骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法与流程

本发明涉及仿真控制领域，尤其涉及骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法。

背景技术：

驾驶者在驾驶摩托车、电动摩托、自行车、飞行摩托等骑乘类设备时，其转向或姿态意图产生后，一种重要的控制方式是通过调整自身重心，利用重心的偏移对骑乘设备进行转向或姿态控制。对此类设备进行仿真时，如果不能模拟这种控制方式，则无法进行逼真的驾驶仿真。在实际仿真过程中，无法直接获得驾驶者转向或姿态控制意图，也难以直接测量其重心变化。

本发明给出了一种骑乘类驾驶仿真设备转向或姿态控制意图的获取方法，利用该方法能够较为准确地获得驾驶者的转向或姿态控制意图，进而为骑乘类设备的操纵仿真计算提供理论基础并可应用于骑乘类驾驶仿真设备、骑乘类互动娱乐设备等相关领域。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对上述驾驶者转向或姿态控制意图获取问题，提出一种骑乘类驾驶仿真设备转向或姿态控制意图的获取方法，实现准确、高效的驾驶控制意图获取和仿真。

骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、转向或姿态控制意图感知设备输出信号采样：按照设定的采样频率逐一读取所述意图感知设备的输出信号；

b、信号预处理：对步骤a获取的采样信号进行滤波、a/d转换及数字滤波处理，得到仿真设备各个部位安装的所述意图感知设备输出信号的精准量，分别记为pl1、pl2....pln，及pr1、pr2....prn，其中，l代表安装在仿真设备左侧意图感知设备，r代表安装在仿真设备右侧意图感知设备，n为意图感知设备的序号；

c、转向或姿态控制意图的特征参量计算：分别计算仿真设备左右两侧表征转向或姿态控制意图的特征参量ql和qr，其中，ql和qr的计算式为：

d、转向或姿态控制量计算：获取转向或姿态控制量c，其中，c＝ql-qr；

e、骑乘类设备状态获取：将所述转向或姿态控制量c代入动力学仿真模型，由所述动力学仿真模型完成本仿真周期结束时所述骑乘类设备状态的计算；

f、是否结束仿真，如没有结束则回到步骤b，进入下一仿真周期，如果仿真结束，退出。

进一步的，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，还包括转向或姿态控制意图感知设备安装步骤：在骑乘类驾驶仿真设备的能够感知驾驶者转向或姿态控制意图的部位安装多个意图感知设备。

进一步的，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，所述能够感知驾驶者意图的部位包括坐垫、脚踏板、握把。

进一步的，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，所述多个意图感知设备沿仿真设备前后中轴线对称安装，即包括左侧意图感知设备和右侧意图感知设备，中轴线两侧的意图感知设备数量相同，位置对称。

进一步的，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，所述转向或姿态控制意图通过重力或压力表征。

进一步的，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，所述意图感知设备包括压力传感器。

进一步的，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，还包括一个零位标定步骤，用于消除安装误差、传感器特性差异带来的零位偏差。

进一步的，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，所述转向或姿态控制量c与仿真设备转向或姿态控制意图的对应关系：

c>0，表示驾驶者意图向左倾斜及转向；

c＝0，表示驾驶者意图保持目前行驶姿态；

c<0，表示驾驶者意图向右倾斜及转向；

|c|，用于描述倾斜转向的程度。

进一步的，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，所述采样频率不低于100hz。

骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取装置，其特征在于，包括以下模块：

转向或姿态控制意图感知设备输出信号采样模块：按照设定的采样频率逐一读取所述意图感知设备的输出信号；

信号预处理模块：对采样模块获得的采样信号进行滤波、a/d转换及数字滤波处理，得到仿真设备各个部位安装的所述意图感知设备输出信号的精准量，分别记为pl1、pl2....pln，及pr1、pr2....prn，其中，l代表安装在仿真设备左侧意图感知设备，r代表安装在仿真设备右侧意图感知设备，n为意图感知设备的序号；

转向或姿态控制意图的特征参量计算模块：分别计算仿真设备左右两侧表征转向或姿态控制意图的特征参量ql和qr，其中，ql和qr的计算式为：

转向或姿态控制量计算模块：获取转向或姿态控制量c，其中，c＝ql-qr；

骑乘类设备状态计算模块：将所述转向或姿态控制量c代入动力学仿真模型，由所述动力学仿真模型完成本仿真周期结束时所述骑乘类设备状态的计算。

本发明的有益效果：本意图获取方法通过对压力值进行精准采样，计算并比较左右侧压力力矩占比系数，实现对驾驶者意图的仿真获取，从而为驾乘设备的仿真运行提供更加真实的体验效果。

附图说明

图1为骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法的程序流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

本实施例中，骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取方法，对骑乘类驾驶仿真设备的坐垫、脚踏板、握把等承受驾驶者重力或压力的部位沿设备前后中轴线对称安装转向或姿态控制意图感知设备，其中轴线两侧的意图感知设备数量相同，位置对称。

将左侧意图感知设备标记为sl1、sl2....sln，右侧意图感知设备标记为sr1、sr2....srn，其中sli与sri可为对称安装的压力传感器。

意图感知设备安装好后，需要经过零位标定，用于消除安装误差、传感器特性差异带来的零位偏差。

对转向或姿态控制意图感知设备输出信号进行采样：其采样频率根据需要进行设定，为满足仿真需要，采样频率应不低于100hz。

设定好采样频率后，由骑乘类驾驶仿真设备的转向或姿态控制意图获取装置的意图感知设备输出信号采样模块按照设定的采样频率逐一读取左右侧意图感知设备的输出信号。

信号预处理模块接收采样模块的采样信号，并进行滤波、a/d转换及数字滤波处理，得到仿真设备各个部位安装的意图感知设备输出信号的精准量，分别记为pl1、pl2....pln，及pr1、pr2....prn，其中，l代表安装在仿真设备左侧意图感知设备，r代表安装在仿真设备右侧意图感知设备，n为意图感知设备的序号。

在本实施例中，意图感知设备输出信号精准量pl1、pl2....pln，及pr1、pr2....prn，分别对应左侧标记为sl1、sl2....sln，右侧标记为sr1、sr2....srn，的意图感知设备。

获得输出信号精准量后，由转向或姿态控制意图获取装置的特征参量计算模块分别计算仿真设备左右两侧表征转向或姿态控制意图的特征参量ql和qr，其中，ql和qr的计算式为

转向或姿态控制意图的特征参量ql和qr分别表征左右侧压力占比系数。

由转向或姿态控制量计算模块根据特征参量ql和qr计算转向或姿态控制量c，其中，该控制量为无量纲的系数，其计算方法为c＝ql-qr；控制量c用来表示驾驶者的驾驶意图。

控制量c与仿真设备转向或姿态控制意图的对应关系：

c>0，表示驾驶者意图向左倾斜及转向；

c＝0，表示驾驶者意图保持目前行驶姿态；

c<0，表示驾驶者意图向右倾斜及转向；

|c|用于描述倾斜转向意图的程度。

骑乘类设备状态获取：骑乘类设备状态计算模块将转向或姿态控制量c传给骑乘类设备的动力学仿真模型，由动力学仿真模型根据上述控制量c与仿真设备转向或姿态控制意图的对应关系完成本仿真周期结束时骑乘类设备状态的计算，所述动力学仿真模型采用bikesim等常用的摩托车、自行车仿真软件。

动力学仿真模型通过控制量c判断驾驶者的驾驶意图，并对驾乘设备按照驾驶者的意图进行左右倾斜、转向等姿态控制，其姿态控制的程度取决于控制量c的绝对值大小，由此实现根据驾驶者驾驶意图控制骑乘类驾驶仿真设备倾斜方向和程度。

仿真周期在动力学仿真模型根据控制量c计算骑乘类设备状态时结束，仿真周期结束后，骑乘类设备根据动力学仿真模型做出骑乘类设备状态调整。

仿真周期结束后，判断是否结束仿真，若继续仿真，信号预处理模块继续对接收的采样信号进行处理，获得意图感知设备输出信号的精准量，再由上述过程所述进行下一周期的仿真；若仿真结束，则退出。

本方案通过对仿真运行过程进行压力或重力的仿真计算，以获取驾驶者的驾驶意图，进而对仿真设备做出姿态控制；其具体运用中心对称式意图感知设备将驾驶者控制意图转化为左右两侧方向上所受的压力值，通过计算该压力值下的压力占比系数特征量，并进一步判断比较左右两侧特征量，从而实现对驾驶者驾驶意图的实时判断和仿真，本发明为驾乘设备的仿真运行提供了更加真实的体验效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书界定。