一種開展汽車性能試驗教學的新平臺

李鵬+湯勇+羊玢

（南京林業大學汽車與交通工程學院，南京 210037）

摘要：本文針對汽車綜合性能試驗在試驗安全性、試驗的可重復性、試驗設備等方面存在問題，提出了一種基于汽車駕駛模擬器的車輛性能測試虛擬系統。該系統具備駕駛模擬、車輛運行狀態參數與駕駛員操縱數據采集、駕駛員操作規范性分析、數據的時間序列存儲和可視化呈現等功能，可在試驗室內完成汽車加速、滑行、制動等整車性能試驗，解決現有實車試驗的瓶頸問題，從而達到提高實踐教學效率的目的。

關鍵詞：汽車駕駛模擬器；車輛性能；虛擬系統；車輛工程

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）26-0243-02

對于普通高校而言，在開展較為專業的汽車性能試驗時，往往會受到試驗設備老化、試驗場地不專業、天氣條件多變等方面的不利影響，導致實踐環節的教學效果不理想。[1-5]為此，本文提出了一種開展汽車性能試驗教學的新平臺，即一種基于汽車駕駛模擬器的車輛性能測試虛擬系統。

一、車輛性能測試虛擬系統的功能

基于汽車駕駛模擬器的車輛性能測試虛擬系統具備駕駛模擬、車輛運行狀態參數與駕駛員操縱數據采集、駕駛員操作規范性分析、數據的時間序列存儲和可視化呈現等功能，可在試驗室內完成汽車加速、滑行、制動等整車性能試驗。

（一）駕駛模擬

汽車駕駛模擬器主要由敞開式駕駛室、視景子系統、音響子系統、信號采集與處理單元、各類模型、核心計算單元等六部分組成。可根據駕駛員的操縱輸入來解算車輛的狀態參數，為視景子系統和數據分析提供數據源。

（二）數據采集

汽車性能試驗虛擬系統由上位機和下位機組成，汽車駕駛模擬器的核心計算單元作為上位機，通過局域網實現與下位機的物理連接，采用UDP網絡通訊協議上位機與下位機之間的數據交換功能。在下位機上，基于QT-creator開發平臺實現了車輛運行狀態參數與駕駛員操縱數據采集、駕駛員操作規范性分析、數據的時間序列存儲和可視化呈現等功能。如圖1所示，是下位機的人機交互主界面。

（三）操作規范性分析

參照GB/T 12534-1990《汽車道路試驗方法通則》等規范的要求，對駕駛員的操縱進行了量化處理，并結合車輛的性能指標，計算了表征操作規范性的參數數值。

通過信息提示欄的提示功能來為駕駛員提供操作指引，進而確保操作的規范性，如圖2所示，在開始加速試驗時，信息提示欄給出的提示是“請開始加速試驗！采用直接檔位，加速至65km/h”。在車輛參數監控與規范性評價欄中，通過參數的顏色來區分不同的評價結果，當參數顏色為紅色時，說明相應的操作不規范；當參數顏色為藍色時，則說明操作規范。

（四）數據的時間序列存儲和可視化

如圖1所示，用戶可在下位機的人機交互主界面中對試驗的日期和時間進行設置，日期和時間的默認值為下位機系統的相應數值。如圖3所示，在下位機根目錄下，日期用來創建試驗數據保存的一級子目錄，該目錄的格式為“yyyy-mm-dd”，其中y表示年，m表示月，d表示日。以試驗類型來定義數據存儲的二級目錄，其格式為“前綴_hhmmrr_試驗編號”，加速試驗、滑行試驗和制動試驗的前綴分別為“ACC”、“GLIDE”、和“BRAKE”。

如圖2所示，基于QWT數據庫開發了用于關鍵試驗參數可視化的數據顯示欄。該顯示欄采用儀表和曲線兩種形式來顯示速度、距離、加速度等關鍵參數，其中儀表用于實時呈現車輛的速度，為駕駛員開展試驗提供速度參考。

二、結論

在實驗服務項目方面，首先該系統可為課程《汽車試驗及設備》中汽車性能有關章節的內容的教學環節，提供演示和實踐平臺；其次，服務于車輛工程專業的綜合實習環節，完成汽車性能試驗等相關設備的認知、試驗過程與試驗方法的熟悉，可為學生的汽車綜合實習過程提供一個室內虛擬系統，保證汽車綜合試驗能安全、準確、全天候地開展，提高學生的參與度和實習效率。

參考文獻：

[1]陳寶，黃澤好，富麗娟，等.基于現行法規標準的汽車試驗檢測類課程教學體系研究[J].教學研究，2012，35（3）：81-84.

[2]李鵬.一種汽車綜合性能試驗的虛擬平臺方案[J].教育教學論壇，2015，（44）：145-147.

[3]王建.《汽車測試技術》教學改革探索與實踐[J].教育教學論壇，2013，（1）：50-51.

[4]司志遠，苑風霞.關于提高汽車試驗學教學質量的研究[J].課程教育研究，2014，（8）：243-243.

[5]鄭燕萍，萬茂松，田杰.專業特色人才培養體系的構建與啟示——以南京林業大學車輛工程專業為例[J].安徽師范大學學報（自然科學版），2013，36（6）：555-558.