李鵬+湯勇+羊玢

（南京林業(yè)大學(xué)汽車與交通工程學(xué)院，南京 210037）

摘要：本文針對汽車綜合性能試驗在試驗安全性、試驗的可重復(fù)性、試驗設(shè)備等方面存在問題，提出了一種基于汽車駕駛模擬器的車輛性能測試虛擬系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備駕駛模擬、車輛運行狀態(tài)參數(shù)與駕駛員操縱數(shù)據(jù)采集、駕駛員操作規(guī)范性分析、數(shù)據(jù)的時間序列存儲和可視化呈現(xiàn)等功能，可在試驗室內(nèi)完成汽車加速、滑行、制動等整車性能試驗，解決現(xiàn)有實車試驗的瓶頸問題，從而達(dá)到提高實踐教學(xué)效率的目的。

關(guān)鍵詞：汽車駕駛模擬器；車輛性能；虛擬系統(tǒng)；車輛工程

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）26-0243-02

對于普通高校而言，在開展較為專業(yè)的汽車性能試驗時，往往會受到試驗設(shè)備老化、試驗場地不專業(yè)、天氣條件多變等方面的不利影響，導(dǎo)致實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)效果不理想。[1-5]為此，本文提出了一種開展汽車性能試驗教學(xué)的新平臺，即一種基于汽車駕駛模擬器的車輛性能測試虛擬系統(tǒng)。

一、車輛性能測試虛擬系統(tǒng)的功能

基于汽車駕駛模擬器的車輛性能測試虛擬系統(tǒng)具備駕駛模擬、車輛運行狀態(tài)參數(shù)與駕駛員操縱數(shù)據(jù)采集、駕駛員操作規(guī)范性分析、數(shù)據(jù)的時間序列存儲和可視化呈現(xiàn)等功能，可在試驗室內(nèi)完成汽車加速、滑行、制動等整車性能試驗。

（一）駕駛模擬

汽車駕駛模擬器主要由敞開式駕駛室、視景子系統(tǒng)、音響子系統(tǒng)、信號采集與處理單元、各類模型、核心計算單元等六部分組成?？筛鶕?jù)駕駛員的操縱輸入來解算車輛的狀態(tài)參數(shù)，為視景子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)源。

（二）數(shù)據(jù)采集

汽車性能試驗虛擬系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成，汽車駕駛模擬器的核心計算單元作為上位機(jī)，通過局域網(wǎng)實現(xiàn)與下位機(jī)的物理連接，采用UDP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議上位機(jī)與下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換功能。在下位機(jī)上，基于QT-creator開發(fā)平臺實現(xiàn)了車輛運行狀態(tài)參數(shù)與駕駛員操縱數(shù)據(jù)采集、駕駛員操作規(guī)范性分析、數(shù)據(jù)的時間序列存儲和可視化呈現(xiàn)等功能。如圖1所示，是下位機(jī)的人機(jī)交互主界面。

（三）操作規(guī)范性分析

參照GB/T 12534-1990《汽車道路試驗方法通則》等規(guī)范的要求，對駕駛員的操縱進(jìn)行了量化處理，并結(jié)合車輛的性能指標(biāo)，計算了表征操作規(guī)范性的參數(shù)數(shù)值。

通過信息提示欄的提示功能來為駕駛員提供操作指引，進(jìn)而確保操作的規(guī)范性，如圖2所示，在開始加速試驗時，信息提示欄給出的提示是“請開始加速試驗！采用直接檔位，加速至65km/h”。在車輛參數(shù)監(jiān)控與規(guī)范性評價欄中，通過參數(shù)的顏色來區(qū)分不同的評價結(jié)果，當(dāng)參數(shù)顏色為紅色時，說明相應(yīng)的操作不規(guī)范；當(dāng)參數(shù)顏色為藍(lán)色時，則說明操作規(guī)范。

（四）數(shù)據(jù)的時間序列存儲和可視化

如圖1所示，用戶可在下位機(jī)的人機(jī)交互主界面中對試驗的日期和時間進(jìn)行設(shè)置，日期和時間的默認(rèn)值為下位機(jī)系統(tǒng)的相應(yīng)數(shù)值。如圖3所示，在下位機(jī)根目錄下，日期用來創(chuàng)建試驗數(shù)據(jù)保存的一級子目錄，該目錄的格式為“yyyy-mm-dd”，其中y表示年，m表示月，d表示日。以試驗類型來定義數(shù)據(jù)存儲的二級目錄，其格式為“前綴_hhmmrr_試驗編號”，加速試驗、滑行試驗和制動試驗的前綴分別為“ACC”、“GLIDE”、和“BRAKE”。

如圖2所示，基于QWT數(shù)據(jù)庫開發(fā)了用于關(guān)鍵試驗參數(shù)可視化的數(shù)據(jù)顯示欄。該顯示欄采用儀表和曲線兩種形式來顯示速度、距離、加速度等關(guān)鍵參數(shù)，其中儀表用于實時呈現(xiàn)車輛的速度，為駕駛員開展試驗提供速度參考。

二、結(jié)論

在實驗服務(wù)項目方面，首先該系統(tǒng)可為課程《汽車試驗及設(shè)備》中汽車性能有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容的教學(xué)環(huán)節(jié)，提供演示和實踐平臺；其次，服務(wù)于車輛工程專業(yè)的綜合實習(xí)環(huán)節(jié)，完成汽車性能試驗等相關(guān)設(shè)備的認(rèn)知、試驗過程與試驗方法的熟悉，可為學(xué)生的汽車綜合實習(xí)過程提供一個室內(nèi)虛擬系統(tǒng)，保證汽車綜合試驗?zāi)馨踩?、?zhǔn)確、全天候地開展，提高學(xué)生的參與度和實習(xí)效率。

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