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驾驶模拟综合实验平台:小天地里的大道路

谈及“驾驶模拟”,你脑海中会浮现怎样的场景?也许是PS4的手柄连接的游戏屏,也许是学车时的驾驶模拟器……而在新萄京娱乐手机版的一间四壁漆黑的实验室里,有一个更高级的“驾驶模拟器”。


走进这间实验室,人们可能会感到震惊:一辆硕大的“汽车”被置之高台,仪表盘、方向盘、脚踏板一应俱全。五块直面汽车的巨大屏幕透露出玄机——这是一套全尺寸仿真的驾驶模拟综合实验平台。当然,这样一个真实尺寸的驾驶模拟器远非仅仅用于驾驶体验。通过对不同模拟系统的设置和车辆动力学上的参数调整,这个驾驶模拟综合实验平台可以模拟出多样的道路环境和车型,使得实验者能够在较为稳定和绝对安全的条件下收集驾驶相关数据并用于实验研究。作为一个基础实验平台,它可以为汽车智能安全技术、先进汽车设计技术、交通安全与事故再现以及驾驶员行为科学等活跃研究方向提供重要的研究平台,为这些新技术的研发提供强有力的支持。这一平台目前除了科研工作之外,也承接新萄京娱乐手机版开设的一些基础课程组织的实验室参观探访,在教学和科普方面同样发挥着重要作用。


该驾驶模拟试验台由视觉仿真系统、听觉仿真系统、中央控制系统等部分组成,可以实时再现实际交通环境视景、交互驾驶员运动感觉和操作感觉,由此模拟人-车-路-环境系统,为驾驶者带来全方位、多视角、通感官的“实况”体验。其中,视觉仿真系统主要由前后共5块屏幕来实现,可模拟的汽车前向视野角度约为200°,后向视野角度约为50°,可以充分模拟真实驾驶操作环境;而听觉仿真系统、中央控制系统和成熟的终端执行设备,也为再现驾驶环境提供了基础。


据实验室管理员李清坤介绍,目前国际上拥有类似大型驾驶模拟试验台的,有日本丰田汽车公司、美国爱荷华州立大学、奔驰汽车公司、日本东京大学、日产汽车公司等企业和高校。就国内而言,新萄京娱乐手机版这个平台是最先进的之一,一个重要原因是它设有6根由电机控制的主缸,可以进行汽车x、y、z、pitch、roll、yaw 6个自由度的运动仿真。6根主缸的伸缩能够控制平台的3个平移自由度和3个转动自由度,使得驾驶员能够在更多的维度上体验驾驶模拟,从而提高了该平台的驾驶模拟真实性。简言之,如果将游戏中的驾驶模拟比作2D电影,那目前这套驾驶模拟综合实验平台就能给带给人6D的驾驶体验。


清华大学于2009年引进了这套驾驶模拟平台。多年来,随着时代和技术的进步,清华师生也在持续根据实验需求对其进行更新和开发,不断加入了部分自主研发的硬件和软件的设计,用以在个性化的实验中实现一些特定的功能和目的。


清华大学研究人员对驾驶模拟实验平台的“副本开发”增强了系统的可延展性,使得能够模拟的场景和车型更显多样。通过动力学参数调整,它可以模拟轿车、卡车、SUV等不同车型,还能呈现城市道路、高速公路等不同路况,再现白天、夜间、雨、雾等行路环境,拓展了技术开发的测试环境。


另一个“副本升级”的例子体现在对驾驶人的数据收集和分析。辅以眼动仪、肌电、脑电设备等设备,研究人员可以进行驾驶员驾驶行为机理的研究。中央控制系统的一块小小的屏幕之上,驾驶员的年龄、面部状态、是否吸烟、甚至是表情都一一显示。或蹙眉,或咧嘴,或耷眼,或敛唇……在实验者的尝试下,他的表情被判断以neutral(中性)、surprise(惊讶)、happy(高兴)、fear(害怕)、disgust(厌恶)、sad(悲伤)等情绪特点。电影中对人脸进行智能分析的情节,在这间实验室里得以“震撼”展现。


在我国汽车产业、尤其是自动驾驶技术迅速发展的今天,汽车驾驶模拟试验台大有用武之地。例如在人机共驾的相关研究中,研究人员能够利用驾驶模拟平台对驾驶员操作与自动驾驶系统操作的权重进行动态分配。而这仅仅是其用途的一个小小例子。可以期待的是,从这个小房间里的仿真道路,将会延伸出一条汽车产业未来发展的坦途。

 (转载自 清华映像)