进行安全驾驶意识水平评价；
典型危险状态安全驾驶训练模块，在模拟交通场景中，设置突然发生的紧急情况，如制动失效、车轮爆胎等；恶劣天气条件安全驾驶训练模块，模拟雨、雾、雪、冰等典型恶劣天气，将恶劣天气叠加到道路交通环境中；
安全对比驾驶训练模块，指示学员在不同速度下实施紧急制动、在不同干湿路面条件下实施紧急制动、驾驶不同长度车辆转弯、观察不同车型后视镜有效视野等，对比不同速度下制动距离、不同路面条件下制动距离、不同车型转弯内轮差、不同车型后视镜视野等；
安全驾驶意识水平评价，具体为针对学员在执行复杂交通环境安全驾驶训练模块的过程中，由计算机系统自动检测、记录学员的驾驶操控动作、车辆行驶状态、交通控制元素和周边交通流状态，依据评判规则，对学员的安全驾驶度进行考核，包括是否符合交通规则要求、是否发生交通事故、是否存在安全隐患，给出本次模拟驾驶的评价结果。其工作原理如下通过主控计算机部件，选择复杂交通环境安全驾驶训练模块、典型危险状态安全驾驶训练模块、恶劣天气条件安全驾驶训练模块、安全对比驾驶训练模块中的一种；
复杂交通环境安全驾驶训练模块见图1、图2、图6，
通过选择输入部件选择道路类型城市道路、高速公路、普通公路、山区公路；
通过选择输入部件选择模拟车型小轿车、小货车
之后进入到模拟驾驶训练的环节，根据所选定的道路类型，模拟驾驶训练环节会出现相应道路类型中的场景及危险交通事件，供学员模拟驾驶训练；学员乘坐在座舱部件中， 通过操控部件进行模拟驾驶，信号采集处理部件实时采集驾驶操作信息并经调理后输送至主控计算机部件，由主控计算机部件实时运算车辆运行状态，进而调度模拟场景状态，通过显示部件显示动态模拟视景，并通过音效部件、多自由度运动部件输出仿真声音、动态体感等，形成与学员实时交互的模拟驾驶环境；模拟驾驶由起点开始，行至止点结束；过程中， 模拟驾驶至满足预设危险事件的触发条件时，由主控计算机部件进行相应处理；模拟驾驶结束之后，显示部件播放模拟驾驶全程/或重点交通事件过程，播放视角可选择自车视角、 顶俯视角、后上方俯视角等，教员结合回放画面对学员进行安全驾驶知识教育和指导。在模拟驾驶过程中，主控计算机部件连续记录信号采集处理部件输入的模拟驾驶操作信息，以及仿真运算得出的车辆运行姿态信息、当前视景范围内模拟交通场景信息、动态仿真体信息、危险交通事件脚本等，按照预设的评判规则库中的扣分标准进行评判、扣分。评判规则库包括违反交通法规扣分标准、发生碰撞扣分标准、危险驾驶扣分标准，评价结果通过显示部件以屏幕文字形式显示安全驾驶意识水平评价得分、扣分项目等。典型危险状态安全驾驶训练模块见图1、图3，
通过选择输入部件选择模拟驾驶的危险状态类型车轮爆胎、制动失效等，其危险状态与模拟交通场景相匹配，如制动失效状态设置在下坡路段；
通过选择输入部件选择模拟驾驶车辆类型小轿车、小货车；
之后学员通过操控部件进行模拟驾驶，操作信息由信号采集部件采集处理部件经调理后输送至主控计算机部件，由主控计算机部件实时运算车辆运行状态，进而调度模拟场景状态，通过显示部件、音效部件、多自由度运动部件进行输出，形成与学员实时交互的模拟驾驶环境；预设的危险状态发生时，音效部件实施语音提示，指导学员采取正确的应急处置措施，待车辆静止或发生碰撞后模拟驾驶过程结束。模拟驾驶结束之后，显示部件播放模拟驾驶过程，播放视角可选择自车视角、顶俯
5视角、后上方俯视角等，教员结合回放画面对学员进行安全驾驶知识教育和指导。之后，显示部件以屏幕文字形式，介绍该危险状态的危害、易发条件、处置措施等。恶劣天气条件安全驾驶训练模块见图1、图4，
通过选择输入部件选择恶劣天气类型雨天、雾天、雪天、结冰，将恶劣天气叠加到道路交通环境中；
通过选择输入部件选择模拟驾驶的道路类型城市道路、高速公路、普通公路、山区公
路；
通过选择输入部件选择模拟驾驶车辆类型小轿车、小货车；
显示部件以屏幕文字的形式，介绍该恶劣天气下道路通行特点、容易发生的危险、安全驾驶注意事项等；
之后学员通过操控部件进行模拟驾驶，操作信息由信号采集部件采集处理部件经调理后输送至主控计算机部件，由主控计算机部件实时运算车辆运行状态，进而调度模拟场景状态，通过显示部件、音效部件、多自由度运动部件进行输出，形成与学员实时交互的模拟驾驶环境；模拟驾驶由起点开始，行至止点结束；模拟驾驶结束之后，显示部件播放模拟驾驶过程，播放视角可选择自车视角、顶俯视角、后上方俯视角等，教员结合回放画面对学员进行安全驾驶知识教育和指导。安全对比驾驶教育训练见图1、图5，
通过选择输入部件选择安全对比驾驶种类不同速度一制动距离、不同路面条件一制动距离、不同车型一转弯内轮差、不同车型一后视镜视野等，其安全对比驾驶种类与模拟交通场景相匹配，如针对“不同车型一转弯内轮差”，模拟驾驶场景为平坦地面，由交通标线或隔离锥筒构造出弯道；
之后学员通过操控部件进行模拟驾驶，操作信息由信号采集部件采集处理部件经调理后输送至主控计算机部件，由主控计算机部件实时运算车辆运行状态，进而调度模拟场景状态，通过显示部件、音效部件、多自由度运动部件进行输出，形成与学员实时交互的模拟驾驶环境；系统通过屏幕文字、语音提示等方式指示学员分别按照设定的条件进行多次模拟驾驶，并实施指定的操作行为，如紧急制动、转弯、观察后视镜等；
在模拟驾驶过程中，系统自动记录特定指征量制动距离、内轮差、有效视野等，通过显示部件显示历次指征量结果对比，教员结合对比结果对学员进行安全驾驶知识教育和指导。
权利要求
1.一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其技术方案是这样的其包括显示部件、音效部件、操控部件、选择输入部件、信号采集处理部件、主控计算机部件、多自由度运动部件、座舱部件，其特征在于所述主控计算机部件内置有复杂交通环境安全驾驶训练模块、典型危险状态安全驾驶训练模块、恶劣天气条件安全驾驶训练模块、安全对比驾驶训练模块，所述主控计算机部件分别连接所述显示部件、音效部件、多自由度运动部件，操控部件集成于所述座舱部件中，操控部件、选择输入部件连接所述信号采集处理部件，信号采集处理部件连接主控计算机部件。
2.根据权利要求1所述的一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其特征在于所述复杂交通环境安全驾驶训练模块，通过虚拟现实技术构建仿真道路交通环境，包括城市道路、普通公路、高速公路和山区公路等常见道路类型，按照国家标准和规范设计道路元素、标志标线等，并设置仿真交通流，包括机动车、非机动车、行人等，构成复杂交通环境；在道路沿线设置若干日常驾驶中经常发生的危险交通事件，如行人横穿道路、前方出租车急停车、自行车拐入机动车道等，学员完成模拟驾驶训练后，系统对学员进行安全驾驶意识水平评价。
3.根据权利要求1所述的一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其特征在于所述典型危险状态安全驾驶训练模块，在模拟交通场景中，设置突然发生的紧急情况。
4.根据权利要求1所述的一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其特征在于所述恶劣天气条件安全驾驶训练模块，模拟雨、雾、雪、冰等典型恶劣天气，将恶劣天气叠加到道路交通环境中。
5.根据权利要求1所述的一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其特征在于所述安全对比驾驶训练模块，指示驾驶人在不同速度下实施紧急制动、在不同干湿路面条件下实施紧急制动、驾驶不同长度车辆转弯、观察不同车型后视镜有效视野等，对比不同速度下制动距离、不同路面条件下制动距离、不同车型转弯内轮差、不同车型后视镜视野等。
6.根据权利要求2所述的一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其特征在于所述安全驾驶意识水平评价，具体为针对驾驶人在执行所述复杂交通环境安全驾驶训练模块的过程中，由计算机系统自动检测、记录驾驶人的驾驶操控动作、车辆行驶状态、交通控制元素和周边交通流状态，依据评判规则，对驾驶人的安全驾驶度进行考核，包括是否符合交通规则要求、是否发生交通事故、是否存在安全隐患，给出本次模拟驾驶的评价结果。
全文摘要
本发明提供一种汽车交通安全模拟驾驶教育训练系统，其使学员在训练基本驾驶技术的基础上，体验日常交通环境中的安全风险，掌握紧急状态下的处置技能，提高学员的安全驾驶意识。其包括显示部件、音效部件、操控部件、选择输入部件、信号采集处理部件、主控计算机部件、座舱部件、多自由度运动部件，其特征在于主控计算机部件内置有复杂交通环境安全驾驶训练模块、典型危险状态安全驾驶训练模块、恶劣天气条件安全驾驶训练模块、安全对比驾驶训练模块，主控计算机部件分别连接所述显示部件、音效部件、多自由度运动部件，操控部件集成于所述座舱部件中，操控部件、选择输入部件连接所述信号采集处理部件，信号采集处理部件连接主控计算机部件。
文档编号G09B9/05GK102184659SQ20111015392
公开日2011年9月14日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者刘东波, 尤志栋, 王长君, 高岩 申请人:公安部交通管理科学研究所