本发明涉及模拟驾驶技术领域，尤其是涉及一种模拟驾驶训练方法、装置及模拟驾驶系统。
背景技术
目前，随着生活水平的提高，私家车越来越普遍，驾照也几乎成为了人们必备的证件。采用模拟驾驶系统进行驾驶练习方便快捷，可以大大提高学习效率。现有的驾驶环境模拟方式真实感较差，用户体验较低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模拟驾驶训练方法、装置及模拟驾驶系统，以增强模拟驾驶过程中的真实感，提高用户体验。
第一方面，本发明实施例提供了一种模拟驾驶训练方法，该方法应用于模拟驾驶系统；该方法包括：接收用户的指令；该指令包括训练模式；根据训练模式，生成第一投影画面，以模拟真实驾驶场景；根据用户在训练过程中产生的传感数据，生成第二投影画面，以实现训练反馈。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述第一投影画面包括第一交通密度信息、第一天气信息及第一道路状况信息；上述第二投影画面包括第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述根据训练模式，生成第一投影画面的步骤包括：根据训练模式，确定第一交通密度信息、第一天气信息及第一道路状况信息；根据第一交通密度信息、第一天气信息及第一道路状况信息，采用虚拟现实技术生成第一投影画面。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述根据用户在训练过程中产生的传感数据，生成第二投影画面的步骤包括：根据传感数据及预先建立的汽车动力学模型，确定练习动作对应的车辆运行状态；车辆运行状态包括启动、加速、减速、转弯、后退或刹车；根据车辆运行状态，确定第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息；根据第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息，采用虚拟现实技术第二投影画面。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述传感数据包括离合踏板数据、油门踏板数据、刹车踏板数据、方向盘数据及操纵杆数据中的一种或多种。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：根据传感数据及训练模式，对用户的训练过程评估分数。
第二方面，本发明实施例还提供一种模拟驾驶训练装置，该装置设置于模拟驾驶系统；该装置包括：命令接收模块，用于接收用户的指令；该指令包括训练模式；第一投影画面生成模块，用于根据训练模式，生成第一投影画面，以模拟真实驾驶场景；第二投影画面生成模块，根据用户在训练过程中产生的传感数据，生成第二投影画面，以实现训练反馈。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，上述第一投影画面包括第一交通密度信息、第一天气信息及第一道路状况信息；上述第二投影画面包括第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，上述第二投影画面生成模块还用于：根据传感数据及预先建立的汽车动力学模型，确定练习动作对应的车辆运行状态；车辆运行状态包括启动、加速、减速、转弯、后退或刹车；根据车辆运行状态，确定第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息；根据第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息，采用虚拟现实技术生成第二投影画面。
第三方面，本发明实施例还提供一种模拟驾驶系统，包括图形处理器、投影设备及实车本体；上述装置设置于图形处理器中。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供了一种模拟驾驶训练方法、装置及模拟驾驶系统；接收用户的指令后，根据训练模式，生成第一投影画面，从而模拟真实驾驶场景；根据用户在训练过程中产生的传感数据，生成第二投影画面，从而实现训练反馈；该方式增强了模拟驾驶真实感，提高了用户体验。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种模拟驾驶训练方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种模拟驾驶训练方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种模拟驾驶训练装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种模拟驾驶系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种模拟驾驶器内部结构的相对位置示意图；
图6为本发明实施例提供的一种用户使用app与模拟系统交互方式的流程图；
图7为本发明实施例提供的一种盒子的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，现有的模拟驾驶训练方式真实感较差，从而导致用户体验较低，基于此，本发明实施例提供了一种模拟驾驶训练方法、装置及模拟驾驶系统，可以应用于模拟驾驶及其他模拟学习情境中。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种模拟驾驶训练方法进行详细介绍。
参见图1所示的一种模拟驾驶训练方法的流程图，该方法应用于模拟驾驶系统；该方法包括以下步骤：
步骤s100，接收用户的指令；该指令包括训练模式。
上述用户指令可以通过按键输入，也可以为语音指令或者通过移动终端(移动电话，平板电脑等)传输的无线信号；同时，模拟驾驶系统需要配备相应的输入按键、语音识别模块或无线接收信号。该指令可以包括训练模式，如高速路段行驶，室内路段行驶，倒车入库等模式；还可以包括用户的个人信息等，以使将本次训练的数据记录在该用户的训练记录中。
步骤s102，根据训练模式，生成第一投影画面，以模拟真实驾驶场景。
根据接收到的训练模式，可以调用预先存储的对应的图像或影像；该图像或影像能够反映驾驶过程中的环境参数，如交通密度、天气情况及道路情况；也可以根据该训练模式对应的场景确定某几个环境参数，随机确定其他环境参数，结合现实虚拟技术生成第一投影画面，来模拟真实驾驶场景。
步骤s104，根据用户在训练过程中产生的传感数据，生成第二投影画面，以实现训练反馈。
在模拟驾驶过程中，用户根据训练内容操作模拟驾驶系统中的真车的各个部分，如离合踏板、油门踏板、刹车踏板、方向盘及操纵杆等；设置于相应部位的传感器采集传感数据；接收到传感数据后，根据预先建立的汽车动力学模型及传感数据，可以分析得到当前车辆的运行状态；该运行状态可以包括启动、加速、减速、转弯、后退或刹车等；如用户踩下了刹车踏板，根据根据刹车踏板数据的数据，利用汽车动力学模型计算刹车的速度，生成模拟减速并刹车的影像，使得用户体验到真实的驾驶车辆的感觉。
本发明实施例提供了一种模拟驾驶训练方法；接收用户的指令后，根据训练模式，生成第一投影画面，从而模拟真实驾驶场景；根据用户在训练过程中产生的传感数据，生成第二投影画面，从而实现训练反馈；该方式增强了模拟驾驶真实感，提高了用户体验。
本发明实施例还提供了另一种模拟驾驶训练方法，该方法在图1所示的方法的基础上实现，其流程图如图2所示；该方法包括以下步骤：
步骤s200，接收用户的指令；该指令包括训练模式。
步骤s202，根据训练模式，确定第一交通密度信息、第一天气信息及第一道路状况信息；该训练模式可以确定其中的道路状况信息，而交通密度信息及天气信息随机确定；该训练模式也可以更为细化，如雨天高速路段行驶或拥挤时段室内行车等，将几种环境参数同时确定。
步骤s204，根据第一交通密度信息、第一天气信息及第一道路状况信息，采用虚拟现实技术生成第一投影画面；具体地，该第一投影画面包括第一交通密度信息、第一天气信息及第一道路状况信息；采用虚拟现实技术生成第一投影画面的具体包括以下步骤：
(1)使用地图编辑软件在开源地图上添加地图标签，并存储为相应的元数据，例如，绿草、树木、门店、广告牌、对面来车等；
(2)使用地图编辑软件在开源地图上采用节点坐标和法线绘制交通道路，并存储为相应的元数据；
(3)使用地图编辑软件编辑节点坐标和法线来控制所有元数据的展示位置以及变化趋势，并存储为相应的逻辑关系数据，例如，让对面来车驶来并最终消失，就可以根据该车在画面上显示的效果，针对对面来车的元数据建立对应的逻辑关系，根据该关系调节元数据对应于时间的改变值，就会生成呈现对面来车驶来并最终消失的画面。
(4)元数据及逻辑关系数据存储于地图数据库并上传至后台数据库，调取后台数据库中的地图数据，根据场景要求读取地图数据中的元数据和相应的逻辑关系数据，从而展现特定场景的虚拟现实交通环境。
步骤s206，根据传感数据及预先建立的汽车动力学模型，确定练习动作对应的车辆运行状态；车辆运行状态包括启动、加速、减速、转弯、后退或刹车；上述传感数据包括离合踏板数据、油门踏板数据、刹车踏板数据、方向盘数据及操纵杆数据中的一种或多种。
步骤s208，根据车辆运行状态，确定第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息；
步骤s210，根据第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息，采用虚拟现实技术生成第二投影画面；具体地，上述第二投影画面包括第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息；第二投影画面的生成方式与上述第一投影画面的生成方式相似，区别在于在生成逻辑关系的时候，需要考虑到车辆的运行状态，根据车辆的运行状态，如刹车速度，转弯角度等，对画面元素的元数据建立逻辑关系，从而生成与用户操作对应的投影画面，以使用户感受到真实的驾车体验。
此外，为了对用户的训练效果进行评估，从而督促用户进行训练。还可以根据传感数据及训练模式，对用户的训练过程评估分数，并把该分数及误操作显示给客户。
该模拟驾驶的训练方法可以根据用户的操作生成对应的投影画面，并及时反馈练车数据，使用户在训练过车中有更加真实的体验，大大缩短了学员学会驾驶技能的时间。
对应于上述实施例，本发明实施例还提供一种模拟驾驶训练装置，其结构示意图如图3所示；该装置设置于模拟驾驶系统；该装置包括：命令接收模块300，用于接收用户的指令；该指令包括训练模式；第一投影画面生成模块302，用于根据训练模式，生成第一投影画面，以模拟真实驾驶场景；第二投影画面生成模块304，根据用户在训练过程中产生的传感数据，生成第二投影画面，以实现训练反馈。
具体地，上述第一投影画面包括第一交通密度信息、第一天气信息及第一道路状况信息；上述第二投影画面包括第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息。
上述第二投影画面生成模块还用于：根据传感数据及预先建立的汽车动力学模型，确定练习动作对应的车辆运行状态；车辆运行状态包括启动、加速、减速、转弯、后退或刹车；根据车辆运行状态，确定第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息；根据第二交通密度信息、第二天气信息及第二道路状况信息，采用虚拟现实技术第二投影画面。
本发明实施例提供的一种模拟驾驶训练装置，与上述实施例提供的一种模拟驾驶训练方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供一种模拟驾驶系统，其结构示意图如图4所示，包括图形处理器40、投影设备41及实车本体42；上述装置设置于图形处理器中。
上述实车本体可以由与实际车辆功能、触感类似的机械装置和外壳组装而成，也可以由实际的车辆改造而成，根据目标功能，保留离合踏板、油门踏板、刹车踏板、方向盘及操纵杆等部分中的几种或全部；对应地，设置于车身本体内的传感器包括离合踏板传感器、油门踏板传感器、刹车踏板传感器、方向盘传感器及操纵杆传感器的几种或全部；则用户在训练过程中产生的传感数据可以包含离合踏板数据、油门踏板数据、刹车踏板数据、方向盘数据及操纵杆数据。
上述实车本体内部还可以设置实车数据采集设备(即上述离合踏板、油门踏板、刹车踏板及方向盘等的传感器)，实车数据汇总盒子、中央控制台(其内部嵌入了用户操作界面，也称为中控台)；上述图形处理器(也称为图形工作站)也可以设置在实车本体内部；其中投影设备包括前投影，后投影，左投影，右投影，该投影设备可以为四个投影仪及对应的幕布，也可以仅仅为投影仪，上述投影可以显示在实车本体前后左右的挡风玻璃上。上述系统的内部结构的相对位置示意图如图5所示。
上述图形工作站为核心部分；该图形工作站可以结合现实虚拟技术输出真实交通环境的影像，对微观交通信息(相当于上述环境参数)进行配置，从而构建较为真实的虚拟环境。微观交通信息包括交通密度、天气情况、道路状况等。通过对微观交通信息的设置，并结合视觉辅助功能输出包含街道上特定元素的影像，以使投影设备显示微观交通仿真系统的微观交通流仿真结果，从而实现基于微观交通流模型下的驾驶模拟综合仿真；还可以根据根据传感数据及用户选择的训练模式，确定车身本体的运行状态，输出该运行状态对应的第二投影画面，以达到较为真实的驾车感觉。
上述投影设备接收图形工作站输出的画面，将输出用户驾驶过程中的后面画面于后投影，用户可以在实车的后视镜观察后投影的画面。输出前、左、右三个方向的画面于前、左、右三个投影。左右投影画面的左右用于帮助用户更好的判断车体位置；其中，投影设备及投影幕布的数量及位置可以根据根据现实效果进行调整，如仅在左、右、后三个方向设置投影幕布，或在车体正上方设置投影幕布等；此外，还可以将投影画面投射在车窗上，以投影设备包括第一投影仪、第二投影仪、第三投影仪及第四投影仪为例：第一投影仪将投影画面投射在车身本体的前挡风玻璃上；第二投影仪将投影画面投射在车身本体的一侧的侧门玻璃上；第三投影仪将投影画面投射在车身本体的另一侧的侧门玻璃上；第四投影仪将投影画面投射在车身本体的后挡风玻璃上；进一步地，还可以根据预设的显示效果，将投影画面投射在左右两个后视镜上，或者选取投影幕布、车窗及后视镜中的几种进行组合，分别投影相应的投影画面，以达到较好的显示效果。
上述中控台通过网络与图形工作站的服务器程序通讯；该中控台设置有显示屏；该显示屏用于显示训练模式，还可以用于显示相关信息，显示的功能菜单可以包括练习指定项目、查看练习数据、重连、暂停、下一练习等，以供用户进行选择。中控台还设置有无线传输模块；无线传输模块用于接收用户通过移动终端发送的指令。因此，用户也可以通过app(application应用程序)与车体内的中控台进行交互，如下订单进行某些训练模式的联系，实现定制驾驶练习课程、难度等级、交换练习课程历史数据等。当图形处理器根据传感数据及投影画面判断用户操作出现错误，如车辆压线、操作顺序错误等，将该信息发送至中控台；app与中控台交互实现方式流程图如图6所示；出现错误时，中控台读取当前时刻的订单表及练习表，判断是否存在订单下的联系；当系统中没有订单的时候，则对该错误数据不进行处理；当系统中存在订单的时候，将该操作的分数同步到对应的练习表中，对错误操作进行截图；该截图可以通过预先设置在投影设备上的摄像头实现；将该截图发送至该订单对应的账户，若上传成功，则将该截图标记为已上传，并保存后台返回的返回路径；若上传失败，则记录截图的本地路径；最终把上述用户的错误信息保存到数据库。
上述盒子可以包括usb(universalserialbus通用串行总线)接口，接口转换芯片、主控芯片及传感器数据接口；其中传感器数据接口的类型及数量可根据实车内部传感器的类型及数量确定；以包括usb接口，接口转换芯片、主控芯片及三种传感器接口芯片的盒子为例，其中接口转换芯片型号为ft232rl，主控芯片为单片机，型号为at90can128，三种传感器接口芯片的型号分别为atecc508a、dac8550、tja051，其结构示意图如图7所示，atecc508a芯片主要与刹车及离合的传感器连接，dac8550芯片主要与档位及扭矩的传感器连接，tja051芯片主要用于can传输，与油门、方向盘、指示灯等的传感器连接；其中，盒子通过usb接口与图形工作站连接。盒子用于采集用户在训练过程中产生的数据；实车内部传感器通过can(controllerareanetwork，控制器局域网络)总线将原始的传感信号(如：油门、刹车、离合、档位、方向盘等部分的传感数据)传递给盒子；盒子将传感数据汇总处理，采用串口通信方式，传递给图形工作站的汽车硬件处理服务器。
本发明实施例所提供的模拟驾驶训练方法、装置以及模拟驾驶系统的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和/或装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。