一种基于虚拟现实技术的智能驾驶汽车安全防护系统的制作方法

技术特征：
1.一种基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，包括软件仿真模块、硬件设计及平台搭建模块、计算机控制模块和安全防护控制策略模块，所述软件仿真模块与硬件设计及平台搭建模块相连，所述软件仿真模块和硬件设计及平台搭建模块均连接计算机控制模块，所述计算机控制模块与安全防护控制策略模块相连；所述软件仿真模块包括车辆动力学建模单元、地形建模及视景仿真渲染单元和驾驶仿真互动单元，所述车辆动力学建模单元根据面向对象理论对车辆动力学系统进行分析，设定整车性能参数匹配数据，建立基于虚拟现实的车辆动力学模型，实现车辆在虚拟样机中的运动仿真；所述地形建模及视景仿真渲染单元针对智能驾驶中的安全威胁基于三维建模技术建立三维高清地形场景模型，并通过实时仿真程序、图像生成器和视觉效果数据库对所述三维高清地形场景模型进行处理以实现汽车虚拟驾驶视景仿真渲染；所述驾驶仿真互动单元利用虚拟现实技术设计汽车驾驶虚拟仿真实验，进行汽车行驶动态仿真、碰撞检测和多视角切换；所述硬件设计及平台搭建模块包括硬件试验平台设计单元和实时数据采集单元，所述硬件试验平台设计单元用于设计多功能多自由度并具有“人—车—环境”交互特性的驾驶模拟试验平台，模拟出驾驶舱的运动部及操纵机构，实现在驾驶舱内模拟出实车行驶过程中的逼真触觉感受；所述实时数据采集单元用于实时采集驾驶员的操纵数据，以判断出驾驶员状态及车辆当前状态，实现在输出设备和仿真模拟之间有效的实时通信；所述计算机控制模块接收地形建模及视景仿真渲染单元中传来的车辆姿态信号，经过计算转换成相应的模拟量控制驾驶模拟试验平台，实现驾驶舱中人机交互的模拟姿态，并验证和优化安全防护控制策略和算法，对车辆设置的危险预警阈值和行驶策略进行适应性调整；所述安全防护控制策略模块针对智能驾驶中存在的安全威胁，制定安全防护控制策略及优化算法，设计车辆在相应的场景中采取对应的安全操作，实现智能驾驶的主动安全和辅助驾驶。2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述车辆动力学建模单元采用仿真平台和虚拟仿真软件建立基于虚拟现实的车辆动力学模型，所述仿真平台采用simulink仿真平台，所述虚拟仿真软件采用carsim多体动力学仿真软件。3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述地形建模及视景仿真渲染单元中的安全威胁包括设备故障、系统功能局限、人员误操作、危险碰撞以及特殊环境干扰中的至少一种。4.根据权利要求1至3之一所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述硬件试验平台设计单元中的驾驶模拟试验平台包括方向盘、油门、制动器、动感座椅、感应头盔以及仿真显示器，并具有三维立体显示、位置捕捉和头部追踪功能。5.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述实时数据采集单元中的操纵数据包括油门的开度、方向盘转角、制动踏板角度和变速杆位置中的至少一种。6.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述硬件设计及平台搭建模块还包括硬件平台功能验证单元，所述硬件平台功能验证单元与所述实时数据采集单元相结合，用于验证驾驶模拟试验平台与汽车虚拟驾驶视景仿真渲染的连
贯性、一致性和准确性。7.根据权利要求1至3之一所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述计算机控制模块还进行i/o通道设计、接口电路设计、抗干扰能力设计和人机交互界面设计。8.根据权利要求4所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述安全防护控制策略模块包括指定驾驶员状态监控策略、驾驶员误操作防护策略、恶劣环境防护策略和障碍物避撞防护策略中的至少一种；在检测到驾驶员误操作或操作超过危险阈值后，通知车辆做出提示警告，并根据实时状态，控制车辆采取主动制动和主动转向操作；在恶劣环境干扰到正常驾驶时，通知车辆及时做出反应和提示警告，并根据实时状态，控制车辆采取主动制动和主动转向操作；在模拟车辆碰撞时设计控制算法，通知车辆根据危险状况安全避撞。9.根据权利要求3所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述地形建模及视景仿真渲染单元采用multigen creator建立三维高清地形场景模型。10.根据权利要求7所述的基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，其特征在于，所述计算机控制模块采用pc总线结构。

技术总结
本发明涉及一种基于虚拟现实的智能驾驶安全防护系统，包括软件仿真模块、硬件设计及平台搭建模块、计算机控制模块和安全防护控制策略模块，软件仿真模块与硬件设计及平台搭建模块相连，软件仿真模块和硬件设计及平台搭建模块均连接计算机控制模块，计算机控制模块与安全防护控制策略模块相连。从安全防护的角度，采用软硬件结合的方式进行硬件在环试验，真实的监测车辆的状态信息，并将安全防护策略应用到实车，能够依靠试验平台复现危险场景，提高试验和验证安全防护策略的效率，较大地提高了智能驾驶的安全性。高了智能驾驶的安全性。高了智能驾驶的安全性。


技术研发人员：庞诏文 陈振斌 李培新 杨峥 欧阳颖 颜殿坤
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：2021.09.23
技术公布日：2022/1/21