適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制方法與流程

本發明實施例涉及，具體涉及一種適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制方法、裝置及仿真速度傳感器。

背景技術：

目前大部分仿真速度傳感器都通過上位機發碼——下位機解析——生成速度脈沖的方式來實現。具體為操作人員通過上位機將當前速度信息發送給下位機，下位機接收解析并生成相應頻率的速度脈沖，此速度脈沖最終被車載控制器接收。

這種方式簡單易行，比較直觀，操作人員需要多大速度就發送對應碼元，下位機會自動生成對應速度大小的脈沖。但實現本發明實施例的過程中，發明人發現室內培訓司機時通過此種方式無法像真車推手柄那樣給司機以足夠反饋，或在室內測試時發送的速度大小不連續造成測試結果不準確等。

技術實現要素：

本發明實施例的一個目的是解決現有技術中被培訓對象的操作與上位機生成的行駛信息相互獨立，導致被培訓對象和培訓老師難以判斷操作是否有誤，進而影響被培訓對象的學習效率。

本發明實施例提出了一種適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制方法，包括：

獲取目標軌道車輛的初始行駛信息；

獲取用于控制所述目標軌道車輛的操作手柄的運動數據；

根據所述運動數據獲取目標軌道車輛的行駛變化信息；

根據所述初始行駛信息和所述行駛變化信息獲取所述目標軌道車輛的目標行駛信息；

將所述目標行駛信息發送至下位機，以使所述下位機根據所述目標行駛信息控制所述目標軌道車輛的行駛狀態。

優選地，所述操作手柄包括：方向手柄和制動手柄；所述運動數據包括：方向手柄的方向檔位信息和制動手柄的制動檔位信息；

相應地，所述根據所述運動數據獲取目標軌道車輛的行駛變化信息的步驟具體包括：

根據所述方向手柄的方向檔位信息獲取所述目標軌道車輛的行駛方向變化信息；

根據所述制動手柄的制動檔位信息獲取所述目標軌道車輛的行駛速度變化信息。

優選地，所述初始行駛信息包括：初始行駛方向信息和初始行駛速度信息；

相應地，所述根據所述初始行駛信息和所述行駛變化信息獲取所述目標軌道車輛的目標行駛信息的步驟具體包括：

根據所述初始行駛方向信息和行駛方向變化信息獲取所述目標軌道車輛的行駛方向信息；

根據所述初始行駛速度信息和行駛速度變化信息獲取所述目標軌道車輛的行駛速度信息。

本發明還提出了一種適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制裝置，包括：

第一獲取模塊，用于獲取目標軌道車輛的初始行駛信息；

第二獲取模塊，用于獲取用于控制所述目標軌道車輛的操作手柄的運動數據；

第一處理模塊，用于根據所述運動數據獲取目標軌道車輛的行駛變化信息；

第二處理模塊，用于根據所述初始行駛信息和所述行駛變化信息獲取所述目標軌道車輛的目標行駛信息；

發送模塊，用于將所述目標行駛信息發送至下位機，以使所述下位機根據所述目標行駛信息控制所述目標軌道車輛的行駛狀態。

優選地，所述操作手柄包括：方向手柄和制動手柄；所述運動數據包括：方向手柄的方向檔位信息和制動手柄的制動檔位信息；

相應地，所述第一處理模塊，具體用于根據所述方向手柄的方向檔位信息獲取所述目標軌道車輛的行駛方向變化信息；根據所述制動手柄的制動檔位信息獲取所述目標軌道車輛的行駛速度變化信息。

優選地，所述初始行駛信息包括：初始行駛方向信息和初始行駛速度信息；

相應地，所述第二處理模塊，具體用于根據所述初始行駛方向信息和所述行駛方向變化信息獲取所述目標軌道車輛的行駛方向信息；根據所述初始行駛速度信息和所述行駛速度變化信息獲取所述目標軌道車輛的行駛速度信息。

本發明還提出了一種仿真速度傳感器，包括：上位機和下位機；

所述上位機包括如上述的適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制裝置；

所述控制裝置，還用于將所述目標行駛信息轉換為報文數據，并將所述報文數據發送至所述下位機；

所述下位機，用于根據接收到的報文數據生成脈沖信號，并將所述脈沖信號傳輸至車載控制器，由車載控制器根據所述脈沖信號控制所述目標軌道車輛的行駛狀態。

優選地，所述下位機包括：第三處理模塊和第四處理模塊；

所述第三處理模塊，用于對接收到的報文數據進行解析，以生成所述目標行駛信息，并將所述目標行駛信息傳輸至所述第四處理模塊；

所述第四處理模塊，用于根據所述目標行駛信息生成脈沖信號，并將所述脈沖信息傳輸至所述車載控制器。

優選地，所述第三處理模塊，具體用于獲取所述第四處理模塊的時鐘源信息；

根據實時解析出的目標行駛信息和所述時鐘源信息獲取與當前目標行駛信息對應的預分頻系數，并將所述預分頻系數發送至所述第四處理模塊。

優選地，所述第四處理模塊，具體用于接收所述第三處理模塊傳輸的預分頻系數；根據所述預分頻系數生成并輸出與所述預分頻系數對應的兩相速度脈沖頻率。

由上述技術方案可知，本發明實施例提出的適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制方法、裝置及仿真速度傳感器基于被培訓對象的操作，以生成與操作對應的目標行駛信息，與現有技術中目標軌道車輛的行駛信息與被培訓對象的操作相互獨立的技術方案相比，能快速的判斷出被培訓對象的操作是否有誤，并能及時的更正，具有提高培訓效果的優點。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本發明的特征和優點，附圖是示意性的而不應理解為對本發明進行任何限制，在附圖中：

圖1示出了本發明一實施例提出的適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制方法的流程示意圖；

圖2示出了本發明一實施例提出的適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制裝置的結構示意圖；

圖3示出了本發明一實施例提出的仿真速度傳感器的結構示意圖；

圖4是圖3示出的仿真速度傳感器中下位機的工作原理圖；

圖5是圖3示出的仿真速度傳感器中下位機生成的脈沖信號波形圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1示出了本發明一實施例提出的適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制方法的流程示意圖，參見圖1，該方法包括：

110、獲取目標軌道車輛的初始行駛信息；

需要說明的是，被培訓對象在使用仿真駕駛臺進行培訓時，仿真駕駛臺將記錄被培訓對象的信息，以及該被培訓對象操作的軌道車輛的行駛數據；行駛數據中包括初始行駛信息。

其中，初始行駛信息包括：行駛方向、行駛速度等；初始行駛信息可以為零速，也可以為非零速、及其對應的行駛方向，例如：速度為50km/h，行駛方向為正北。

另外，軌道車輛包括：火車、動車、高鐵等。

120、獲取用于控制所述目標軌道車輛的操作手柄的運動數據；

需要說明的是，在被培訓對象使用仿真駕駛臺駕駛目標軌道車輛的過程中，被培訓對象通過操作操作手柄來控制目標軌道車輛；

例如，被培訓對象通過操作方向手柄控制目標軌道車輛的行駛方向，通過操作制動手柄控制目標軌道車輛的加速度；

仿真駕駛臺自動記錄操作手柄的運動數據，例如：被培訓對象將方向手柄上推至左轉檔位時，仿真駕駛臺記錄的運動數據為操作手柄被操作至左轉檔位。

130、根據所述運動數據獲取目標軌道車輛的行駛變化信息；

不難理解的是，被培訓對象通過操縱操作手柄來控制目標軌道車輛，即通過仿真駕駛臺采集操作手柄的運動數據，并根據操作手柄的運動數據生成對象的行駛變化信息；

例如：運動數據為操作手柄被操作至左轉檔位，則相應的行駛變化信息為目標軌道車輛向左轉。

140、根據所述初始行駛信息和所述行駛變化信息獲取所述目標軌道車輛的目標行駛信息；

需要說明的是，仿真駕駛臺根據初始駕駛信息中攜帶的初始行駛速度信息和初始行駛方向信息，行駛變化信息中攜帶的行駛方向變化信息和行駛速度變化信息，生成目標軌道車輛需要達到的行駛方向和行駛速度。

150、將所述目標行駛信息發送至下位機，以使所述下位機根據所述目標行駛信息控制所述目標軌道車輛的行駛狀態。

可理解的是，仿真駕駛臺將步驟140中生成的目標行駛信息發送至下位機，以由下位機控制目標軌道車輛改變行駛狀態，更改為目標行駛信息中攜帶的行駛參數。

本發明實施例基于被培訓對象的操作，生成對應的目標行駛信息，與現有技術中目標軌道車輛的行駛信息與被培訓對象的操作相互獨立的技術方案相比，能快速的判斷出被培訓對象的操作是否有誤，并能及時的更正，具有提高培訓效果的優點。

下面對本實施例的工作原理進行詳細說明：

在被培訓對象登錄系統后，仿真控制臺獲取被培訓對象選擇的軌道車輛(即為目標軌道車輛)的初始行駛方向信息和初始行駛速度信息；

在被培訓對象通過操作操作手柄駕駛該軌道車輛的過程中，仿真控制臺實時檢測操作手柄的運動數據；運動數據包括：方向手柄的方向檔位信息和制動手柄的制動檔位信息；

可理解的是，方向手柄決定軌道車輛運行方向，打在“前進”檔則方向向前，打在“后退”檔則方向向后；制動手柄決定了力的大小，打在“0”位不施加任何力，打在靠近“牽引”位施加牽引力，加速度為正，打在靠近“制動”位施加制動力，加速度為負，手柄離“0”位越遠施加的力越大。

根據所述方向手柄的方向檔位信息獲取所述目標軌道車輛的行駛方向變化信息；根據所述制動手柄的制動檔位信息獲取所述目標軌道車輛的行駛速度變化信息，進而生成該軌道車輛的行駛變化信息。

然后，根據所述初始行駛方向信息和行駛方向變化信息獲取所述目標軌道車輛的行駛方向信息；根據所述初始行駛速度信息和行駛速度變化信息獲取所述目標軌道車輛的行駛速度信息。

最后，將行駛速度信息和行駛方向信息發送至下位機，由下位機控制目標軌道車輛的行駛參數，以使目標軌道車輛的運行信息與上述行駛速度信息和行駛方向信息相匹配。

對于方法實施方式，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術人員應該知悉，本發明實施方式并不受所描述的動作順序的限制，因為依據本發明實施方式，某些步驟可以采用其他順序或者同時進行。其次，本領域技術人員也應該知悉，說明書中所描述的實施方式均屬于優選實施方式，所涉及的動作并不一定是本發明實施方式所必須的。

圖2示出了本發明一實施例提出的適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制裝置的結構示意圖，參照圖2，該適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態控制裝置，包括：第一獲取模塊21、第二獲取模塊22、第一處理模塊23、第二處理模塊24，以及發送模塊25，其中；

第一獲取模塊21，用于獲取目標軌道車輛的初始行駛信息；

第二獲取模塊22，用于獲取用于控制所述目標軌道車輛的操作手柄的運動數據；

第一處理模塊23，用于根據所述運動數據獲取目標軌道車輛的行駛變化信息；

第二處理模塊24，用于根據所述初始行駛信息和所述行駛變化信息獲取所述目標軌道車輛的目標行駛信息；

發送模塊25，用于將所述目標行駛信息發送至下位機，以使所述下位機根據所述目標行駛信息控制所述目標軌道車輛的行駛狀態。

需要說明的是，在被培訓對象通過仿真駕駛臺進行模擬駕駛時，第一獲取模塊21獲取被培訓對象選擇的目標軌道車輛的初始行駛信息，并將初始行駛信息發送至第二處理模塊24；同時，第二獲取模塊22獲取用于控制所述目標軌道車輛的操作手柄的運動數據，并將操作手柄的運動數據發送至第一處理模塊23，由第一處理模塊23根據所述運動數據獲取目標軌道車輛的行駛變化信息，并將行駛變化信息發送至第二處理模塊24；第二處理模塊24根據所述初始行駛信息和所述行駛變化信息獲取所述目標軌道車輛的目標行駛信息，并將目標行駛信息發送至發送模塊25，由發送模塊25將所述目標行駛信息發送至下位機，以使所述下位機根據所述目標行駛信息控制所述目標軌道車輛的行駛狀態。

本發明實施例基于被培訓對象的操作，生成對應的目標行駛信息，與現有技術中目標軌道車輛的行駛信息與被培訓對象的操作相互獨立的技術方案相比，能快速的判斷出被培訓對象的操作是否有誤，并能及時的更正，具有提高培訓效果的優點。

下面對本實施例中模塊的工作原理進行詳細說明：

本實施例中，所述操作手柄包括：方向手柄和制動手柄；所述運動數據包括：方向手柄的方向檔位信息和制動手柄的制動檔位信息；

相應地，所述第一處理模塊23具體用于根據所述方向手柄的方向檔位信息獲取所述目標軌道車輛的行駛方向變化信息；根據所述制動手柄的制動檔位信息獲取所述目標軌道車輛的行駛速度變化信息。

所述初始行駛信息包括：初始行駛方向信息和初始行駛速度信息；

相應地，所述第二處理模塊24，具體用于根據所述初始行駛方向信息和所述行駛方向變化信息獲取所述目標軌道車輛的行駛方向信息；根據所述初始行駛速度信息和所述行駛速度變化信息獲取所述目標軌道車輛的行駛速度信息。

對于裝置實施方式而言，由于其與方法實施方式基本相似，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施方式的部分說明即可。

應當注意的是，在本發明的裝置的各個部件中，根據其要實現的功能而對其中的部件進行了邏輯劃分，但是，本發明不受限于此，可以根據需要對各個部件進行重新劃分或者組合。

圖3示出了本發明一實施例提出的仿真速度傳感器的結構示意圖，參見圖3，該仿真速度傳感器，包括：上位機31和下位機32，其中；

所述上位機31包括上述的適用于模擬駕駛的目標軌道車輛的行駛狀態的控制裝置311；

所述控制裝置311，還用于將所述目標行駛信息轉換為報文數據，并將所述報文數據發送至所述下位機；

所述下位機32，用于根據接收到的報文數據生成脈沖信號，并將所述脈沖信號傳輸至車載控制器，由車載控制器根據所述脈沖信號控制所述目標軌道車輛的行駛狀態。

本實施例中，下位機32包括：第三處理模塊321和第四處理模塊322，其中；

所述第三處理模塊321，用于對接收到的報文數據進行解析，以生成所述目標行駛信息，并將所述目標行駛信息傳輸至所述第四處理模塊322；

所述第四處理模塊322，用于根據所述目標行駛信息生成脈沖信號，并將所述脈沖信息傳輸至所述車載控制器。

具體地，第三處理模塊321，具體用于獲取所述第四處理模塊的時鐘源信息；根據實時解析出的目標行駛信息和所述時鐘源信息獲取與當前目標行駛信息對應的預分頻系數，并將所述預分頻系數發送至所述第四處理模塊。

第四處理模塊322，具體用于接收所述第三處理模塊傳輸的預分頻系數；根據所述預分頻系數生成并輸出與所述預分頻系數對應的兩相速度脈沖頻率。

圖4是圖3示出的仿真速度傳感器中下位機的工作原理圖，圖5是圖3示出的仿真速度傳感器中下位機生成的脈沖信號波形圖，下面參照圖4和圖5對下位機的工作原理進行詳細說明：

1、硬件設計

該仿真速度傳感器中下位機的硬件基于PC104+FPGA最小系統實現；第三處理模塊321具體為PC104，第四處理模塊322具體為FPGA；

PC104從仿真駕駛臺接收UDP報文，并從UDP報文中解析出速度信息，通過ISA總線告訴FPGA，FPGA根據收到的速度信息生成兩路速度脈沖，兩路速度脈沖相位差為90°。

不難理解的是，UDP報文為本申請的舉例說明，而非僅限定為使用UDP報文。

FPGA實現：FPGA引入預分頻系數(即對系統時鐘進行幾分頻)，通過不斷改變FPGA內部的預分頻系數，達到動態改變速度脈沖頻率的目的。預分頻系數由PC104計算得出并通過ISA總線發給FPGA。

FPGA可以采用16M的晶振作為時鐘源，提供給內部一個32位加一同步復位計數器使用。計數器計數的同時，與預分頻系數進行比較，如果等于預分頻系數，則產生一個匹配信號提供給計數器的復位管腳，在時鐘的下一個上升沿，這個匹配信號可以復位計數器，使之從0開始計數，同時匹配信號消失。匹配信號是按照預分頻系數固定周期輸出一個預分頻脈沖，利用這個脈沖即可以實現預分頻方波的輸出，如圖5所示。

預分頻方波頻率為最終速度脈沖頻率的兩倍，其僅是中間產物，我們主要利用它生成兩路相位差為90度的速度脈沖，具體為在預分頻方波的上升沿到來時產生A相速度脈沖，每當預分頻方波的上升沿到來時A相脈沖就翻轉一次；在預分頻方波的下降沿到來時產生B相速度脈沖，每當預分頻方波的下降沿到來時B相脈沖就翻轉一次，這樣就實現A、B相速度脈沖頻率相等，輸出相位相差90度。

A、B相速度脈沖頻率計算如下：

F＝M/((p+1)*4) (1)

F是要生成的速度脈沖頻率，M是FPGA的系統時鐘，電路中采用16M的晶振，p是預分頻系數。

2、軟件設計

軟件包含上位機、下位機，二者通過以太網通信。

下位機PC104實現：PC104從仿真駕駛臺接收速度信息，通過計算得出對應該速度的預分頻系數p，然后PC104按照讀寫時序，通過ISA總線將預分頻系數發給FPGA。預分頻系數計算公式如下：

對公式(1)變換后如下：

p＝M/(4*F)–1 (2)

以鐵路常見的每轉動一圈產生200個脈沖的速度傳感器為例，要生成的速度脈沖頻率F＝(速度/周長)*200＝(speed/π*diameter)*200。其中speed為列車當前速度，diameter為車輪直徑。

對公式(2)變換后得到如下公式：

p＝M/(4*(speed/π*diameter)*200)–1(3)

Speed值可從仿真駕駛臺獲取，diameter一般為固定值840mm。這樣，很容易就可以算出預分頻系數p的值。

本發明的各個部件實施方式可以以硬件實現，或者以在一個或者多個處理器上運行的軟件模塊實現，或者以它們的組合實現。本裝置中，PC通過實現以太網對設備或者裝置遠程控制，精準的控制設備或者裝置每個操作的步驟。本發明還可以實現為用于執行這里所描述的方法的一部分或者全部的設備或者裝置程序(例如，計算機程序和計算機程序產品)。這樣實現本發明的程序可以存儲在計算機可讀介質上，并且程序產生的文件或文檔具有可統計性，產生數據報告和cpk報告等，能對功放進行批量測試并統計。應該注意的是上述實施方式對本發明進行說明而不是對本發明進行限制，并且本領域技術人員在不脫離所附權利要求的范圍的情況下可設計出替換實施方式。在權利要求中，不應將位于括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。本發明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當編程的計算機來實現。在列舉了若干裝置的單元權利要求中，這些裝置中的若干個可以是通過同一個硬件項來具體體現。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。可將這些單詞解釋為名稱。

雖然結合附圖描述了本發明的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本發明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的范圍之內。