[发明专利]面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统

说明书

本发明公开了一种面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统，该系统主要包括发送自动驾驶转角信号的上位机，用作转向机构控制信号的来源；转角微控制器，用于解析所述上位机发送的自动驾驶转角信号并控制转向机构的运动；双电机转向机构，主要用于驱动方向盘进行转动；仪表盘，主要用于显示车速、发动机转速和所述上位机发出的接管信号。该转向系统可以配合驾驶模拟器、硬件在环等设备，对人机共驾系统进行前期开发、测评及验证，打破实车实际道路实验的场景限制，降低实车实际道路实验的成本及危险性，并且所述转向系统能够对驾驶员进行人机共驾培训，更有助于今后人机共驾型自动驾驶车辆的研发、推广与使用。

技术领域

本发明属于驾驶模拟器领域，具体涉及一种面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统。

背景技术

人机共驾是自动驾驶发展的必经阶段，也将是目前自动驾驶长期处于的阶段。人机共享型自动驾驶系统是当前产学研界关注的焦点。人机共享型自动驾驶(以下简称人机共驾)是指驾驶员与智能系统同时共享对车辆的控制权，共同完成特定的驾驶任务，并且人机共驾系统在遇到超出自身驾驶能力范围的场景时，需要具备控制权切换，进而使人类驾驶员完成驾驶接管的能力。在完全实现自动驾驶前，人机共驾能够减轻驾驶员的工作负担，弥补人在驾驶过程中易疲劳、易误判等不足，增强驾驶员的操作能力，提升车辆行驶的安全性。

在开发及测评人机共驾系统的过程中，实车实验成本高昂，部署困难。在实际道路上的实车实验将对周围交通参与者造成安全隐患，若发生事故，后果难以承担。而驾驶模拟器则能在不同的时间点完全复现同一实验场景，且不会对任何交通参与者产生安全隐患，因此，基于驾驶模拟器在虚拟场景下进行人机共驾系统开发将大大降低实验成本，消除安全隐患。

在人机共驾过程中，要求驾驶员与自动驾驶系统实时在环。方向盘需根据自动驾驶转角进行随动，以告知驾驶员车辆当前的转向状态；且遇到自动驾驶系统无法处理的场景时，控制权需切换至人类驾驶员以进行接管。目前具备自动驾驶接管此类功能的实车较少，且安全性有待提高。而市面上的驾驶模拟器则不具备方向盘随自动驾驶转角转动的功能和接管功能，因此，无法提供高拟真的人机共驾体验，无法开展人机共驾实验，进而无法在更安全的环境下开发及测评人机共驾系统，这也制约了人机共驾系统的发展。

发明内容

为解决前述问题，使驾驶模拟器具备人机共驾功能，更好的开发与测评人机共驾系统，本发明提供了一种面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统，该系统主要包括发送自动驾驶转角信号的上位机，用作转向机构控制信号的来源；转角微控制器，用于解析所述上位机发送的自动驾驶转角信号并控制转向机构的运动；双电机转向机构，用于驱动方向盘进行转动；仪表盘，用于显示车速、发动机转速和所述上位机发出的接管信号。

所述仪表盘包括仪表盘盘面，用于显示车速、发动机转速和挡位等信息；接管请求指示灯，用于显示所述上位机根据自动驾驶情况发出的接管请求，需要驾驶员进行接管时，接管请求指示灯亮以提示驾驶员进行手动接管。

所述双电机转向机构包括电容式方向盘，可根据驾驶员的双手在方向盘上的位置情况，显示不同的握持状态；转向助力电机，用于模拟车辆转向过程中的转向助力，时刻与转向轴连接；转角控制电机，用于接收所述上位机发出的自动驾驶转角信号，驱动所述电容式方向盘进行角度跟随；离合器，用于结合或分离所述转角控制电机与转向轴，当转角控制电机与转向轴结合时，自动驾驶系统可对所述电容式方向盘进行控制，进行自动驾驶，当转角控制电机与转向轴分离时，只能通过驾驶员对所述电容式方向盘进行手动控制，进行手动驾驶；转向轴及连接部件，用于连接所述转向助力电机、转角控制电机、离合器和电容式方向盘。

本发明所提供的面向人机共驾测评的驾驶模拟器双电机高拟真转向系统具有自动驾驶、接管、手动驾驶和自动驾驶恢复四种模式。

所述自动驾驶模式是指所述离合器将转角控制电机与转向轴连接，对转向轴进行驱动，进而带动所述电容式方向盘跟随上位机发送的自动驾驶转角进行转动，实现自动驾驶。因此，自动驾驶时，转向轴受力情况为：