[发明专利]一种随动视景汽车驾驶模拟器滞后综合校正方法

说明书

本发明提供一种随动视景汽车驾驶模拟器滞后综合校正方法，属于驾驶模拟器领域。包括汽车状态采集模块、汽车状态估计模块、集成校正模块，实时采集汽车动力学模型计算出的汽车状态，经过去除噪声处理得到汽车运动的瞬时低频数据，根据每个执行系统的滞后时间确定预测方法模块计算的最长时刻，经过计算得到未来时刻的汽车状态时间序列，为模拟器每个执行系统选取对应不同时刻点的汽车状态。本发明避免单一系统、单一信号独立校正引起物理量的重复计算及视觉、听觉、触觉和体感不协调现象的发生，提高了模拟器的驾驶舒适性，保证了不同系统响应的一致性。

技术领域

本发明属于驾驶模拟器应用技术领域，具体涉及一种随动视景汽车驾驶模拟器滞后综合校正方法。

背景技术

随动视景汽车驾驶模拟器已经成为汽车底盘开发、先进车载电控系统验证、驾驶员行为特性研究、智能汽车控制逻辑验证、网联汽车开发及智能道路设计的必备工具。应用汽车驾驶模拟器参与汽车产品开发可以实现更安全，更高效，更经济的开发过程。

随动视景汽车驾驶模拟器是一类驾驶员在环的虚拟仿真环境，通过数字化方法构建虚拟驾驶环境、汽车响应以重构实现拟真实化的驾驶情景。随动视景汽车驾驶模拟器的工作过程是：通过驾驶舱系统实时采集驾驶员操作真实油门踏板、制动踏板、中央制动器、档位、转向盘的信号并发送至汽车动力学求解器，动力学求解器根据接收到的驾驶员操作信号，由动力学模型计算出对应的汽车响应分别发送至视景系统、运动系统、声响系统和驾驶舱系统。视景系统根据汽车的位置和角度更新场景数据，实现驾驶员从视觉上感受到汽车的运动。运动系统根据汽车的线加速度和角速度信息，通过运动平台的运动，实现驾驶员从体感上感受到汽车的运动。驾驶舱系统根据汽车的转向盘力矩、仪表车速、仪表发动机转速，通过仪表及转向力感，从触感和视觉上感受到汽车的运动。声响系统根据汽车的发动机转速和油门开度，通过声音模拟，从听觉上感受发动机的运动。

但是由于汽车驾驶模拟器执行系统的响应滞后，驾驶员操作汽车时，期望的汽车运动与通过视景系统、运动系统、声响系统及驾驶舱系统感受到的汽车运动产生差异，造成驾驶眩晕，引起驾驶慌乱。具体是指视景系统响应滞后和仪表响应滞后影响驾驶员的操作判断；运动系统响应滞后影响驾驶员的体感判断；声响系统响应滞后影响驾驶员的听觉判断；驾驶舱系统转向盘力感响应滞后影响驾驶员的路感判断；同时由于汽车驾驶模拟器执行系统滞后时间不同，引起响应不同步，造成驾驶员眩晕，具体是指体感、视觉、听觉及触感响应的不一致，引起驾驶眩晕，影响驾驶舒适性。

针对模拟器的滞后校正问题，国内外学者进行了一定研究。Mcfarland提出了一种校正模拟器滞后环节的经验方法，采用当前时刻状态与前三个时刻状态导数的权重代数和对滞后的状态进行补偿。G.L.Ricard等使用了传统的解决滞后问题的方法，采用运动状态导数与时间序列乘积的方式对模拟器滞后问题进行了研究。哈尔滨工业大学的王春光采用将Mcfarland方法与卡尔曼滤波的反演矩阵算法结合在一起，对模拟器滞后问题进行了研究。

分析现有模拟器的滞后校正技术，发现现有的校正技术有以下考虑不完善的问题：一：现有模拟器校正技术只是从信号处理的角度对滞后问题进行研究，单个信号独立校正，没有考虑信号的物理含义及信号之间的联系，而汽车的运动是六向耦合的空间运动，例如，汽车的侧向运动与横摆运动同时产生，因而，对汽车纵向、侧向、垂向、俯仰、侧倾、横摆运动的预测应联合求解；二：现有的模拟器滞后校正技术都是对单个执行系统独立校正，没有考虑视景系统、运动系统、声响系统、驾驶舱系统由于滞后时间的不同而造成驾驶员通过不同感官感受到的车辆响应不一致问题，但模拟器是一个整体的虚拟驾驶环境，需要考虑不同系统的响应同步。

发明内容

本发明提供一种随动视景汽车驾驶模拟器滞后综合校正方法，以解决汽车驾驶模拟器执行系统响应滞后问题，提高汽车模拟器的驾驶逼真度，改善模拟器的驾驶舒适性。