互动型汽车驾驶模拟器的电子控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种互动型汽车驾驶模拟器的电子控制系统及方法，其中系统包括：主控板，用于获取驾驶员的操纵数据，并对操作数据进行处理，生成控制信号，并通过第一接口电路将控制信号传送给主控计算机，并由主控计算机根据控制信号，对模拟器视景系统中汽车的动态状态和位置进行控制；力反馈板，通过第二接口电路与主控板连接，用于获取方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号及电机控制信号，并通过第二接口电路传送给主控板，并由主控板再传送给主控计算机，由主控计算机根据模拟信号和电机控制信号对方向盘及电机进行控制。本发明专利技术的方案可以使模拟器的模拟功能更强大。

Electronic control system and method for interactive automobile driving simulator

The invention provides an electronic control system and method for interactive automobile driving simulator, the system includes a main control board, used to obtain the driver's manipulation of data, and the data processing operation, generates a control signal, and through the first interface circuit of the control signal is transmitted to the host computer, and by the main control computer according to the control signal control, dynamic state and the position of the vehicle simulator visual scene system; force feedback plate, connected by second interface circuit and the main control board, the steering torque for the steering angle of the steering wheel, get the analog signals and the motor control signal, and transmitted to the main control through the second interface circuit board, and then transmitted to the main control computer by the main control board, by the main control computer according to the control of the steering wheel and the motor and the motor control signal of analog signal. The scheme of the invention can make the simulation function of the simulator more powerful.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车驾驶模拟器的控制技术，特别是指一种互动型汽车驾驶模拟器的 电子控制系统及方法。
技术介绍
汽车驾驶模拟器是一种能正确模拟汽车的驾驶操纵动作，获得实车驾驶感觉的仿 真系统。目前的汽车驾驶模拟器集合了传感器、计算机三维实时动画、计算机接口、人工智 能、数据通信、网络、多媒体等多种先进技术，主要用于驾驶员的培训，也可以对微观交通进 行仿真，对汽车的控制特性进行研究。汽车驾驶模拟器具有安全性高、再现性好的特点。利 用驾驶模拟器来进行研究和训练，可方便地模拟各种道路环境、天气状况，分析汽车的技术 性能指标，从而可以节省大量的自然资源，具有很高的经济价值。在汽车驾驶模拟器中，传感控制系统的性能直接影响到整个汽车驾驶模拟系统的 交互性和实时性，是衡量汽车驾驶模拟器实用性能的重要指标。传感控制系统主要由各种 传感器、数据采集和处理系统、以及接口电路等组成。其中，数据采集和处理系统是整个传 感控制系统的核心。目前，很多汽车驾驶模拟器采用数据采集卡实现操纵数据的采集，这种 基于数据采集卡的数据采集和处理系统成本相对较高，采集模拟量时不是很稳定，必须在 仿真程序中采用专门的算法对模拟量进行处理，同时接口的数量也很有限，这为后续的开 发带来了一些困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种互动型汽车驾驶模拟器的电子控制系统及 方法，以使模拟器的模拟功能更强大，具有更逼真的模拟实车环境，降低生产成本低，提高 产品的成品率，使维修更方便，学员更容易在模拟学习中掌握实际驾驶中的感觉。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种互动型汽车驾驶模拟器的电子控 制系统，包括主控板，用于获取驾驶员的操纵数据，并对所述操作数据进行处理，生成控制信 号，并通过第一接口电路将所述控制信号传送给主控计算机，并由所述主控计算机根据所 述控制信号，对所述模拟器视景系统中汽车的动态状态和位置进行控制；力反馈板，通过第二接口电路与所述主控板连接，用于获取方向盘的转向角度、转 向力矩的模拟信号及电机控制信号，并通过所述第二接口电路传送给所述主控板，并由所 述主控板再传送给所述主控计算机，由所述主控计算机根据所述模拟信号和电机控制信号 对方向盘及电机进行控制。其中，所述主控板包括三踏板电路，用于采集驾驶员的刹车踏板、油门踏板、离合踏板操纵数据；可编程控制器CPLD，用于采集驾驶员的点火、组合开关、变速器、安全带及手制动 的操纵数据，并进行仪表显示控制；主控处理器，与所述三踏板电路和CPLD连接，用于获取所述操纵数据，并对所述 操纵数据进行处理，生成控制信号，并通过所述主控处理器上的所述第一接口电路将所述 控制信号传送给主控计算机。其中，所述主控板还包括电源管理电路，分别与所述CPLD和所述主控处理器连接，用于提供电压和电流；档位变速器电路，与所述CPLD连接，用于实时采集换档位置数据，并将所述换档 位置数据传送至所述CPLD，由所述CPLD再传送至所述主控处理器；组合开关电路，与所述CPLD连接，用于采集实车组合开关以及点火开关的操作数 据，并传送至所述CPLD，由所述CPLD再传送至所述主控处理器；仪表驱动电路，与所述CPLD连接，用于对LED背光灯和仪表进行控制。其中，所述三踏板电路采用非接触式直线位移传感器；所述档位变速器电路采用 红外对射管传感器。其中，所述档位变速器电路采用8对红外对射管确定档位位置，其中，在变速箱中 每个档位上变速杆位置两侧设置一对红外对射管，其中一只红外对射管负责红外线发射， 另一只负责红外线接收。其中，所述第一接口电路为RS422接口电路。其中，所述力反馈板包括编码器信号采集电路，用于采集方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号；电机驱动-H桥电路，用于输出电机控制信号；力反馈处理器，分别与所述编码器信号采集电路和所述电机驱动-H桥电路连接， 并通过所述第二接口电路与所述主控板连接，用于获取所述编码器信号采集电路采集的方 向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号和所述电机驱动-H桥电路采集的电机控制信号，并 通过所述第二接口电路传送给所述主控板。其中，所述力反馈板还包括电源模块，与所述力反馈处理器连接，用于提供电压和电流；电流检测电路，与所述力反馈处理器连接，用于对所述力反馈处理器进行电流检 测，将电压信号转换为频率信号。其中，所述编码器信号采集电路采用A/D采样，用运算放大器LM358放大信号。其中，所述第二接口电路为RS232接口电路。其中，所述三踏板电路包括连接器，连接到传感器；所述连接器具有第一引脚、第二引脚和第三引脚，其中， 第一引脚与第一电容器连接，所述第一电容器的另一端接地并与一集成运算放大器的端连 接；所述连接器的第二引脚与第一电阻连接；所述连接器的第三引脚接地；第二电容器的一端接电源，另一端接地；所述第一电容器对传感器电源进行滤波， 所述第二电容器对所述连接器传输过来的信号进行滤波；二极管的一端接地，另一端接电源；所述第一电阻的另一端与运算放大器的正极连接，该运算放大器的负极与该运算 放大器的输出端连接，该运算放大器的输出端与第二电阻连接；所述第一电阻、所述二极管 限制电压输入范围；第三电容器与运算放大器连接，为所述运算放大器的电源进行滤波；第二电阻还与第三电阻连接、第三电阻的另一端接地；所述第二电阻和所述第三电阻组成分压电路，对输入到ADC器器件的电压降幅；所述第二电阻还与所述ADC器件连接；第四电容器与所述ADC器件连接，对ADC输入信号进行滤波。本专利技术的实施例还提供一种互动型汽车驾驶模拟器的电子控制方法，应用于互动 型汽车驾驶模拟器的电子控制系统，所述系统包括主控板和力反馈板，所述方法包括所述主控板获取驾驶员的操纵数据，并对所述操作数据进行处理，生成控制信 号；所述主控板通过第一接口电路将所述控制信号传送给主控计算机，并由所述主控 计算机根据所述控制信号，对所述模拟器视景系统中汽车的动态状态和位置进行控制；所述力反馈板获取方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号及电机控制信号；所述力反馈板通过所述第二接口电路传送给所述主控板，并由所述主控板再传送 给所述主控计算机，由所述主控计算机根据所述模拟信号和电机控制信号对方向盘及电机 进行控制。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下上述方案通过主控板根据驾驶员的操纵数据生成控制信号，并传送给主控计算 机，并由所述主控计算机根据所述控制信号，对所述模拟器视景系统中汽车的动态状态和 位置进行控制；以及力反馈板获取方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号及电机控制信 号并传送给所述主控板，并由所述主控板再传送给所述主控计算机，由所述主控计算机根 据所述模拟信号和电机控制信号对方向盘及电机进行控制，可以使模拟器的模拟功能更强 大，具有更逼真的模拟实车环境，降低生产成本低，提高产品的成品率，使维修更方便，学员 更容易在模拟学习中掌握实际驾驶中的感觉。附图说明图1为本专利技术的互动型汽车驾驶模拟器的电子控制系统结构框图； 图2为图1所示系统中的主控板的组成框图； 图3为汽车驾驶模拟器主要的控制框图； 图4为红外档位检测板原理框图； 图5为主控板的功能原理框图； 图6为图1所示系统中的力反馈板的组成框图； 图7为力反馈板的具体实施例结构图； 图8为本专利技术的电子控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互动型汽车驾驶模拟器的电子控制系统，其特征在于，包括：主控板，用于获取驾驶员的操纵数据，并对所述操作数据进行处理，生成控制信号，并通过第一接口电路将所述控制信号传送给主控计算机，并由所述主控计算机根据所述控制信号，对所述模拟器视景系统中汽车的动态状态和位置进行控制；力反馈板，通过第二接口电路与所述主控板连接，用于获取方向盘的转向角度、转向力矩的模拟信号及电机控制信号，并通过所述第二接口电路传送给所述主控板，并由所述主控板再传送给所述主控计算机，由所述主控计算机根据所述模拟信号和电机控制信号对方向盘及电机进行控制。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：于晓辉，
申请(专利权)人：北京宣爱智能模拟技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11