一种开展汽车性能试验教学的新平台

李鹏+汤勇+羊玢

（南京林业大学汽车与交通工程学院，南京 210037）

摘要：本文针对汽车综合性能试验在试验安全性、试验的可重复性、试验设备等方面存在问题，提出了一种基于汽车驾驶模拟器的车辆性能测试虚拟系统。该系统具备驾驶模拟、车辆运行状态参数与驾驶员操纵数据采集、驾驶员操作规范性分析、数据的时间序列存储和可视化呈现等功能，可在试验室内完成汽车加速、滑行、制动等整车性能试验，解决现有实车试验的瓶颈问题，从而达到提高实践教学效率的目的。

关键词：汽车驾驶模拟器；车辆性能；虚拟系统；车辆工程

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）26-0243-02

对于普通高校而言，在开展较为专业的汽车性能试验时，往往会受到试验设备老化、试验场地不专业、天气条件多变等方面的不利影响，导致实践环节的教学效果不理想。[1-5]为此，本文提出了一种开展汽车性能试验教学的新平台，即一种基于汽车驾驶模拟器的车辆性能测试虚拟系统。

一、车辆性能测试虚拟系统的功能

基于汽车驾驶模拟器的车辆性能测试虚拟系统具备驾驶模拟、车辆运行状态参数与驾驶员操纵数据采集、驾驶员操作规范性分析、数据的时间序列存储和可视化呈现等功能，可在试验室内完成汽车加速、滑行、制动等整车性能试验。

（一）驾驶模拟

汽车驾驶模拟器主要由敞开式驾驶室、视景子系统、音响子系统、信号采集与处理单元、各类模型、核心计算单元等六部分组成。可根据驾驶员的操纵输入来解算车辆的状态参数，为视景子系统和数据分析提供数据源。

（二）数据采集

汽车性能试验虚拟系统由上位机和下位机组成，汽车驾驶模拟器的核心计算单元作为上位机，通过局域网实现与下位机的物理连接，采用UDP网络通讯协议上位机与下位机之间的数据交换功能。在下位机上，基于QT-creator开发平台实现了车辆运行状态参数与驾驶员操纵数据采集、驾驶员操作规范性分析、数据的时间序列存储和可视化呈现等功能。如图1所示，是下位机的人机交互主界面。

（三）操作规范性分析

参照GB/T 12534-1990《汽车道路试验方法通则》等规范的要求，对驾驶员的操纵进行了量化处理，并结合车辆的性能指标，计算了表征操作规范性的参数数值。

通过信息提示栏的提示功能来为驾驶员提供操作指引，进而确保操作的规范性，如图2所示，在开始加速试验时，信息提示栏给出的提示是“请开始加速试验！采用直接档位，加速至65km/h”。在车辆参数监控与规范性评价栏中，通过参数的颜色来区分不同的评价结果，当参数颜色为红色时，说明相应的操作不规范；当参数颜色为蓝色时，则说明操作规范。

（四）数据的时间序列存储和可视化

如图1所示，用户可在下位机的人机交互主界面中对试验的日期和时间进行设置，日期和时间的默认值为下位机系统的相应数值。如图3所示，在下位机根目录下，日期用来创建试验数据保存的一级子目录，该目录的格式为“yyyy-mm-dd”，其中y表示年，m表示月，d表示日。以试验类型来定义数据存储的二级目录，其格式为“前缀_hhmmrr_试验编号”，加速试验、滑行试验和制动试验的前缀分别为“ACC”、“GLIDE”、和“BRAKE”。

如图2所示，基于QWT数据库开发了用于关鍵试验参数可视化的数据显示栏。该显示栏采用仪表和曲线两种形式来显示速度、距离、加速度等关键参数，其中仪表用于实时呈现车辆的速度，为驾驶员开展试验提供速度参考。

二、结论

在实验服务项目方面，首先该系统可为课程《汽车试验及设备》中汽车性能有关章节的内容的教学环节，提供演示和实践平台；其次，服务于车辆工程专业的综合实习环节，完成汽车性能试验等相关设备的认知、试验过程与试验方法的熟悉，可为学生的汽车综合实习过程提供一个室内虚拟系统，保证汽车综合试验能安全、准确、全天候地开展，提高学生的参与度和实习效率。

参考文献：

[1]陈宝，黄泽好，富丽娟，等.基于现行法规标准的汽车试验检测类课程教学体系研究[J].教学研究，2012，35（3）：81-84.

[2]李鹏.一种汽车综合性能试验的虚拟平台方案[J].教育教学论坛，2015，（44）：145-147.

[3]王建.《汽车测试技术》教学改革探索与实践[J].教育教学论坛，2013，（1）：50-51.

[4]司志远，苑风霞.关于提高汽车试验学教学质量的研究[J].课程教育研究，2014，（8）：243-243.

[5]郑燕萍，万茂松，田杰.专业特色人才培养体系的构建与启示——以南京林业大学车辆工程专业为例[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2013，36（6）：555-558.