專利名稱：用于機(jī)動(dòng)車輛模擬駕駛的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于機(jī)動(dòng)車輛模擬駕駛的設(shè)備。該設(shè)備可以設(shè)置以用于駕駛訓(xùn)練目的或用于模擬賽車，例如短程加速賽車或環(huán)道賽車。本發(fā)明將特別針對用于機(jī)動(dòng)汽車模擬駕駛的設(shè)備進(jìn)行描述，但是應(yīng)理解，本發(fā)明可以應(yīng)用于其它類型的車輛，如摩托車、卡車或四輪驅(qū)動(dòng)越野車。
背景技術(shù)：
對于機(jī)動(dòng)車輛駕駛學(xué)習(xí)者的訓(xùn)練，可始于私人場地或公共道路上的實(shí)際車輛中。在任一種情況下，如果控制車輛的人對于如何控制車輛沒有或幾乎沒有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，加之他或她不熟悉所述車輛及其操作特性，那么都會(huì)有安全風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)一步的因素是駕駛學(xué)習(xí)者很可能非常擔(dān)心。如果駕駛訓(xùn)練在公共道路上進(jìn)行，就可能出現(xiàn)其它行駛車輛，因此增加了事故風(fēng)險(xiǎn)。
可選地，駕駛訓(xùn)練可以始于一種車輛模擬設(shè)施中。雖然這是針對于在實(shí)際車輛中開始駕駛訓(xùn)練所帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，但是缺乏使用實(shí)際車輛的真實(shí)感，這可能導(dǎo)致駕駛訓(xùn)練項(xiàng)目的無效。
機(jī)動(dòng)車輛競賽是一種在專用比賽地點(diǎn)進(jìn)行的規(guī)范運(yùn)動(dòng)，通常涉及專門設(shè)計(jì)的具有極高性能的車輛。這也是一種經(jīng)常發(fā)生在街道上的活動(dòng)，有時(shí)合法，而有時(shí)非法，通常由年輕駕駛者參與，特別是短程加速賽車。這些駕駛者經(jīng)常是不熟練的賽車駕駛者，想要測試他們技術(shù)和車輛，通常車輛的動(dòng)力很強(qiáng)，以彼此競賽。顯然，這種由不熟練駕駛者進(jìn)行的街道賽車，對于參與者及其汽車，并且如果進(jìn)行的是非法賽車，則對于無意中進(jìn)入街道賽車區(qū)的其他人，都會(huì)產(chǎn)生缺乏安全的問題。
本發(fā)明希望提供一種設(shè)備，可以設(shè)置用于駕駛訓(xùn)練中機(jī)動(dòng)車輛的模擬駕駛，或用于模擬賽車，如短程加速賽車或環(huán)道賽車，以替代實(shí)際賽車。這種模擬同時(shí)涉及車輛駕駛者和實(shí)際車輛(可為該駕駛者自己的車輛)，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，至少車輛速度處于駕駛者的控制下。在模擬過程中車輛有效地保持靜止，這樣，上面所提到的有關(guān)駕駛訓(xùn)練和街道實(shí)際賽車的安全問題得以解決。由于這種模擬使駕駛者參與到實(shí)際車輛中，而該車輛可以是駕駛者自己的車輛，因此相信駕駛者會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的駕駛訓(xùn)練或賽車模擬是一種有吸引力的、可替代實(shí)際駕駛或賽車的體驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供用于機(jī)動(dòng)車輛模擬駕駛的設(shè)備，所述機(jī)動(dòng)車輛具有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，所述設(shè)備包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)支撐所述機(jī)動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)輪的支撐物，使得當(dāng)所述機(jī)動(dòng)車輛的駕駛者控制所述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，所述機(jī)動(dòng)車輛保持靜止；一個(gè)包括模擬軟件的電腦，用于為所述機(jī)動(dòng)車輛的駕駛者產(chǎn)生虛擬景物影像；和一個(gè)具有一種視屏裝置的視覺顯示系統(tǒng)；其中所述支撐物、電腦和視覺顯示系統(tǒng)被可操作地相互連接，使得當(dāng)所述駕駛者控制所述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，所述模擬軟件在所述視覺顯示系統(tǒng)的視屏裝置上產(chǎn)生虛擬景物影像供駕駛者觀看，所述虛擬景物影像根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度而行進(jìn)；其中用于所述機(jī)動(dòng)車輛的所述設(shè)備的視覺顯示系統(tǒng)的視屏裝置，包括一個(gè)在所述機(jī)動(dòng)車輛前方橫向展開的部分，和分別沿著所述機(jī)動(dòng)車輛兩側(cè)延伸一段距離的部分，其中所述模擬軟件和視覺顯示系統(tǒng)，在所述視屏裝置上為所述駕駛者產(chǎn)生前面和側(cè)面的虛擬景物影像。
本發(fā)明提供一種用于駕駛訓(xùn)練或賽車的安全且高度真實(shí)的環(huán)境。這種真實(shí)感由三個(gè)特征的組合效果而實(shí)現(xiàn)，即，駕駛者“駕駛”真實(shí)的機(jī)動(dòng)車輛(可以是駕駛者自己的車輛)，同時(shí)，顯示在視屏裝置上的虛擬景物影像有效地“環(huán)繞”駕駛者(也就是說，虛擬景物影像在車輛的前面橫向展開并以某種方式沿車輛的側(cè)面延伸)，并且，虛擬景物影像根據(jù)駕駛者對固定車輛的“駕駛”而實(shí)時(shí)地行進(jìn)變化。由于機(jī)動(dòng)車輛在駕駛者“駕駛”它時(shí)保持靜止，因此不會(huì)出現(xiàn)在公共道路上或街道賽車時(shí)出現(xiàn)的安全缺乏問題。
較佳地，所述視覺顯示系統(tǒng)包括三個(gè)投影機(jī)，每個(gè)投影機(jī)將虛擬景物影像投影到視屏裝置上的相應(yīng)部分，以提供完整的并且相對于車輛內(nèi)的駕駛者至少橫跨180度的虛擬景物影像。較佳地，所述屏幕裝置可使虛擬景物影像相對于駕駛者橫跨超過180度，例如，虛擬景物影像可以相對于駕駛者橫跨180度到大約270度之間的任意角度。屏幕部分和投影機(jī)的這種布置增加了通過使用該設(shè)備用于駕駛訓(xùn)練或賽車而提供的真實(shí)感。所述用來產(chǎn)生虛擬景物影像的模擬軟件設(shè)置為，在虛擬現(xiàn)實(shí)中產(chǎn)生的效果與在現(xiàn)實(shí)生活中的道路條件下實(shí)際發(fā)生的結(jié)果相同。
該設(shè)備可以設(shè)置為用于駕駛訓(xùn)練，即，使模擬軟件適應(yīng)于駕駛訓(xùn)練，在這種情況下，該設(shè)備可包括一個(gè)固定到支撐物上適當(dāng)位置的機(jī)動(dòng)車輛，確保當(dāng)該車輛的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)該車輛保持靜止。較佳地，所述支撐物是一個(gè)底盤測力計(jì)。這樣，提供了可有效地用于駕駛訓(xùn)練而仍使用真實(shí)機(jī)動(dòng)車輛的設(shè)備。通過將車輛固定在所述測力計(jì)上，進(jìn)一步提高了安全性。
到目前為止描述的本發(fā)明的設(shè)備，不需包括可探測駕駛者對車輛的操作控制以影響駕駛者訓(xùn)練或模擬賽車進(jìn)程的裝置。然而，該設(shè)備對于駕駛訓(xùn)練仍然有用。因?yàn)轳{駛者能夠?qū)W習(xí)協(xié)調(diào)使用某些控制器(例如，加速器和制動(dòng)器，或離合器和用于手動(dòng)變速汽車的換檔)，而同時(shí)不增加負(fù)擔(dān)來學(xué)習(xí)控制。該設(shè)備也可用于不需涉及控制的賽車模擬，例如，短程加速賽車。不過，較佳地，該設(shè)備將包括用于駕駛訓(xùn)練或模擬賽車的機(jī)動(dòng)車輛的控制的裝置。
因此，較佳地，該設(shè)備包括一個(gè)控制傳感裝置，用于可操作地連接到車輛控制器，以提供駕駛者的操作行為信號(hào)，該操作行為信號(hào)被輸入電腦。對這種控制輸入，電腦可以為該操作行為信號(hào)編程以影響模擬軟件，使得虛擬景物影像的轉(zhuǎn)映與駕駛者的操作行為同步。
較佳地，所述控制傳感裝置包括一對傳感器，每個(gè)傳感器向目標(biāo)發(fā)射信號(hào)并接收從目標(biāo)反射的信號(hào)，用來提供表示傳感器與目標(biāo)之間距離的輸出電信號(hào)。這對傳感器彼此相對安裝，使得用于具有轉(zhuǎn)向輪的車輛時(shí)，每個(gè)傳感器發(fā)射信號(hào)到轉(zhuǎn)向輪上的目標(biāo)位置，這些目標(biāo)位置位于轉(zhuǎn)向輪同側(cè)，且相對于轉(zhuǎn)向輪的中心反向相離。結(jié)合兩個(gè)傳感器的輸出電信號(hào)來得出一個(gè)電信號(hào)，表示轉(zhuǎn)向輪相對于一條穿過其中心且基本上豎直的直線的轉(zhuǎn)動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)幅度，以檢測機(jī)動(dòng)車輛駕駛者的操作行為。這個(gè)表示操作運(yùn)動(dòng)及操作量(隨著操作的變化而變化)的信號(hào)被輸入電腦，模擬軟件以此將虛擬景物影像轉(zhuǎn)映，并與駕駛者的操作行為同步，從而增加在視屏裝置上“環(huán)繞”駕駛者的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的真實(shí)感。較佳地，傳感器為超聲波傳感器，并且其安裝使得轉(zhuǎn)向輪上的目標(biāo)位置沿一條基本上水平的直徑線、相對于轉(zhuǎn)向輪的中心基本上等距相離。
為了確保更高的安全水平，該設(shè)備較佳地包括一個(gè)固定機(jī)構(gòu)，用來將機(jī)動(dòng)車輛固定在適當(dāng)位置，該固定機(jī)構(gòu)包括一個(gè)能夠與機(jī)動(dòng)車輛接合的車輛接合組件，以確保當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)輪在支撐物上旋轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)動(dòng)車輛保持靜止，該支撐物較佳地為利用一個(gè)底盤測力計(jì)。
較佳地，提供一個(gè)具有遠(yuǎn)程操作地點(diǎn)的控制系統(tǒng)，也就是說，操作地點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)輪的支撐物分開，來操作固定機(jī)構(gòu)以移動(dòng)車輛接合組件與機(jī)動(dòng)車輛接合。較佳地還提供一個(gè)視像監(jiān)視系統(tǒng)，用來觀察車輛固定機(jī)構(gòu)以及將該固定機(jī)構(gòu)的視像顯示提供到控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作地點(diǎn)，因而操作員能夠在操作控制系統(tǒng)的同時(shí)監(jiān)視固定機(jī)構(gòu)的車輛接合組件的運(yùn)動(dòng)。由于這樣將車輛接合組件的運(yùn)動(dòng)以及最終將車輛的正確固定直接反饋給操作員，因此增加了該設(shè)備操作的安全性。
所述設(shè)備中包含的遠(yuǎn)程可控的車輛固定機(jī)構(gòu)，除了通過在模擬駕駛過程中確保車輛保持靜止以提供安全之外，還另外提供了一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即只要車輛的驅(qū)動(dòng)輪位于支撐物上就能夠很快地固定車輛，而在模擬駕駛過程結(jié)束后也能夠很快地松開車輛。這樣，使得該設(shè)備具有車輛的高通過能力，特別是在該設(shè)備被設(shè)置作為賽車模擬器的情況下，從而，與使用牽制繩、鏈、帶或類似物件手動(dòng)固定其中車輛的設(shè)備相比，增加了所述設(shè)備的收益性。
用于車輛固定機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)主要可為氣動(dòng)、液壓或電子系統(tǒng)，而所述固定機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)相應(yīng)可操作的致動(dòng)器，例如，分別可為氣動(dòng)沖件、液壓沖件或電子馬達(dá)。通常，該系統(tǒng)可以包括電子組件，例如操作員操作的位置開關(guān)，以及氣動(dòng)或液壓組件。較佳地，該控制系統(tǒng)主要為一個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)，所述車輛固定機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)氣動(dòng)可操作的致動(dòng)器，用來移動(dòng)組件以接合車輛。
優(yōu)選地，所述車輛固定機(jī)構(gòu)，使得車輛接合組件可沿至少兩個(gè)基本垂直的坐標(biāo)軸移動(dòng)，如朝向或離開支撐物的方向和支撐物上車輛的橫向的移動(dòng)。更優(yōu)選地，固定機(jī)構(gòu)使車輛接合組件可沿三個(gè)基本上正交的坐標(biāo)軸移動(dòng)，即沿著支撐物上車輛的橫向，基本上沿著支撐物上車輛的縱向，以及基本上沿著支撐物的法向而朝向和離開車輛方向的移動(dòng)。因此，該機(jī)構(gòu)可以包括一個(gè)致動(dòng)器組件，可通過控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作該組件，以在基本上正交的方向上移動(dòng)車輛接合組件。
固定機(jī)構(gòu)的車輛接合組件需要接合與驅(qū)動(dòng)輪直接連接的車輛結(jié)構(gòu)部件。例如，對于具有剛性軸后輪驅(qū)動(dòng)的車輛，這種結(jié)構(gòu)部件可以是后軸架，或者，如果驅(qū)動(dòng)輪獨(dú)立懸置，這種結(jié)構(gòu)部件可位于直接連接輪轂關(guān)節(jié)組件的位置，例如其上安裝有諸如彈簧或減震器的懸置組件的支架。車輛接合組件接合直接連接到驅(qū)動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)部件，是為了增加安全性，因?yàn)?，如果接合車輛的其它部分，將驅(qū)動(dòng)輪“下拉”到設(shè)備的支撐物上是間接的，即，車輛懸架將會(huì)位于固定機(jī)構(gòu)的車輛接合組件接合車輛的位置與接觸支撐物的車輛部分即驅(qū)動(dòng)輪之間。由于這種車輛的間接固定，可能發(fā)生驅(qū)動(dòng)輪在支撐上的旋轉(zhuǎn)，從而不僅對于車輛固定的穩(wěn)固性而且對于模擬駕駛過程都有負(fù)面影響。
固定機(jī)構(gòu)的車輛接合組件可以接合車輛而不改變車輛。例如，車輛接合組件可以包括一個(gè)鉤形部分用來鉤住車輛的適當(dāng)部分。然而，更常見的是，車輛接合組件將接合車輛專門提供的部件，例如固定到車輛適當(dāng)位置的支架。這種支架例如可為鉤形，安裝在后軸架上(如下文將要描述的)，在這種情況下，車輛接合組件可以為一個(gè)銷(同樣如下文將要描述的)。車輛接合組件的另一個(gè)可能是包括一個(gè)輥軸來接合驅(qū)動(dòng)輪的輪緣內(nèi)部。這樣可能需要車輛驅(qū)動(dòng)輪具有專門提供的輪緣。
如果所述用于模擬駕駛的設(shè)備可理想地適用于盡可能廣的各種車輛，為確保所有車輛安全固定，較佳地，任何要使用所述設(shè)備的車輛，都預(yù)先安裝有一個(gè)或多個(gè)專用支架，以接合固定機(jī)構(gòu)的車輛接合組件。這種支架將根據(jù)不同車輛類型而有所不同，但有一個(gè)共同點(diǎn)是，都具有一種車輛接合組件能夠與其接合的形式。較佳地，固定機(jī)構(gòu)的車輛接合組件是一種銷，而任意提供的支架具有一個(gè)孔或開口用于承接所述銷。
較佳地，本發(fā)明的設(shè)備包括一種被可操作地連接到電腦的電子閱讀器，用于當(dāng)機(jī)動(dòng)車輛靠近所述設(shè)備時(shí)，從機(jī)動(dòng)車輛上遠(yuǎn)程讀取數(shù)據(jù)，電腦以此指示操作員該車輛已被授權(quán)并注冊為可使用所述設(shè)備。
機(jī)動(dòng)車輛的數(shù)據(jù)可以包含在位于機(jī)動(dòng)車輛之內(nèi)或之上的一種條形碼器件或一種遠(yuǎn)程可讀電子存儲(chǔ)器件(例如“智能卡”)中。如果使用條形碼器件，該條形碼器件可以具有一個(gè)膠粘背貼，粘貼在車輛擋風(fēng)玻璃的方便位置，并僅包含授權(quán)該車輛使用所述設(shè)備的數(shù)據(jù)?？蛇x地，可以在機(jī)動(dòng)車輛之內(nèi)或之上提供遠(yuǎn)程可讀電子存儲(chǔ)器件，包含用于電腦識(shí)別該車輛被授權(quán)使用所述設(shè)備的車輛相關(guān)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以及其它數(shù)據(jù)，用于電腦針對該車輛對所述設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)備(例如，對于支撐物是底盤測力計(jì)的情況，調(diào)整測力計(jì)適合該車輛的前后車輪軸距)，和/或用于所述設(shè)置為賽車模擬器的設(shè)備，使視覺顯示系統(tǒng)顯示該車輛以前的比賽成績信息。另一個(gè)可能性是，所述電子閱讀器可被設(shè)置為讀取車輛上的條形碼器件，該條形碼器件提供授權(quán)該車輛使用所述設(shè)備的數(shù)據(jù)，而且也讀取在車輛之內(nèi)或之上的遠(yuǎn)程可讀電子存儲(chǔ)器件，該遠(yuǎn)程可讀電子存儲(chǔ)器件提供數(shù)據(jù)，用于電腦為該車輛類型對所述設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)備，以及用于設(shè)置為賽車模擬器的設(shè)備來顯示該車輛以前的比賽成績信息。
較佳地，對于設(shè)置為賽車模擬器的設(shè)備，電子閱讀器包括發(fā)射器，用來將數(shù)據(jù)發(fā)射到電子存儲(chǔ)器件，該電子存儲(chǔ)器件位于車輛之內(nèi)或之上，并存儲(chǔ)該車輛在模擬賽車中的成績信息，這樣，該電子存儲(chǔ)器件存儲(chǔ)該車輛在多個(gè)模擬比賽中的成績相關(guān)數(shù)據(jù)。
為了更好地理解本發(fā)明并顯示其如何實(shí)現(xiàn)，將僅通過非限制性示例、并參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的模擬駕駛設(shè)備的側(cè)視示意圖。
圖2是示出機(jī)動(dòng)汽車的圖1中所示設(shè)備的等同示意圖。
圖3顯示未示出機(jī)動(dòng)汽車的圖2中所示設(shè)備。
圖4顯示前屏部分升起的圖3中所示設(shè)備。
圖5是未示出機(jī)動(dòng)汽車的圖1中所示設(shè)備的俯視示意圖。
圖6是示出機(jī)動(dòng)汽車的圖1所示設(shè)備的正視示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示意框圖，顯示用于模擬駕駛的設(shè)備的控制和顯示組件的可操作連接。
圖8是圖1所示設(shè)備中用于車輛的固定機(jī)構(gòu)組件的透視示意圖。
圖9是圖8中的固定機(jī)構(gòu)組件的端視示意圖，顯示所示固定機(jī)構(gòu)組件與所示設(shè)備部件以及固定于該設(shè)備上的車輛的連接。
圖10是圖1所示設(shè)備中傳感器的控制傳感裝置的側(cè)視示意圖，所述控制傳感裝置用于檢測機(jī)動(dòng)車輛駕駛者的操作行為。
圖11是圖10中的控制傳感裝置的俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示設(shè)備10，用于模擬駕駛機(jī)動(dòng)汽車12，而機(jī)動(dòng)汽車12保持靜止，設(shè)備10包括一個(gè)底盤測力計(jì)14，汽車12可以通過測力計(jì)14的進(jìn)入坡道16在測力計(jì)14上行駛。底盤測力計(jì)14具有一個(gè)與其相連并承載設(shè)備10其它組件的框架18。這些其它組件包括視屏裝置20的一些部分和視覺顯示系統(tǒng)的投影機(jī)22、24和26。視屏裝置20包括一個(gè)在汽車12前方橫向展開的前屏部分28和分別沿汽車12的兩側(cè)延伸一段距離的側(cè)屏部分30和32(為了清楚，圖1省略了側(cè)屏部分30)。每個(gè)側(cè)屏部分30和32都與前屏部分28成120度角。視覺顯示系統(tǒng)的三個(gè)投影機(jī)22、24和26安裝在框架18上，每個(gè)投影機(jī)用于將虛擬景物影像投影到相應(yīng)的屏幕部分上，也就是說投影機(jī)22投影影像到對面的前屏部分28上，投影機(jī)24投影到對面的側(cè)屏部分32上，而投影機(jī)26(在圖2的視圖中被擋住)投影到對面的側(cè)屏部分30上。投影機(jī)22、24和26可以是松下公司基于數(shù)字光源處理器的PT-DS500E型投影機(jī)(Panasonic DLP(TM)Based Projectors No.PT-DS500E)，以提供高質(zhì)量的廣角鏡頭用于投影到相應(yīng)的屏部分28、30和32。
前屏部分28通過致動(dòng)器36(例如，氣動(dòng)或液壓活塞和氣缸沖件)相對于兩個(gè)側(cè)部結(jié)構(gòu)桿34安裝，致動(dòng)器36的作用是將前屏部分28相對于側(cè)屏部分30和32升起(見圖4)，使得汽車12及其駕駛者在參與完模擬駕駛過程之后，能夠通過底盤測力計(jì)14的出站坡道38離開設(shè)備10。前屏部分28和致動(dòng)器36與結(jié)構(gòu)桿34相連，使得當(dāng)前屏部分28被升起時(shí)，前屏部分28首先移動(dòng)以稍微離開(例如，僅幾毫米)側(cè)屏部分30和32的相鄰邊緣，使得當(dāng)前屏部分28被致動(dòng)器36升起時(shí)，在它與側(cè)屏部分30和32的相鄰邊緣之間出現(xiàn)間隙。
對于用于模擬賽車的設(shè)備10，也可在框架18上安裝另一個(gè)較大的視覺顯示屏40供觀眾觀看模擬競賽。
底盤測力計(jì)14具有一個(gè)平臺(tái)42，還包括輥對44形式的支撐物，用來支撐和旋轉(zhuǎn)接合汽車12的后輪46和前輪47，如同所知的底盤測力計(jì)一樣。汽車12的后輪46是驅(qū)動(dòng)輪而前輪47為轉(zhuǎn)向輪。因此，當(dāng)汽車12的駕駛者操作汽車的控制器件，例如變速桿(如果不是自動(dòng)的)和加速器，使汽車12的驅(qū)動(dòng)輪46高速旋轉(zhuǎn)時(shí)(設(shè)備10可設(shè)置為適用于車輛前輪驅(qū)動(dòng)，或后輪驅(qū)動(dòng)，或前后輪驅(qū)動(dòng)的情況)，提供輥44用來保持汽車12固定。驅(qū)動(dòng)輪46的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)相關(guān)的輥對44，通過輥對44，汽車12的各項(xiàng)性能參數(shù)，如加速度、速度(RPM)、馬力、轉(zhuǎn)矩以及行駛一段設(shè)定距離所需的時(shí)間都能夠進(jìn)行測量。如同所知的底盤測力計(jì)一樣，這些性能參數(shù)的測量可包括改變通過輥對44施加到汽車12的車輪46上的負(fù)載。可調(diào)節(jié)以兼容具有不同前后車輪軸距的不同車輛的適合的底盤測力計(jì)(這種可調(diào)節(jié)能力在圖中未示出)，可從澳大利亞維多利亞3140百合溪谷工業(yè)園的絕妙動(dòng)力(DYNODYNAMICS of industry court，Lilydale)得到。
底盤測力計(jì)14還包括一個(gè)固定機(jī)構(gòu)48(僅在圖1中示意性圖示，且位于后輥對44的輥之間)，一旦汽車12放置到輥對44上時(shí)，用固定機(jī)構(gòu)48將汽車12固定到測力計(jì)14上。下文將參照圖8和圖9對固定機(jī)構(gòu)48及其操作進(jìn)行更詳細(xì)地描述，但是總的來說，固定機(jī)構(gòu)48連接到一個(gè)遠(yuǎn)程可操作的控制系統(tǒng)(在圖1中由參照標(biāo)號(hào)50示意性地表示)并且可調(diào)節(jié)，從而使之將不同型號(hào)和尺寸的車輛固定到輥44上的適當(dāng)位置。固定機(jī)構(gòu)48包括組件，用于接合車輛，如汽車12，并使之保持在適當(dāng)位置。固定機(jī)構(gòu)48是一個(gè)安全部件，以確保當(dāng)汽車12車輪46在輥44上高速行駛時(shí)，汽車12保持靜止。
底盤測力計(jì)14還包括一個(gè)裝置，用來將汽車12的排放氣體轉(zhuǎn)離設(shè)備10的附近。該裝置包括一個(gè)導(dǎo)流板52，用于將汽車12的排放氣體導(dǎo)入吸收管道54內(nèi)。管道54可以包括一個(gè)抽排氣風(fēng)扇或其他裝置(圖1未示出)，用于將排放氣體吸進(jìn)管道54中。導(dǎo)流板52鉸接到測力計(jì)14的平臺(tái)42的56處，并且當(dāng)不使用裝置10時(shí)，向管道54提供蓋子。導(dǎo)流板52通過致動(dòng)器58(可為氣動(dòng)或液壓)繞其鉸接樞紐56旋轉(zhuǎn)，致動(dòng)器58被樞轉(zhuǎn)地連接在導(dǎo)流板52與測力計(jì)14之間。
將用于駕駛教學(xué)或參與模擬短程加速賽車或環(huán)道賽車的汽車12，可包括一個(gè)包含汽車12有關(guān)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程可讀器件，如一種條形碼60和/或一種電子器件62，例如，“智能卡”或其他電子標(biāo)簽類器件，其目的和作用將在下文進(jìn)行更詳細(xì)地說明。一個(gè)閱讀器/發(fā)射器64安裝在框架18上(靠近投影機(jī)22)，用于與條形碼60和/或電子器件62工作/協(xié)同工作。
參照圖7，用于模擬駕駛的設(shè)備10包括電腦66，控制設(shè)備10的各組件，并包含駕駛模擬軟件。閱讀器64(可以與發(fā)射器組合)用來讀取置于汽車12之內(nèi)或之上的遠(yuǎn)程可讀的條形碼器件60和/或電子器件62，并通過數(shù)據(jù)線路68連接到電腦66上。閱讀器64從條形碼60或電子器件62獲取汽車12的相關(guān)數(shù)據(jù)，并將其通過數(shù)據(jù)線路68輸入電腦66。較佳地，發(fā)射器與閱讀器64組合，用于將數(shù)據(jù)從電腦66傳輸至器件62，以更新電子器件62保存的汽車12相關(guān)信息。這些被傳輸?shù)男畔⒖梢允?，例如，在模擬1/4英里短程加速賽車中的汽車性能數(shù)據(jù)。
底盤測力計(jì)14的每對輥44都連接一個(gè)制動(dòng)單元70(如所知的“減速器”-圖7只示意性地圖示出一個(gè)制動(dòng)單元)，如數(shù)據(jù)線路72所示，制動(dòng)單元70被可操作地連接到電腦66(如所知，每個(gè)制動(dòng)單元70應(yīng)連接一個(gè)模擬-數(shù)字接口)。從電腦66到制動(dòng)單元70的數(shù)據(jù)流，通過輥對44來改變施加到汽車12的驅(qū)動(dòng)輪46上的負(fù)載，也有從制動(dòng)單元70反饋到電腦66的數(shù)據(jù)，從中可得出汽車12的相關(guān)性能參數(shù)，如同已知的底盤測力計(jì)一樣。
電腦66還控制用于升起前屏部分28的致動(dòng)器36的操作，并控制用于導(dǎo)流板52的致動(dòng)器58的操作。因此，電腦66的信號(hào)線路74連接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)換器/驅(qū)動(dòng)器76和78，分別操作用于升起前屏部分28沖件36和用于導(dǎo)流板52的致動(dòng)器58。包括至少一個(gè)致動(dòng)器118的固定機(jī)構(gòu)48，由遠(yuǎn)程可操作的控制系統(tǒng)50操作。注意，圖7中的參考標(biāo)號(hào)118只是示意性地表示固定機(jī)構(gòu)48的致動(dòng)器要求，因?yàn)榭砂ǘ鄠€(gè)致動(dòng)器為固定機(jī)構(gòu)48提供一個(gè)移動(dòng)范圍，例如沿三個(gè)正交坐標(biāo)軸移動(dòng)的范圍。在線路79上來自機(jī)構(gòu)48-76的安全互鎖信號(hào)連接到電腦66(例如通過信號(hào)線路74)，以防止測力計(jì)14在車輛12固定到測力計(jì)14上之前工作。另外，電腦66通過信號(hào)線路84控制吹風(fēng)扇80的開關(guān)操作和管道54內(nèi)的抽排氣風(fēng)扇82的操作。吹風(fēng)扇80(在其他圖中未示出)通過側(cè)屏部分30和32(例如，見圖1和2)中的孔86，向汽車12的前方提供冷空氣流。
電腦66還如數(shù)據(jù)線路88所示，為視屏裝置20以及，如果提供了的，屏幕40，操作視覺顯示系統(tǒng)的三個(gè)投影機(jī)22、24和26。電腦66通常還將包括數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，如鍵盤或觸摸屏90，和輸出設(shè)備，如打印機(jī)92。
較佳地，設(shè)備10還包括一個(gè)控制傳感裝置140，例如一對傳感器142和144，用來檢測設(shè)備10上的機(jī)動(dòng)車輛駕駛者的操作行為。控制傳感裝置140較佳地位于測力計(jì)14上并鄰近汽車12的轉(zhuǎn)向輪47，例如在圖2中顯示為鄰近汽車12的左前輪47(注意，控制傳感裝置140在圖2、圖5和圖6中顯示，而圖1、圖3和圖4則為了清楚起見將其省略)。
參照圖10和圖11，控制傳感裝置140包括兩個(gè)超聲波傳感器142和144及支座146。支座146位于測力計(jì)14的平臺(tái)42上，使得安裝其上的兩個(gè)相離的傳感器142和144中的每個(gè)傳感器都發(fā)射超聲波信號(hào)148到轉(zhuǎn)向輪47上的目標(biāo)位置150。目標(biāo)位置150位于轉(zhuǎn)向輪47的同側(cè)，且相對于輪47的中心152反向相離，較佳地，它們沿著基本上水平的直徑線154、并相對于中心152而基本上等距地相離。傳感器142和144接收從目標(biāo)位置150反射的超聲波信號(hào)156，使每個(gè)傳感器都提供一個(gè)輸出電信號(hào)158，表示傳感器142或144與其在轉(zhuǎn)向輪47上的目標(biāo)位置150之間的距離。將這兩個(gè)傳感器142和144的輸出電信號(hào)158通過適合的電路160進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蠛徒Y(jié)合，例如相減，以得到一個(gè)如信號(hào)線路162上的箭頭所指示的電信號(hào)，表示轉(zhuǎn)向輪47相對于穿過轉(zhuǎn)向輪47中心軸152的基本上豎直的直線164的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度(以及駕駛者的操作移動(dòng))，該電信號(hào)被輸入電腦66中。從圖11中可以看出，上面的描述和圖示的兩個(gè)超聲波傳感器142和144相對于轉(zhuǎn)向輪47的位置，在對兩個(gè)電輸出信號(hào)158相減之后，提供一個(gè)輸出信號(hào)162，僅表示車輪47相對于豎直軸164的旋轉(zhuǎn)變化量。通過設(shè)置傳感器142和144與車輪47的輪胎壁相距一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x，能夠得到目標(biāo)位置150，使得測量輪胎軸部分的平均值受輪胎表面的輪胎彎曲、灰塵、凸起標(biāo)記等的影響最小。當(dāng)汽車12在輥44上駕駛時(shí)允許有一些橫向運(yùn)動(dòng)，通過使用兩個(gè)傳感器142和144，這種橫向運(yùn)動(dòng)也可以在輸出電信號(hào)162中進(jìn)行補(bǔ)償。電腦66中的軟件對信號(hào)162進(jìn)行終濾波，以去除任何剩余的抖動(dòng)或其他噪聲。超聲波傳感器142和144可以是“旗幟(BANER)”牌的UGUAGE型傳感器。也可以選擇使用其他類型的傳感器，例如基于激光或無線電波(例如微波)的傳感器。
圖7示出傳感器142和144以及電子處理電路160與電腦66的連接。通過模擬軟件利用操作動(dòng)作在線路162上的信號(hào)，將虛擬景物影像轉(zhuǎn)映到視屏裝置20上(即，將影像轉(zhuǎn)映到所有屏幕部分28、30和32上)，并與駕駛者的操作動(dòng)作同步，從而增加“環(huán)繞的”虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的真實(shí)感。
較佳地，在支座146上對傳感器142和144的安裝為可調(diào)節(jié)安裝，使得傳感器142和144之間的空間能夠改變以適應(yīng)不同尺寸的轉(zhuǎn)向輪47，如同一些機(jī)動(dòng)車輛可能需要的那樣，基于同樣的原因，傳感器142和144的高度也可以相對于測力計(jì)14的平臺(tái)42可調(diào)節(jié)。還是對于包括控制傳感裝置140的設(shè)備10，較佳地，轉(zhuǎn)向輪47并不被支撐在輥44上，因?yàn)檫@樣降低了操作的“自然感覺”。因此輥44的上方可以放置一個(gè)轉(zhuǎn)向輪47可以放置其上的平臺(tái)或旋轉(zhuǎn)平板(未示出)，以向轉(zhuǎn)向輪47提供一個(gè)平面。否則，可以使用一種底盤測力計(jì)14，其中提供的輥44只用于前輪控制機(jī)動(dòng)車輛的后驅(qū)動(dòng)輪46。
所述的控制傳感裝置140，可以遠(yuǎn)程感知操作動(dòng)作，從而只需要最少的操作人員參與或無需操作人員參與，就對于某特定車輛設(shè)置為可用狀態(tài)，這樣由于每輛車的更換時(shí)間最小化，提高了設(shè)備10的工作效率。
現(xiàn)在將參照圖8和圖9描述固定機(jī)構(gòu)48及其操作。圖8和圖9只示出機(jī)構(gòu)48的一半，通過汽車12的左側(cè)后輪46旁邊的后軸架94固定汽車12(為了清楚，圖8省略了汽車后輪46以及后輪46放置其上的一對輥44)。在汽車12的另一側(cè)也提供了與所示相似的裝置。機(jī)構(gòu)48需要支架，如吊鉤96(只示出一個(gè))，可將其通過焊接等方式永久連接到汽車12的后軸架94上。為了安全，吊鉤96的開口朝向汽車12的前方。固定機(jī)構(gòu)48包括一個(gè)在每端都具有一個(gè)樞軸100(只示出一個(gè))的負(fù)載橫梁98，通過樞軸100，負(fù)載橫梁98樞轉(zhuǎn)地連接到測力計(jì)14上相對的結(jié)構(gòu)側(cè)梁102(圖9只示出一個(gè)側(cè)梁102)。彎曲的支架臂104連接到負(fù)載橫梁98上靠近其中心的位置，一個(gè)致動(dòng)器106(例如一個(gè)氣動(dòng)或液壓活塞/氣缸沖件)樞轉(zhuǎn)地連接到支架臂104，并連接到底盤測力計(jì)14，用來樞轉(zhuǎn)負(fù)載橫梁98(為了清楚，圖9省略了支架臂104和致動(dòng)器106)。圖8的箭頭B表示負(fù)載橫梁98通過致動(dòng)器106的作用進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所述測力計(jì)的輥對44具有相應(yīng)的安裝在軸承110中的軸108，所述軸承110安裝在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)側(cè)梁102上。未示出的是，軸108從每個(gè)輥44的另一側(cè)延伸安裝在諸如110的軸承中，而所述軸承安裝在位于側(cè)梁102之間的所述測力計(jì)的結(jié)構(gòu)橫梁上。負(fù)載橫梁98樞轉(zhuǎn)地連接到側(cè)梁102上，使其位于輥對44的之間和下方。負(fù)載橫梁98橫跨測力計(jì)14的側(cè)梁102之間的寬度。
負(fù)載橫梁98的頂部包括一個(gè)滑道112，能夠支持一個(gè)滑塊114沿負(fù)載橫梁98滑動(dòng)?；瑝K114連接到一個(gè)致動(dòng)器116(例如氣動(dòng)或液壓活塞和氣缸沖件)，致動(dòng)器116連接到負(fù)載橫梁98且靠近樞軸100，并可操作滑塊114沿負(fù)載橫梁98往復(fù)移動(dòng)，如箭頭C所指示。滑塊114帶有另一個(gè)致動(dòng)器118(例如氣動(dòng)或液壓活塞和氣缸沖件)，可相對于滑塊114上下移動(dòng)，如箭頭D所指示?；瑝K114包括導(dǎo)向桿120用來為致動(dòng)器118導(dǎo)向和提供側(cè)向穩(wěn)定性。為了清楚，圖8和圖9省略了驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器116和118的裝置(例如來自適合的設(shè)備的氣動(dòng)或液壓軟管連接-為遠(yuǎn)程可操作的控制系統(tǒng)50的組件)，同樣地，圖1-圖6也省略了驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器36和58的裝置。
一個(gè)連接到位于致動(dòng)器118頂部的座架122內(nèi)的銷124，基本上水平地延伸超出致動(dòng)器118。此外，另一致動(dòng)器116、滑塊114、致動(dòng)器118和銷124裝置(未示出)也位于負(fù)載橫梁98上且靠近負(fù)載橫梁98的另一端。
固定機(jī)構(gòu)48(包括一個(gè)車輛接合組件，即銷124，和致動(dòng)器106、116和118以及負(fù)載橫梁98，如圖7中參考標(biāo)號(hào)118所示)由控制系統(tǒng)50(由圖1和圖7中參考標(biāo)號(hào)50示意性地表示，而在其他圖中未示出)遠(yuǎn)程操作?？刂葡到y(tǒng)50包括位于操作控制臺(tái)或操作間126中(只在圖1中示意性地示出)的操作開關(guān)，所述操作控制臺(tái)或操作間可位于例如底盤測力計(jì)14旁邊，以控制致動(dòng)器106、116和118的操作。所述控制開關(guān)可以為“操縱桿”式開關(guān)，用來操作一個(gè)氣動(dòng)系統(tǒng)向致動(dòng)器106、116和118提供動(dòng)力?！安倏v桿”式開關(guān)可用于分別操作固定機(jī)構(gòu)48每側(cè)的每個(gè)致動(dòng)器。測力計(jì)14還包括一個(gè)視像監(jiān)視系統(tǒng)(只在圖1中示意性地示出)，包括視像攝影機(jī)128用于觀察車輛固定機(jī)構(gòu)48的操作，并在視像屏幕130上至少顯示銷124的運(yùn)動(dòng)，也有可能還顯示致動(dòng)器106、116和118的運(yùn)動(dòng)，視像屏幕130位于操作控制臺(tái)或操作間126內(nèi)，使得操作員在操作控制系統(tǒng)50的開關(guān)以按照所需移動(dòng)銷124時(shí)，觀察所述顯示在視像屏幕130上的這種運(yùn)動(dòng)。
通過控制系統(tǒng)50在B、C和D方向上適當(dāng)操作致動(dòng)器106、116和118，如圖9所示將銷124定位接合在吊鉤96的前方(對于負(fù)載橫梁98上的相對的各致動(dòng)器與此類似)。進(jìn)一步通過所述控制系統(tǒng)操作致動(dòng)器118在吊鉤96上“下拉”，從而通過汽車12的后軸架94將汽車12固定到測力計(jì)14的輥44上。通過控制系統(tǒng)50操作致動(dòng)器106進(jìn)行的負(fù)載橫梁98的轉(zhuǎn)動(dòng)B，適應(yīng)在銷124與吊鉤96接合位置的容許限度，并且適應(yīng)不同的機(jī)動(dòng)車輛。致動(dòng)器118可施加不同的“下拉”力，來改變車輪46在輥對44上的負(fù)載。技術(shù)人員應(yīng)該理解，固定機(jī)構(gòu)48和吊鉤96必須具有足夠的結(jié)構(gòu)完整性，來適應(yīng)它們將要承受的負(fù)載和作用力。
在固定機(jī)構(gòu)48的一種改變結(jié)構(gòu)中，提供受控的基本上為縱向運(yùn)動(dòng)C的致動(dòng)器106可省略，而在這個(gè)位置可以提供一個(gè)預(yù)緊彈簧或類似裝置，通?？v向地集中每個(gè)銷124位于輥對44的輥之間。這樣并不妨礙使用機(jī)構(gòu)48接合汽車12，還具有優(yōu)點(diǎn)，即允許汽車12在輥44上進(jìn)行一些前后運(yùn)動(dòng)，就像正在輥44上“駕駛”一樣，這樣增加了在設(shè)備10上的模擬駕駛過程的真實(shí)感。
在本發(fā)明范圍內(nèi)，可以提供一個(gè)可替換的固定機(jī)構(gòu)，該固定機(jī)構(gòu)不需要諸如吊鉤96的支架連接到車輛，盡管認(rèn)為，使用本發(fā)明設(shè)備的車輛將通常會(huì)有安裝有支架用于接合銷124。這樣，對于機(jī)構(gòu)48，可以想象，一個(gè)適合的吊鉤裝置可以連接到提供B、C和D方向移動(dòng)范圍的適合的致動(dòng)器，使得吊鉤裝置能夠被移動(dòng)以鉤住車輛的一個(gè)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)組件，例如后軸架。這種替換的一個(gè)例子是，圖8和圖9中固定機(jī)構(gòu)48的銷124可替代為具有適合形狀和方向的吊鉤，以鉤住后軸架94，不過這可能需要對傳動(dòng)組件106-116-114-118作些改變以裝配到可用空間中，這種改變可以由機(jī)械技術(shù)人員來完成。在這種替換情況下，為了安全，吊鉤可取向?yàn)殚_口朝向車輛后方，也就是使車輪46在輥44上的“向前”行駛的方向與吊鉤的開口方向相反。
現(xiàn)在將說明用于模擬駕駛的設(shè)備10的操作。
對于用于模擬賽車的設(shè)備10(在下文中指賽車模擬器10)，希望參與例如1/4英里短程加速賽車的模擬賽車的汽車12的駕駛者，必須首先購買一個(gè)條形碼器件60和/或遠(yuǎn)程可讀電子器件62(在下文中稱為“賽車標(biāo)簽”)。如果只使用條形碼器件60，則其中將會(huì)包含授權(quán)特定汽車12使用賽車模擬器10的數(shù)據(jù)。如果使用“賽車標(biāo)簽”62，則會(huì)將汽車12的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入其中，并將針對該特定汽車12的授權(quán)數(shù)據(jù)一起保存在其中。同時(shí)，在購買地點(diǎn)，如果之前沒有將適合的諸如吊鉤96的支架連接到汽車12的話，則可進(jìn)行該連接。這種“賽車標(biāo)簽”62可對于一定數(shù)量的短程加速賽車有效，并在一個(gè)或多個(gè)出口可用，所述出口可位于遠(yuǎn)離或不遠(yuǎn)離賽車模擬器10的位置?？蛇x地，可以購買許多條形碼器件60，且每個(gè)都提供用于比賽的授權(quán)。例如，可考慮在一個(gè)區(qū)域內(nèi)提供幾個(gè)賽車模擬器10，能夠通過在一個(gè)單一出口所獲取和授權(quán)的條形碼器件60或“賽車標(biāo)簽”62進(jìn)行操作。隨后，駕駛者必須將條形碼器件60或“賽車標(biāo)簽”62放置在汽車12之內(nèi)或之上的適當(dāng)位置，使得當(dāng)汽車12靠近底盤測力計(jì)14并在其上駕駛時(shí)，能夠由賽車模擬器10的閱讀器/發(fā)射器64讀取條形碼器件60或“賽車標(biāo)簽”62。
在汽車12行駛到底盤測力計(jì)14上之前，賽車模擬器10將如圖3所示進(jìn)行設(shè)置，即，前屏部分28將位于降低的位置，固定裝置48(圖3中未示出)將位于不操作位置，而導(dǎo)流板52將關(guān)閉。各輥對44也將被止動(dòng)以有效鎖定，以使汽車12行駛到各輥對44上。多個(gè)板(未示出)可位于各輥對44的輥44之間，這些板能夠由操作員升起或降下。當(dāng)這些板處于升起位置時(shí)，汽車12能夠容易地行駛進(jìn)入測力計(jì)14上的適當(dāng)位置，而不必駛過輥44的“凸起”。當(dāng)汽車12正確定位后，能夠?qū)⑦@些板降下，使車輪46和47接觸輥44，而將汽車12支撐在輥44上。當(dāng)汽車12靠近底盤測力計(jì)14時(shí)，汽車12的條形碼器件60或“賽車標(biāo)簽”62由閱讀器64讀取，電腦66以此開始調(diào)節(jié)測力計(jì)14，使輥對44的間隔適應(yīng)于汽車12的前后車輪軸距。一旦汽車12已被行駛到輥對44上，如果汽車12被授權(quán)可以在賽車模擬器10中進(jìn)行賽車，控制臺(tái)126的操作員操作控制系統(tǒng)50使機(jī)構(gòu)48將汽車12固定在適當(dāng)位置。固定機(jī)構(gòu)48的一個(gè)選擇是在進(jìn)站坡道16的附近提供一種設(shè)施(未示出)，用于使汽車12的駕駛者預(yù)先選擇固定機(jī)構(gòu)48的致動(dòng)器118將要施加的制動(dòng)壓力。制動(dòng)壓力可在2-8巴之間。這使駕駛者可選擇較大壓力以提供更好的牽制，但卻降低了可用馬力，與之相反的是，選擇較小的壓力會(huì)有較大的可用馬力，但車輪在輥44上旋轉(zhuǎn)的可能性也較高。隨后，電腦66進(jìn)一步開始為汽車12設(shè)置賽車模擬器10。這可以根據(jù)閱讀器/發(fā)射器64已從“賽車標(biāo)簽”62得到的汽車12相關(guān)數(shù)據(jù)來進(jìn)行。于是電腦66在信號(hào)線路74上向致動(dòng)器58傳輸適當(dāng)?shù)男盘?hào)來升起導(dǎo)流板52。制動(dòng)單元70也可以利用一個(gè)線路72上的信號(hào)、并通過輥對44施加一定的負(fù)載來使汽車12適用于賽車模擬。例如，可能需要某個(gè)“搖擺阻力”?，F(xiàn)在，賽車模擬器10已適用于或設(shè)置為可開始進(jìn)行模擬短程加速賽車。
電腦66包括模擬軟件，例如對于1/4英里的短程加速賽車，一旦賽車模擬器10被設(shè)置為開始進(jìn)行短程加速賽車，模擬軟件就自動(dòng)啟動(dòng)。該軟件通過視覺顯示系統(tǒng)在前屏部分28上為駕駛者開始而顯示光序列，如同所知的1/4英里的短程加速賽車一樣。在收到最后的開始之光時(shí)，駕駛者如同開始真正的賽車一樣壓下汽車12的加速器，顯示在屏幕裝置20上的虛擬景物影像，根據(jù)由各輥對44反饋得到的車輪46的速度而行進(jìn)。模擬軟件驅(qū)動(dòng)電腦的影像發(fā)生器并驅(qū)動(dòng)投影機(jī)22、24和26在視屏裝置20上逼真顯示賽場前面(在前屏部分28上)和側(cè)面(在側(cè)屏部分30和32上)的三維虛擬景物影像以及所經(jīng)過的三維虛擬風(fēng)景，如同駕駛者正在使用汽車12進(jìn)行賽車一樣，這些虛擬景物影像的行進(jìn)，與通過各輥對44檢測到的汽車12驅(qū)動(dòng)輪46的速度同步。因此，所有由加速、換檔和減速產(chǎn)生的速度改變都被檢測并提供給電腦66來控制虛擬景物影像的行進(jìn)。汽車12的駕駛者用他/她的眼睛注視視屏裝置20的前屏部分28(視屏裝置20可以相當(dāng)大，例如每個(gè)屏幕部分可為4.5米×3.375米，以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的真實(shí)感)，在自己的汽車12里體驗(yàn)參與真正短程加速賽車的感覺，而同時(shí)汽車12保持不動(dòng)，且由固定機(jī)構(gòu)48固定在底盤14上的適當(dāng)位置。
在模擬賽車開始的同時(shí)，電腦66啟動(dòng)吹風(fēng)扇80操作，而出口86配合吹風(fēng)扇80，使空氣吹到汽車12前方來冷卻其引擎以持續(xù)進(jìn)行模擬賽車。排氣吸收管道54內(nèi)的抽排氣風(fēng)扇82(見圖4)，也在吹風(fēng)扇80啟動(dòng)的同時(shí)由電腦66打開。
當(dāng)1/4英里短程加速賽車結(jié)束時(shí)，駕駛者/汽車12組合完成比賽所用的時(shí)間顯示在前屏部分28上，并由閱讀器/發(fā)射器64傳送到“賽車標(biāo)簽”62并保存在其中。因此，“賽車標(biāo)簽”62能夠保存本次比賽的編號(hào)和時(shí)間數(shù)據(jù)，使得駕駛者在模擬短程加速賽車的開始和結(jié)束時(shí)，都能夠使他/她的一系列模擬賽車的時(shí)間歷史顯示在前屏部分28上。
當(dāng)在前屏部分28短暫顯示駕駛者/汽車12的比賽時(shí)間之后，操作員操作控制系統(tǒng)50松開固定機(jī)構(gòu)48，電腦66開始關(guān)閉導(dǎo)流板52，升起前屏部分28，并鎖定各輥對44，因而，駕駛者能夠駕駛汽車12向前離開底盤測力計(jì)14通過其出站坡道38。這樣，賽車模擬器10準(zhǔn)備通過其進(jìn)站坡道16接收另一車輛。
設(shè)備10還可以用于模擬環(huán)道賽車，這與上述的模擬短程加速賽車的區(qū)別在于，控制傳感裝置140在環(huán)道賽車過程中，還操作將駕駛者的操作行為輸入到電腦66中，模擬軟件以此驅(qū)動(dòng)電腦的影像發(fā)生器并驅(qū)動(dòng)投影機(jī)22、24和26，將虛擬景物影像橫向轉(zhuǎn)映到視屏裝置20上，并與駕駛者的操作行為同步。也就是說，虛擬景物影像實(shí)時(shí)地行進(jìn)，且與駕駛者施加到驅(qū)動(dòng)輪46上的功率和與駕駛者的操作行為都保持同步。這種行進(jìn)涉及向前的虛擬道路，并顯示為在汽車下方朝向汽車移動(dòng)以模擬汽車向前飛駛，所述虛擬道路或其它影像橫向轉(zhuǎn)映以模擬汽車轉(zhuǎn)向。視屏裝置20有效提供一種“環(huán)繞”的三屏幕圍繞顯示，為駕駛者呈現(xiàn)超過200度的水平視野，這與多視景和高分辨率的行進(jìn)影像(由模擬軟件和視覺顯示系統(tǒng)產(chǎn)生)相結(jié)合，為汽車12的駕駛者制造一個(gè)他/她個(gè)人的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的幻覺，而通過駕駛者自己向汽車12施加動(dòng)力和控制的行為而產(chǎn)生的視景變化，使得所述幻覺持續(xù)進(jìn)行。
對于用于環(huán)道賽車的設(shè)備10，汽車12的轉(zhuǎn)向輪47較佳地不由輥44支撐，可替代地，轉(zhuǎn)向輪47可由輥44之間或其上方的支撐板(如上面所提到的)支撐?？蛇x地，可使用一種類型的測力計(jì)14，其中包括的輥44僅用來支撐汽車12驅(qū)動(dòng)輪46，而不支撐其轉(zhuǎn)向輪47。
設(shè)備10可以用于駕駛訓(xùn)練而非環(huán)道賽車(在用于駕駛訓(xùn)練的情況下，模擬軟件不需提供如上所述的用于短程加速賽車或環(huán)道賽車的開始過程)。設(shè)備10還可在已將汽車12固定到測力計(jì)14適當(dāng)位置的情況下，用于駕駛訓(xùn)練，這樣免除了駕駛學(xué)習(xí)者要擁有他/她自己的車輛的要求，并使得不需使用條形碼器件60和/或“賽車標(biāo)簽”62。通常，用于駕駛訓(xùn)練的設(shè)備10將被設(shè)置為適用于后輪驅(qū)動(dòng)而前輪從動(dòng)的車輛。
設(shè)備10還可以提供并排設(shè)置，以有效適用于兩輛并排放置的車輛，并能夠在電腦66中包括適用于每個(gè)位置的賽車模擬軟件，以允許一個(gè)駕駛者/車輛組合與另一個(gè)駕駛者/車輛組合進(jìn)行比賽，以替代，或不同于，單獨(dú)一個(gè)尋求改善先前賽車時(shí)間的駕駛者/車輛組合。本發(fā)明包括提供多于兩個(gè)并排位置的模擬駕駛設(shè)備。
較佳地，設(shè)備10還另外包括聲光裝置(未示出)，用于在模擬駕駛過程中在汽車12上產(chǎn)生聲光效果，以增加模擬駕駛過程的真實(shí)感。較佳地，這種聲光效果與屏幕裝置20上的虛擬景物影像相配合，也就是說，例如，對于夜晚行駛，能夠提供街道燈光效果，或者，對于體驗(yàn)?zāi)M剎車的汽車12，能夠產(chǎn)生尖利的輪胎聲。以編程技術(shù)人員的能力，很容易實(shí)現(xiàn)提供模擬軟件來驅(qū)動(dòng)這種聲光裝置，并與虛擬景物影像的行進(jìn)同步。
設(shè)備10還允許在模擬駕駛過程之前、之中或之后，通過包括包含程序的模擬軟件來為贊助者發(fā)布廣告，所述程序用于將適當(dāng)?shù)膹V告標(biāo)記等顯示在視屏裝置20上。例如，在模擬賽車期間，廣告可以作為駕駛者路經(jīng)的路旁標(biāo)記而出現(xiàn)。
除了已經(jīng)描述的情況，在本發(fā)明范圍內(nèi)對設(shè)備10進(jìn)行的各種修改可如上文中所述。例如，模擬賽車可以不是1/4英里短程加速賽車或環(huán)道賽車，例如可以是模擬公路賽車。較佳地，模擬軟件還可使得通過數(shù)據(jù)輸入設(shè)施90輸入電腦66的操作員輸入，有可能呈現(xiàn)給駕駛者意料之外的駕駛狀況，例如，使車輛進(jìn)行一種駕駛者希望由此恢復(fù)的模擬剎車。
所述測力計(jì)包括的輥對44可少于4對，例如，可以只包括兩對輥，以旋轉(zhuǎn)支撐車輛的驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪可以是前輪對或后輪對。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還可向諸如摩托車的兩輪車輛提供賽車模擬器，在這種情況下，測力計(jì)組件可以包括一個(gè)支撐平臺(tái)，該支撐平臺(tái)包括針對摩托車前輪、或后輪、或前后輪的輥，或包括針對兩個(gè)輪的可動(dòng)支撐的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)類型。
這里描述的本發(fā)明，除了上面具體描述的情況以外，還允許進(jìn)行改變，修改和/或增加，應(yīng)該理解，本發(fā)明包括在后附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有這些改變、修改和/或增加。
權(quán)利要求
1.用于機(jī)動(dòng)車輛模擬駕駛的設(shè)備，所述機(jī)動(dòng)車輛具有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，所述設(shè)備包括可旋轉(zhuǎn)地支撐所述機(jī)動(dòng)車輛驅(qū)動(dòng)輪的支撐物，使得當(dāng)所述機(jī)動(dòng)車輛的駕駛者控制所述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，所述機(jī)動(dòng)車輛保持靜止；包括模擬軟件的電腦，用于為所述機(jī)動(dòng)車輛的駕駛者產(chǎn)生虛擬景物影像；和具有視屏裝置的視覺顯示系統(tǒng)；其中所述支撐物、電腦和視覺顯示系統(tǒng)被可操作地相互連接，使得當(dāng)所述駕駛者控制所述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，所述模擬軟件在所述視覺顯示系統(tǒng)的視屏裝置上產(chǎn)生虛擬景物影像供駕駛者觀看，所述虛擬景物影像根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)速度而行進(jìn)；其中用于所述機(jī)動(dòng)車輛的所述設(shè)備的視覺顯示系統(tǒng)的視屏裝置，包括一個(gè)在所述機(jī)動(dòng)車輛前方橫向展開的部分，和分別沿著所述機(jī)動(dòng)車輛兩側(cè)延伸一段距離的部分，其中所述模擬軟件和視覺顯示系統(tǒng)，在所述視屏裝置上為所述駕駛者產(chǎn)生前面和側(cè)面的虛擬景物影像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述視覺顯示系統(tǒng)包括三個(gè)投影機(jī)，每個(gè)投影機(jī)將虛擬景物影像投影到所述視屏裝置上的相應(yīng)部分，以提供完整的、并且相對于車輛內(nèi)駕駛者橫跨至少180度的虛擬景物影像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述模擬軟件用于駕駛訓(xùn)練，所述設(shè)備包括固定到所述支撐物上適當(dāng)位置的機(jī)動(dòng)車輛，以確保當(dāng)所述機(jī)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述機(jī)動(dòng)車輛保持靜止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，包括被可操作地連接到車輛控制器的若干傳感器，用于提供駕駛者的操作行為信號(hào)，該操作行為信號(hào)被輸入電腦中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述傳感器為一對超聲波傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述一對超聲波傳感器被設(shè)置為分別向車輛轉(zhuǎn)向輪上的目標(biāo)位置發(fā)射超聲波信號(hào)，并接收從所述目標(biāo)位置反射的信號(hào)，以提供表示所述傳感器與所述目標(biāo)位置之間距離的輸出電信號(hào)，其中使用的所述目標(biāo)位置彼此之間位于所述轉(zhuǎn)向輪的同側(cè)，且相對于所述轉(zhuǎn)向輪的中心反向相離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中來自所述兩個(gè)傳感器的輸出電信號(hào)被結(jié)合，以得出表示所述轉(zhuǎn)向輪相對于穿過該轉(zhuǎn)向輪中心的、基本上豎直的直線的轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度的信號(hào)，該信號(hào)被輸入所述電腦。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述電腦被編程，使得所述操作行為信號(hào)影響所述模擬軟件，使所述視屏裝置上的虛擬景物影像相對于所述駕駛者的操作行為同步轉(zhuǎn)映。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中所述支撐物是底盤測力計(jì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，包括一個(gè)用來固定所述機(jī)動(dòng)車輛的固定機(jī)構(gòu)，該固定機(jī)構(gòu)包括與所述機(jī)動(dòng)車輛可接合的車輛接合組件，以確保當(dāng)所述機(jī)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)輪在所述底盤測力計(jì)上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述機(jī)動(dòng)車輛保持靜止。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程操作地點(diǎn)，用于操作所述固定機(jī)構(gòu)以移動(dòng)所述車輛接合組件與所述機(jī)動(dòng)車輛接合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括視像監(jiān)視系統(tǒng)，用于觀察所述固定機(jī)構(gòu)，并將所述固定機(jī)構(gòu)的視像顯示提供到所述控制系統(tǒng)的操作地點(diǎn)，使操作員在操作所述控制系統(tǒng)時(shí)監(jiān)視所述固定機(jī)構(gòu)的車輛接合組件的運(yùn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述模擬軟件用于短程加速賽車。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述模擬軟件用于駕駛訓(xùn)練或賽車，所述設(shè)備包括被可操作地連接到車輛控制器的若干傳感器，用于提供駕駛者的操作行為信號(hào)，該操作行為信號(hào)被輸入電腦中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述傳感器是一對超聲波傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述一對超聲波傳感器被設(shè)置為分別向車輛轉(zhuǎn)向輪上的目標(biāo)位置發(fā)射超聲波信號(hào)，并接收從所述目標(biāo)位置反射的信號(hào)，以提供表示所述傳感器與所述目標(biāo)位置之間距離的輸出電信號(hào)，其中使用的所述目標(biāo)位置彼此之間位于所述轉(zhuǎn)向輪的同側(cè)，且相對于所述轉(zhuǎn)向輪的中心反向相離。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中來自所述兩個(gè)傳感器的輸出電信號(hào)被結(jié)合，以得出表示所述轉(zhuǎn)向輪相對于穿過該轉(zhuǎn)向輪中心的、基本上豎直的直線的轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度的信號(hào)，該信號(hào)被輸入所述電腦。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述電腦被編程，使得所述操作行為信號(hào)影響所述模擬軟件，使所述視屏裝置上的虛擬景物影像相對于所述駕駛者的操作行為同步轉(zhuǎn)映。
19.根據(jù)權(quán)利要求9-18中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中在所述機(jī)動(dòng)車輛前方橫向展開的所述視屏裝置的所述部分能夠升起和降下，其中當(dāng)所述部分處于升起位置時(shí)，車輛能夠向前行駛離開所述底盤測力計(jì)并離開所述設(shè)備。
全文摘要
包括一個(gè)底盤測力計(jì)(14)的設(shè)備，當(dāng)駕駛員駕駛車輛(12)時(shí)，所述底盤測力計(jì)(14)使所述車輛(12)保持靜止。該設(shè)備由電腦控制，且包括一個(gè)視覺顯示系統(tǒng)，該視覺顯示系統(tǒng)包括位于駕駛者前方和兩側(cè)的三屏幕裝置(28，30，32)和三個(gè)投影機(jī)(22，24，26)，用于將虛擬景物影像投影到所述三屏幕裝置上，并相對于駕駛者橫跨至少180度。所述虛擬景物影像，根據(jù)駕駛者控制的車輛驅(qū)動(dòng)輪(46)的速度而行進(jìn)，所述車輛驅(qū)動(dòng)輪(46)在所述底盤測力計(jì)(14)的輥(44)上。該設(shè)備可以包括控制傳感裝置(140)，用于提供駕駛者的操作行為信號(hào)，該信號(hào)用于使虛擬景物影像的轉(zhuǎn)映與駕駛者的操作行為同步。
文檔編號(hào)G01M17/007GK1926594SQ200580006426
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月3日
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