[发明专利]半实物驾驶疲劳视景仿真系统平台

说明书

技术领域

本发明涉及驾驶视景仿真系统平台。该装置适用于实施驾驶疲劳实验，能够提供真实的驾驶操纵空间和逼真的驾驶环境，实现对反映驾驶疲劳的特征信息的全面检测。

背景技术

驾驶员疲劳驾驶是造成交通死亡事故的重要原因。许多国家的交通事故统计数据均表明，疲劳驾驶所导致的交通事故占人身伤害事故的15％、死亡事故的20％以上，美国、欧洲商业运输车辆事故中20-30％与疲劳因素有关。因此，驾驶疲劳检测研究已成为世界各国交通安全技术研究中重点领域。在实际道路上进行疲劳驾驶实验具有较大的危险性，国内外开展疲劳驾驶实验往往在模拟装置上进行。目前国内外通常在驾驶模拟器上进行疲劳实验，实验过程中利用采集装置对疲劳驾驶的部分信息进行采集。由于应用目的不同，国内外开发了诸多驾驶模拟器。用于车辆本身操纵稳定性、动力性、人机闭环仿真建模等研究的驾驶模拟器功能强大，能够构造非常真实的虚拟驾驶环境，但造价高、系统复杂，如美国依阿华大学建设的高级驾驶模拟器实验室是世界上最先进的驾驶模拟器，能够实现九自由度运动；国内吉林大学建设的驾驶模拟器能够实现六自由度运动，但上述驾驶模拟器存在系统复杂、造价高、只能用于室内模拟实验。用于驾驶培训的驾驶模拟器的结构简单，以与实车类似的驾驶舱或实车驾驶舱为模拟装置，与实际驾驶车辆的环境有一定区别。ZL99214744.1专利以真实汽车为模拟装置，对汽车的内部结构进行改动，以提供相似于真实情况下实际驾驶车辆的环境，但只能用于室内模拟驾驶。对疲劳驾驶的信息的采集包括驾驶操纵行为、生理信息、实验视频图像等，现有文献只涉及以上部分信息，还没有有关疲劳驾驶综合信息采集的论述。

发明内容

针对现有疲劳驾驶实验采用驾驶模拟器，疲劳驾驶实验者的真实感受差，往往采用单一的装置采集疲劳驾驶的部分信息，为了提高疲劳驾驶实验的真实性，全面检测疲劳驾驶的特征信息，本发明提供了一种新型的半实物驾驶疲劳视景仿真系统平台。

本发明由车辆动力学模型、真实车辆、视景仿真系统、驾驶信息采集系统四部分组成，以虚拟现实为基础，采用交互仿真、计算机成像、传感器技术，真实车辆行驶性能正常，具有6自由度高精度数学模型的全面检测驾驶疲劳状态信息的研究平台。

半实物驾驶疲劳视景仿真系统平台利用真实车辆，提供的操纵环境与常规车辆完全一致，真实车辆的性能与同类型的常规车辆一致，可用于室外实验，真实车辆的前轮放置在可自由转动的托盘上，近似模拟实际转向操纵，方便驾驶员的转向操纵。

视景仿真系统包括工作站、视景显示装置，其中视景显示装置包括投影机和投影屏幕，驾驶参数采集子系统中的传感器信号输出至工作站，工作站根据传感器信号解算车辆动力学模型，生成动态驾驶场景，传输至视景显示装置。驾驶场景采用单调驾驶场景，包括单一直线路段，没有其它车辆行人的干扰，易于促使驾驶员进入疲劳状态。

驾驶信息采集系统，设置于真实车辆上，包括采集计算机、驾驶参数采集子系统、视频采集子系统、生理测试子系统，实现对驾驶员驾驶操纵行为、面部表情、身体动作、生理参数等反映驾驶疲劳的特征信息的全面检测。驾驶信息采集系统具有车载电源或室内220V两种供电方式。

驾驶参数采集子系统包括转向盘转角传感器，转角传感器设置于真实车辆的转向盘和转向器之间的转向轴上，用于采集驾驶员的转向操纵信息；包括制动位移传感器，制动位移传感器设置于制动踏板臂上，用于采集驾驶员的制动操纵位移信息；包括离合器位移传感器，离合器位移传感器设置于离合器踏板臂上，用于采集驾驶员的离合器操纵信息；包括制动力传感器，制动力传感器设置在制动踏板上，用于采集驾驶员的制动操纵力信息；利用原车的节气门开度传感器采集驾驶员的油门操纵信息。各传感器的信号输出通过驾驶参数采集装置与采集计算机以及视景仿真系统的工作站相连。

视频采集子系统包括多个摄像头，其中安装于车辆驾驶室左上部指向驾驶员脸部的摄像头采集驾驶员面部图像信息，安装于车辆驾驶室中上部指向车辆前方的摄像头采集车外环境图像信息，安装于车辆驾驶室右上部指向驾驶员的摄像头采集驾驶员的身体动作图像信息，各摄像头的信号输出通过视频采集装置与采集计算机相连。

生理测试子系统，包括脑电、心电、皮肤电、肌电、心率/血容传感器，采集驾驶员的脑电、心电、皮肤电、肌电、心率、血容生理参数，各传感器的信号输出通过生理测试装置与采集计算机相连。