專利名稱：在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車駕駛模擬器領(lǐng)域，特別是指一種在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子 控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車越來(lái)越多的進(jìn)入人們的生活，學(xué)習(xí)汽車駕駛的人日益增多。新學(xué)員在學(xué) 習(xí)駕駛的過(guò)程中，由于對(duì)汽車駕駛的認(rèn)識(shí)處于陌生狀態(tài)，如此一來(lái)對(duì)車輛的破壞性很大，對(duì) 學(xué)員和旁人的人身安全也構(gòu)成了威脅。為此，人們研發(fā)了汽車駕駛模擬器，使學(xué)員利用汽車 駕駛模擬器熟悉對(duì)汽車的操作，這樣可以減少學(xué)員對(duì)車輛的破壞，降低了訓(xùn)練成本，減少了 對(duì)道路空間的占用，同時(shí)也確保了學(xué)員和旁人的人身安全。但是現(xiàn)有技術(shù)尚未有電控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在線汽車駕駛培訓(xùn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng) 及方法，為網(wǎng)絡(luò)在線互動(dòng)型汽車駕駛培訓(xùn)提供了有利支持，該電控系統(tǒng)使得汽車模擬器具 有逼真的模擬實(shí)車環(huán)境，使得在模擬學(xué)習(xí)中更容易掌握實(shí)際駕駛中的感覺(jué)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供技術(shù)方案如下一方面，提供一種在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，包括中央控制器，用于將通過(guò)傳感器采集的汽車駕駛模擬器的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)， 并將所述數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。其中，所述中央控制器還用于接收并執(zhí)行計(jì)算機(jī)下發(fā)的操作指令。其中，所述電子控制系統(tǒng)還包括方向盤力反饋控制裝置，所述中央控制器具體用于將獲取的方向盤角度數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，接收計(jì)算機(jī)下 發(fā)的方向盤電機(jī)控制指令，并將所述方向盤電機(jī)控制指令轉(zhuǎn)發(fā)至所述方向盤力反饋控制裝 置；所述方向盤力反饋控制裝置用于接收所述中央控制器發(fā)出方向盤電機(jī)控制指令， 并實(shí)現(xiàn)方向盤的力反饋效果。其中，所述電子控制系統(tǒng)還包括控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線收發(fā)裝置，用于實(shí)現(xiàn)所述中央控制器與一個(gè)以上控制器局域 網(wǎng)絡(luò)總線設(shè)備的通信。其中，所述中央控制器包括主控板模塊，用于進(jìn)行三踏板模擬/數(shù)字采樣、檔位板檔位信號(hào)采樣、方向盤角度 采樣、按鍵檢測(cè)、組合開(kāi)關(guān)檢測(cè)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。其中，所述主控板模塊包括模擬/數(shù)字采集子模塊，用于進(jìn)行三踏板傳感器信號(hào)的采集、方向盤旋轉(zhuǎn)的角度、 方向的采集；
輸入/輸出信號(hào)采集子模塊，用于進(jìn)行組合開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、檔位及手剎操作的采集。其中，所述電子控制系統(tǒng)還包括三踏板模塊，用于采集汽車駕駛模擬器中三踏板的離合、油門和剎車信號(hào)；檔位板模塊，用于采集汽車駕駛模擬器中的檔位變速信號(hào)；方向盤采集模塊，用于采集方向盤旋轉(zhuǎn)的角度和方向；安全帶和手剎模塊，用于采集安全帶和手剎動(dòng)作信號(hào)；組合開(kāi)關(guān)及點(diǎn)火開(kāi)關(guān)模塊，用于采集組合開(kāi)關(guān)和打火開(kāi)關(guān)信號(hào)。其中，所述電子控制系統(tǒng)還包括電源模塊，用于為所述主控板模塊及所述方向盤力反饋控制裝置供電；USB模塊，用于為所述主控板模塊和計(jì)算機(jī)之間提供通信接口。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制方法，應(yīng)用于上 述電子控制系統(tǒng)中，包括中央控制器將通過(guò)傳感器采集的汽車駕駛模擬器的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)；所述中央控制器將所述數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。其中所述方法還包括所述中央控制器將獲取的方向盤角度數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，接收計(jì)算機(jī)下發(fā)的方向 盤電機(jī)控制指令，并將所述方向盤電機(jī)控制指令轉(zhuǎn)發(fā)至方向盤力反饋控制裝置，以使所述 方向盤力反饋控制裝置實(shí)現(xiàn)方向盤的力反饋效果。本發(fā)明的實(shí)施例具有以下有益效果上述方案中，提供了一種用于汽車駕駛模擬器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的在線互動(dòng)汽車駕駛 模擬器的電子控制系統(tǒng)及方法，該電子控制系統(tǒng)通過(guò)中央控制器連接汽車駕駛模擬器上的 各個(gè)傳感器，能夠?qū)崟r(shí)的采集學(xué)員的操作動(dòng)作，發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并能夠通過(guò)與計(jì)算機(jī)通 信，響應(yīng)計(jì)算機(jī)相應(yīng)的操作要求。本發(fā)明的技術(shù)方案適用于互動(dòng)型汽車駕駛模擬器、非互動(dòng) 型汽車駕駛模擬器、便攜式互動(dòng)型汽車駕駛模擬器以及游戲方向盤模擬器，讓汽車模擬環(huán) 境更加真實(shí)、逼真，使學(xué)員在家就能感受駕駛實(shí)車的感覺(jué)，使得網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)駕駛成為可能。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制方法的流程示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的主控板模塊的接口示意圖；圖如和圖4b為本發(fā)明實(shí)施例的主控板模塊的功能框圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的三踏板模塊的實(shí)現(xiàn)電路示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的變速器的實(shí)現(xiàn)電路示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的變速器按鍵板電路示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的方向盤采集模塊的實(shí)現(xiàn)電路示意圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例的組合開(kāi)關(guān)的實(shí)現(xiàn)電路示意圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例的按鍵電路示意圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例的LED指示燈電路示意圖12為本發(fā)明實(shí)施例的CAN總線的電路示意圖；圖13為本發(fā)明實(shí)施例的電機(jī)控制電路示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的實(shí)施例要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合 附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)及方法，為網(wǎng) 絡(luò)在線互動(dòng)型汽車駕駛培訓(xùn)提供了有利支持，該電控系統(tǒng)使得汽車模擬器具有逼真的模擬 實(shí)車環(huán)境，使得在模擬學(xué)習(xí)中更容易掌握實(shí)際駕駛中的感覺(jué)。圖1為本發(fā)明的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制方法的流程示意圖，如圖1 所示，本實(shí)施例包括步驟101 中央控制器將通過(guò)傳感器采集的汽車駕駛模擬器的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù) 據(jù)；步驟102 中央控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。中央控制器還將獲取的方向盤角度數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，接收計(jì)算機(jī)下發(fā)的方向盤 電機(jī)控制指令，并將方向盤電機(jī)控制指令轉(zhuǎn)發(fā)至方向盤力反饋控制裝置，以使方向盤力反 饋控制裝置實(shí)現(xiàn)方向盤的力反饋效果。圖2為本發(fā)明的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖，如 圖2所示，本實(shí)施例的電子控制系統(tǒng)包括中央控制器、三踏板傳感器、檔位板傳感 器、方向盤角度傳感器、安全帶手剎傳感器、組合開(kāi)關(guān)傳感器、方向盤力反饋控制裝置、 CAN (Control IerAreaNe twork，控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線收發(fā)裝置、電源裝置。整個(gè)電子控制 系統(tǒng)采用USB2. 0接口和計(jì)算機(jī)通訊，通過(guò)連接駕駛模擬器上的各個(gè)傳感器，實(shí)時(shí)采集模擬 器駕駛?cè)藛T操作動(dòng)作，并通過(guò)USB接口發(fā)送到計(jì)算機(jī)處理，計(jì)算機(jī)將這些數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視 景模擬軟件完成實(shí)時(shí)互動(dòng)訓(xùn)練。其中，中央控制器包括主控板模塊，電子控制系統(tǒng)還包括三踏板模塊、檔位板模 塊、方向盤采集模塊、安全帶和手剎模塊、組合開(kāi)關(guān)及點(diǎn)火開(kāi)關(guān)模塊、電源模塊和USB模塊。中央控制器和各個(gè)傳感器電路連接，實(shí)時(shí)采集各個(gè)傳感器信號(hào)，通過(guò)USB接口電 路和計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換，使得計(jì)算機(jī)汽車模擬訓(xùn)練軟件系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)完成實(shí)時(shí)互 動(dòng)。方向盤力反饋控制裝置采集到的方向盤角度信號(hào)通過(guò)中央控制器USB接口電路和計(jì)算 機(jī)汽車模擬訓(xùn)練軟件系統(tǒng)完成信息交換。計(jì)算機(jī)汽車模擬訓(xùn)練軟件系統(tǒng)通過(guò)USB接口發(fā) 送指令到中央控制器，中央控制器發(fā)出方向盤電機(jī)控制指令，實(shí)現(xiàn)方向盤的力反饋效果，達(dá) 到方向盤的實(shí)車模擬效果。中央控制器的CAN總線接口和CAN總線收發(fā)裝置連接。CAN總 線接口電路可以同時(shí)連接多個(gè)CAN總線設(shè)備，中央控制器的CAN總線接口，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)把多個(gè) CAN總線子設(shè)備通信數(shù)據(jù)，通過(guò)USB接口和計(jì)算機(jī)汽車模擬訓(xùn)練軟件系統(tǒng)完成互動(dòng)控制。如 圖12所示為CAN總線的電路示意圖。下面對(duì)電子控制系統(tǒng)中各個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)做進(jìn)一步的介紹1、主控板模塊主控板模塊是整個(gè)電子控制系統(tǒng)的核心，其功能涵蓋了三踏板A/D(模擬/數(shù) 字)采樣、檔位板檔位信號(hào)采樣、方向盤角度采樣、按鍵檢測(cè)、組合開(kāi)關(guān)檢測(cè)、LED(LightEmitting Diode，發(fā)光二極管)指示燈、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等部分。 本實(shí)施例中，主控板模塊CPU采用STMicroelectronics公司STM32F103XR8， STM32F103系列32位閃存微控制器基于突破性的ARM Cortex_M3內(nèi)核，最高72MHz工作頻 率，這是一款專為嵌入式應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的內(nèi)核。STM32F系列產(chǎn)品得益于Cortex-M3在架構(gòu)上 進(jìn)行的多項(xiàng)改進(jìn)，包括提升性能的同時(shí)又提高了代碼密度的Thumb-2指令集，大幅度提高 的中斷響應(yīng)，而且所有新功能都同時(shí)具有業(yè)界最優(yōu)的功耗水平。STM32F103XR8是32bit基 于ARM核心的帶64K字節(jié)閃存Λ0Κ RAM的微控制器，接口包括USB、CAN,6個(gè)定時(shí)器、2個(gè) ADC(Analog-to-Digital Converter，模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換器)、6 個(gè)通信接口。
下表所示為STM32F103芯片的IO信號(hào)定義
權(quán)利要求
1.一種在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，其特征在于，包括中央控制器，用于將通過(guò)傳感器采集的汽車駕駛模擬器的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，并將 所述數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述中央控制器還用于接收并執(zhí)行計(jì)算機(jī)下發(fā)的操作指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述電子控制系統(tǒng)還包括方向盤力反饋控制裝置，所述中央控制器具體用于將獲取的方向盤角度數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，接收計(jì)算機(jī)下發(fā)的 方向盤電機(jī)控制指令，并將所述方向盤電機(jī)控制指令轉(zhuǎn)發(fā)至所述方向盤力反饋控制裝置；所述方向盤力反饋控制裝置用于接收所述中央控制器發(fā)出的方向盤電機(jī)控制指令，并 實(shí)現(xiàn)方向盤的力反饋效果。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述電子控制系統(tǒng)還包括控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線收發(fā)裝置，用于實(shí)現(xiàn)所述中央控制器與一個(gè)以上控制器局域網(wǎng)絡(luò) 總線設(shè)備的通信。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述中央控制器包括主控板模塊，用于進(jìn)行三踏板模擬/數(shù)字采樣、檔位板檔位信號(hào)采樣、方向盤角度采 樣、按鍵檢測(cè)、組合開(kāi)關(guān)檢測(cè)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述主控板模塊包括模擬/數(shù)字采集子模塊，用于進(jìn)行三踏板傳感器信號(hào)的采集、方向盤旋轉(zhuǎn)的角度、方向 的采集；輸入/輸出信號(hào)采集子模塊，用于進(jìn)行組合開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、檔位及手剎操作的采集。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述電子控制系統(tǒng)還包括三踏板模塊，用于采集汽車駕駛模擬器中三踏板的離合、油門和剎車信號(hào)； 檔位板模塊，用于采集汽車駕駛模擬器中的檔位變速信號(hào)； 方向盤采集模塊，用于采集方向盤旋轉(zhuǎn)的角度和方向； 安全帶和手剎模塊，用于采集安全帶和手剎動(dòng)作信號(hào)； 組合開(kāi)關(guān)及點(diǎn)火開(kāi)關(guān)模塊，用于采集組合開(kāi)關(guān)和打火開(kāi)關(guān)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述電子控制系統(tǒng)還包括電源模塊，用于為所述主控板模塊及所述方向盤力反饋控制裝置供電； USB模塊，用于為所述主控板模塊和計(jì)算機(jī)之間提供通信接口。
9.一種在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所 述的電子控制系統(tǒng)中，其特征在于，包括中央控制器將通過(guò)傳感器采集的汽車駕駛模擬器的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)； 所述中央控制器將所述數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制方法，其特征在于，所 述方法還包括所述中央控制器將獲取的方向盤角度數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)，接收計(jì)算機(jī)下發(fā)的方向盤電 機(jī)控制指令，并將所述方向盤電機(jī)控制指令轉(zhuǎn)發(fā)至方向盤力反饋控制裝置，以使所述方向 盤力反饋控制裝置實(shí)現(xiàn)方向盤的力反饋效果。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)及方法，屬于汽車駕駛模擬器領(lǐng)域。其中，該在線互動(dòng)汽車駕駛模擬器的電子控制系統(tǒng)包括中央控制器，用于將通過(guò)傳感器采集的汽車駕駛模擬器的動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。本發(fā)明實(shí)施例為網(wǎng)絡(luò)在線互動(dòng)型汽車駕駛培訓(xùn)提供了有利支持。本發(fā)明的技術(shù)方案適用于互動(dòng)型汽車駕駛模擬器、非互動(dòng)型汽車駕駛模擬器、便攜式互動(dòng)型汽車駕駛模擬器、游戲方向盤模擬器。
文檔編號(hào)G09B9/05GK102129797SQ201110041758
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者于曉輝 申請(qǐng)人:北京宣愛(ài)智能模擬技術(shù)有限公司