车辆驾驶模拟器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于驾驶模拟器的可重新配置的硬件接口，它使用了一个现场可编程门阵列（５０８）以接口驾驶控制器和装置。此现场可编程门阵列（５０８）位于驾驶模拟器的计算机系统（５０１）的输入／输出与驾驶模拟器的车辆驾驶室（５０９）之间。这提供了使驾驶模拟器快速适应特定类型的驾驶室（５０９）和控制器的便利，同时也提供了其他的功能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及车辆模拟器，具体涉及车辆控制，仪器和电子设备之间接口的方法和装置，和车辆模拟软件相关的系统，例如车辆模拟软件的运行基础。
技术介绍
提供了高真实的驾驶经验的车辆驾驶模拟器，变得越来越容易提供。先进的模拟器一般应用了模拟控制程序，在主机上加载并且运行。主机驱使的图像引擎相应于来自主机系统的控制输入生成实时的图像。可以将这些图像投影到屏幕上，为了产生提供高现实的驾驶经验的虚拟现实，可以提供90度到360度之间的视角。为了使模拟尽可能的真实，模拟器可以利用真实产品车辆的驾驶室。当驾驶员操纵驾驶室里的控制器时，控制输入与主控制程序接口。可以通过驾驶室里的高保真音响系统和使驾驶员受力的运动系统进一步加强现实感，所有的情况都与投影出的外部环境，路况和驾驶员输入相符合。高端产品的驾驶模拟器甚至可以生成适合成像路面的轮胎噪音。购买驾驶模拟器的人一般拿它做一个或几个用处。例如，可以用它训练半卡车(semi-truck)驾驶员，可以用它训练警察高速追车技术，或者可以用来增强紧急车辆驾驶员的安全技术。为了增强消化吸收此类特殊应用的驾驶技术，非常希望使用和工作时开的真车一样的驾驶室。这复杂化了模拟器的生产，由于有非常多种可能的驾驶室，都必须与模拟器软件接口。例如，一个公安局可能希望模拟器使用福特Crown Victoria型汽车的驾驶室，另一个希望模拟器使用雪佛莱Lumina型汽车的驾驶室。当政府机构使用时变得更复杂，例如公安局，典型的每2到3年换一次车。而且，卡车驾驶学校希望使用各种卡车的驾驶室以使获得的技能更容易用到实际中。尽管车辆驾驶模拟工业还在初期，但竞争很激烈。模拟器制造者可以通过保持元件库存最小增加利润并且可以通过以最小数目的不同生产线满足最大量的客户的需求。理想的，可以轻易地定制单条基本生产线以满足所有客户的需求。在模拟不同类型的车辆时可以实行软件改变，但是有时软件必须通过硬件接口与每个驾驶室的唯一电子电路相连。单个驾驶室的电子设备的一些不同可能包含1.电压量级；2.输入信号波形要求；3.开关逻辑，例如扣紧时安全带开关是开还是关。4.输入和输出信号的数目；和5.方向盘，刹车踏板，加速踏板，或者换档齿轮上的传感器类型。(即，阻尼电位计、光学编码器、开关，等)当前技术中以多种不同的方法说明了这些差别。附图说明图1到图3表示了现在应用于接口驾驶室到模拟器系统的三种方法，所述模拟器系统有一个显示屏幕101，一个用于投影图像到屏幕101的投影仪和一个模拟器数据处理单元103。第一接口方法由图1表。使用此方法，驾驶室105几乎重新布线以与标准接口单元104连接。此方法的主要优点是在不同的驾驶室中使用不需要改变软件。最大的不利是重新布线过程很贵或者花时间。当需要定制开关和仪表时特别不利。第二方法，如图2所示，给每种驾驶室205设计了唯一的接口电路204，它与有模拟器数据处理单元103的标准驾驶室布线互联。此方法的主要优点是不需要改变模拟器软件或者驾驶室布线。然而此方法也有几个显著的不利之处。不仅驾驶室电路的分析和文档处理需要花费很多时间，而且在设计和定制接口电路时要花时间。而且，当生产有限量定制接口界面时，制造价格相对较高。另一个不利是每次引进不同的车辆驾驶室，需要重新分析驾驶室电路和文档管理并重新设计和生产新的接口电路。另一个模拟器工业常用的方法如图2所示。使用现有的常用电路板和电子模块。这种方法典型的需要改变模拟器软件。此方法的主要优点是需要较少的定制硬件。使用现成可用的电路板和模块，不仅仅减少了设计和制造成本，而且也降低了维护成本。此方法也有很多问题。常用电路板一般很贵并且不容易集成到系统里。也不容易对它们编程。而且，如果重新设计软件，必须替代这些电路板。同样反向工程(即，分析和文档管理)驾驶室电路有关的时间和花费很大。如果需要改变软件，这将增加成本。甚至对于那些太特殊而需要定制设计的接口硬件的驾驶室，该方法也不可能采用。上述的接口选择都不能迅速的并且经济的接口驾驶室到模拟器系统。模拟器用户希望可以定期地改变驾驶室并且希望最小化那些改变带来的非运行时间和成本。尽管图1的接口选择允许迅速交换驾驶室并且最小化实际交换的储备，在驾驶室中提供标准接口的费用是很大的。需要的是减少连接车辆驾驶室到驾驶模拟器的花费，并且这将允许模拟器拥有者比使用当前驾驶室接口更迅速的、更省钱的、对软件改变更小的方式交换其模拟器上的驾驶室。这样的接口将仅仅要求简单的电断开和连接和较小的软件修改，便于交换车辆驾驶室。而且，新接口将便于调试新的模拟器硬件-驾驶室组合。专利技术概述对于本专利技术，驾驶模拟器系统包含模拟器驾驶员坐在里面的车辆驾驶室。系统还包含一个可视显示屏幕，在屏幕上显示了表示实时驾驶环境的图像。此系统还包含至少一个有一个或者多个输入/输出端口的主数据处理计算机或者系统。主机可以驱动其他数据处理元件。图像成像引擎，例如洛克希德马丁Real 3-D Pro，它可以根据主机系统的控制输入在屏幕上生成实时的图像成像。数字信号处理器是另一个这样的元件，它可应用于同步不同系统元件的实时操作。驾驶模拟系统还包含一个主机可执行的驾驶模拟器软件程序。此软件程序设计为识别一组输入信号，这组信号是相应于操作者从驾驶室发出的控制输入的信号。此软件程序也生成了一组输出信号。这些输出信号中的一些应用于控制不同的其他系统元件，其他的被送到车辆驾驶室应用于控制驾驶室设备。本专利技术的中心是现场可编程集成电路的插入，现场可编程集成电路是位于输入/输出端口和车辆驾驶室的电路间的一现场可编程门阵列，或者FPGA。可编程车辆电路应用于将来自驾驶室的电信号转换为计算机和加载的软件可以理解的输入信号，并且也将程序的输出转换为一组驾驶室可以利用的电输入。尽管微处理器或者微控制器可以提供FPGA接口的很多功能，但有某些功能只有FPGA才能提供。例如，FPGA里的电路可以解码光编码器输出。而且，FPGA也可以提供信号调整电路。例如，每个开关输入可以配有一个施密特触发器，当关闭开关时可能产生信号振荡，施密特触发器可以消除这种振荡。在本专利技术的较佳实施例里，希望保护FPGA不受静电放电、感应负载反冲或者配线不当导致高过期望值的电压、接地回路问题，或者将绝缘电路放在车辆驾驶室和FPGA之间时布线的缺陷将导致短路等影响。作为本专利技术的第一较佳实施例，FPGA是RAM-可配置类型的。即，FPGA包含板上的易失存储寄存器，其中可以储存用于配置FPGA的唯一一组数据值。此配置数据可以储存于非易失性媒体里，例如硬盘驱动器，并且在初始化系统时读入FPGA。多组配置数据，每个对应于不同类型的车辆驾驶室，可以储存于主机硬盘驱动器里的数据文件库里。这样，可以通过给每个新的驾驶室从库里选择合适的数据文件，使新的驾驶室与驾驶模拟器接口。应该理解，其他类型的FPGA，例如那些应用了抗融化技术的，也可以应用于本专利技术。然而，使用可再次编程的FPGA有肯定的优点。当修改或者更新配置数据时，由于不需要替换芯片，调试很简单。而且，不同类的车辆驾驶室可以配置单个可再次编程FPGA。作为可替换的本专利技术的第二具体实施例，FPGA和相关的接口电路位于单个电路板上。FPGA和特定驾驶室接口所需的任何特殊的元件被包装成一个单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆驾驶模拟器，其特征在于包含：至少一个计算机系统，所述计算机系统至少有一个输入／输出端口；一个可以在所述计算机系统上执行的驾驶模拟软件程序，所述软件程序识别一组标准输入信号，至少一个所述输入信号相应于一个特定的操作者启动的控制 动作，所述软件程序也生成一组标准输出信号，至少一个所述输出信号相应于一个特定的车辆操作参数，所述标准输入信号可以被所述输入／输出端口接收，并且所述标准输出信号可以从所述输入／输出端口发送；一个有电路的车辆驾驶室，所述电路包含多个控制器， 至少一个所述控制器提供了相应于操作者启动的控制动作的驾驶室规定的电信号，和多个仪表，至少一个所述仪表需要驾驶室规定的电输入以便其运行；位于所述输入／输出端口和所述车辆驾驶室的电路之间的一个现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ），所述ＦＰＧＡ转换驾 驶室规定的电信号为所述一组标准输入信号，并且还转换所述一组标准输出信号为所述一组驾驶室规定的电输入。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CA克里斯托弗，
申请(专利权)人：ISIM有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]