塑膠模具與射出成型自我擴充型數(shù)位學(xué)習(xí)和專業(yè)知識管理平臺課件

1、汽車駕駛模擬系統(tǒng)軟硬體之擴充與測試駕駛行為實例應(yīng)用之研究 國立中央大學(xué) 車輛行車事故鑑定研究中心主 持 人：黃俊仁 教授協(xié)同主持人：董基良 教授協(xié)同主持人：馮君平 副教授協(xié)同主持人：林志勇 助理教授協(xié)同主持人：黃維信 助理教授1報告大綱一、計劃背景與目的二、駕駛模擬實驗室規(guī)劃與建置三、駕駛模擬系統(tǒng)軟硬體改善成果四、駕駛模擬系統(tǒng)之應(yīng)用研究五、結(jié)論21. 計劃背景原駕駛模擬系統(tǒng)場地缺乏完善規(guī)劃及有效管理，使駕駛模擬系統(tǒng)之應(yīng)用推廣困難。原駕駛模擬系統(tǒng)之硬體逼真程度及軟體整體規(guī)畫仍待加強。展現(xiàn)駕駛模擬系統(tǒng)於研究發(fā)展上之功能。32. 計劃目的建置駕駛模擬實驗室改善駕駛模擬系統(tǒng)之軟硬體利用駕駛模擬系統(tǒng)進行

2、應(yīng)用研究 43. 研究流程確認研究目的相關(guān)文獻及歷年成果彙整DS實驗室建置軟體改善應(yīng)用研究空間規(guī)劃及建置方向盤、油門、煞車場景改善EON+VB場景模組化硬體改善系統(tǒng)驗證進行應(yīng)用研究實驗結(jié)論趣味性學(xué)習(xí)、DS 動態(tài)展示高齡者駕駛行為、跟車行為視覺系統(tǒng)規(guī)劃及建置運動平臺改善Washout,LVDS5二、駕駛模擬實驗室規(guī)劃與建置1. 空間規(guī)劃及建置2. 視覺系統(tǒng)規(guī)劃及建置3. 視覺影像校正61. 空間規(guī)劃及建置空間規(guī)劃： 駕駛模擬室、油壓源室、 儲藏室及電腦監(jiān)控室油壓源室7 1. 空間規(guī)劃及建置(續(xù))儲藏室電腦監(jiān)控室油壓源室駕駛模擬室8 2. 視覺系統(tǒng)規(guī)劃及建置視覺系統(tǒng)規(guī)劃：以360包覆式之同步投影環(huán)

3、境為目標，進行多螢?zāi)幌到y(tǒng)規(guī)劃。249 cm300 cm130 cm駕駛艙 + 六軸運動平臺單槍投影機投影螢?zāi)? 2. 視覺系統(tǒng)規(guī)劃及建置FOV設(shè)定值：21/180 = 0.603目前採8投影螢?zāi)画h(huán)場規(guī)劃, 多螢?zāi)灰暯切Ｕ?4.52o103.視覺影像校正(1) 尺寸當量校正實驗：目的：以公式推導(dǎo)與虛擬物件尺寸作比較，以確保虛擬場景尺寸的正確性。 探討項目：虛擬影像視角、視野寬度、虛擬距離、虛擬方塊邊長。結(jié)果：EON軟體的模型尺寸當量與實際物體的物理量相同，不須作另外修正。113.視覺影像校正(續(xù))(2) 場景景深校正實驗：目的：以虛擬物件景深與實際量測結(jié)果作比較，以確保實驗場景景深的正確性。

4、研究方法：分別拍取三張照片，並量測照片中真實方塊及投影方塊的邊長。結(jié)果：三組數(shù)據(jù)之誤差值差異性不大，可判定布幕上的影像和真實的物體，其視覺感受無太大差異。 12三、駕駛模擬系統(tǒng)軟硬體改善成果1. 虛擬場景控制之改善2. 運動平臺控制之改善3. 駕駛座艙之改善4. 駕駛模擬系統(tǒng)之驗證131. 虛擬場景控制之改善VRML97軟體之節(jié)點功能近年來未有太多進步。由以往的VC+搭配VRML方式，改為VB結(jié)合EON方式來重新建置相關(guān)節(jié)點功能與虛擬場景控制。EON的優(yōu)點：整合3D 模型檔案格式、支援的週邊硬體眾多、可顯示全彩繪圖、可擴充成網(wǎng)路多人連線、具特殊節(jié)點功能。142. 運動平臺控制之改善以古典沖淡演

5、算法 (Washout) 改善運動平臺的控制性能。以車輛動態(tài)模組(LVDS)完整記錄車輛駕駛內(nèi)容。152. 運動平臺控制之改善(續(xù))加速與煞車：等車速轉(zhuǎn)彎：縱向 Pitch縱向YawYaw162. 運動平臺控制之改善(續(xù))車輛動態(tài)分析資訊：輪胎轉(zhuǎn)角加速度位移角速度角度173. 駕駛座艙之改善駕駛座艙之CCD支撐架 駕駛模擬座艙之車框駕駛座艙之後視鏡 加裝阻力彈簧增加力回饋感覺184. 駕駛模擬系統(tǒng)之驗證(1) 運動平臺及監(jiān)控系統(tǒng)效能評估 (2) 虛擬場景之運算效能評估 (3) 駕駛座艙之控制與實車驗證 (4) 標誌辨識度驗證(5) 煞車警示反應(yīng)距離實驗 19(1) 運動平臺及監(jiān)控系統(tǒng)效能評估運

6、動平臺效能評估：由送出命令至平臺反應(yīng)的延遲時間約0.02秒。在正常的駕駛行為下，其加速度和角速度基本上不會有太大的變化，此運動平臺的延遲時間為可接受。 監(jiān)控系統(tǒng)效能評估：NI 之 DAQ 卡的訊號更新頻率可達200 kHz以上，因此不會影響整體系統(tǒng)的操作時間。 20(2) 虛擬場景之運算效能評估 從駕駛者輸入訊號、模擬計算、送出控制訊號至運動平臺完成動作所需的時間在0.05秒以下。道路場景道路+十字路口場景道路+車子場景道路+房子場景場景 Polygon 數(shù)44764588108484660平均耗費時間(s)(Direct3D)0.01960.01950.03190.0288平均耗費時間(s)

7、(OpenGL)0.01730.01730.03100.017321(3) 駕駛座艙之控制與實車驗證 試驗車輛：Honda Civic K6 (含里程計) 加速規(guī)、陀螺儀：量測三軸向加速度、角速度。訊號濾波及放大器：過濾雜訊及放大訊號。電源供應(yīng)器：提供訊號放大器所需電源。訊號擷取卡：擷取里程計及煞車的訊號。 筆記型電腦：收集及分析實驗資料。不斷電系統(tǒng)：提供筆記型電腦所需電源。22(3) 駕駛座艙之控制與實車驗證 LVDS修正油門加速控制煞車減速控制放鬆油門控制方向盤等速轉(zhuǎn)彎控制23(3)駕駛座艙之控制與實車驗證(續(xù))LVDS 修正：油門踏板深度2.5 cm 煞車踏板深度5.0 cm 方向盤4/

8、8圈 改善後的LVDS理論模擬比原始LVDS模擬更為接近實車數(shù)據(jù)。 24(3)駕駛座艙之控制與實車驗證(續(xù))油門加速控制：IOTDS 和實車的反應(yīng)皆受到油門機械性能和人為因素之影響，兩者的結(jié)果也較接近。 油門踏板深度4.0 cm25(3)駕駛座艙之控制與實車驗證(續(xù))煞車減速控制：IOTDS 在煞車負加速度之變化與實車和理論差異不大。但在煞車時間上，IOTDS更接近實車結(jié)果。 煞車踏板深度5.0 cm26(3)駕駛座艙之控制與實車驗證(續(xù))放鬆油門控制：放開油門時會立即產(chǎn)生0.8 m/s2 1.1 m/s2 的負加速度變化，使得車輛減速。IOTDS 之實驗結(jié)果與實車數(shù)據(jù)較接近。 初速 60 k

9、m/h27(3)駕駛座艙之控制與實車驗證(續(xù))方向盤等速轉(zhuǎn)彎控制：利用實車試驗數(shù)據(jù)修正模擬理論中的輪胎側(cè)滑計算，可得到與實際情況更相符之結(jié)果。 方向盤2/8圈與車速50 km/h28(4)標誌辨識度驗證建議以1024 768的場景解析度及136吋之布幕來進行實驗，可縮小辨識距離之誤差。速限標誌與警告標誌之辨識距離誤差值29(5)煞車警示反應(yīng)距離實驗駕駛模擬器之煞車停止距離會有約 5.36.6公尺的差異，可提供相關(guān)實驗之修正參考。 IOTDS與實車試驗之反應(yīng)距離30四、駕駛模擬系統(tǒng)之應(yīng)用研究1. 趣味性學(xué)習(xí)2. 駕駛模擬系統(tǒng)之動態(tài)展示3. 高齡者駕駛行為之研究4. 跟車行為之研究311. 趣味性

10、學(xué)習(xí)規(guī)劃多種情境：學(xué)習(xí)路線由路口違規(guī)車輛、前車載物掉落、路邊車輛竄出、二車碰撞事故、紅綠燈及不同的氣候狀況等組合而成，並設(shè)定評分標準。給予受測者新奇的開車體驗及反應(yīng)能力測試。321. 趣味性學(xué)習(xí)載物卡車紙箱掉落 兩車碰撞事故 遇紅綠燈 路口違規(guī)車輛332. 駕駛模擬系統(tǒng)之動態(tài)展示運動平臺與3D 動畫聯(lián)合展示：冰塊歷險 ：平臺動作包含連續(xù)轉(zhuǎn)彎、上坡、下坡、跳躍及左右晃動。車輛研究測試中心之虛擬測試道展示：模擬車輛行進路面突起、凹洞、上坡、轉(zhuǎn)彎、下坡及晃動等動作情境。 343. 高齡者駕駛行為之研究由問卷調(diào)查和警政署道路交通事故調(diào)查表分析結(jié)果可得知，高齡者事故發(fā)生地點以彎路之受傷嚴重性為最高。對於

11、汽機車安全問題感到最困擾的問題是汽機車爭道。3049歲和65歲以上的受測者各7名。 353. 高齡者駕駛行為之研究因子路況汽車突然切入機車爭道水準直路左彎右彎無有無有水準數(shù)322汽車突然切入之情形機車爭道之情形363. 高齡者駕駛行為之研究反應(yīng)時間(s)年齡層平均數(shù)中位數(shù)標準差P值中年人 (30-49歲)1.751.531.20.030老年人 (65歲以上)2.542.861.3 反應(yīng)時間(s)道路幾何平均數(shù)中位數(shù)標準差P值直路1.581.081.10.057右彎2.042.361.1左彎2.562.661.4 不同年齡層對於汽車突然切入時之反應(yīng)時間有顯著影響 不同道路幾何類型對於駕駛者之反應(yīng)

12、時間有顯著影響 374. 跟車行為之研究交通肇事的首位原因為未注意車前狀態(tài)。以周圍偵測任務(wù) (Peripheral Detection Task) 評量駕駛者分心。探討駕駛者面臨前方車輛緊急煞車事件時之駕駛反應(yīng)行為。2030歲年齡層，取樣人數(shù)為10人，3049歲和65歲以上各7人。 384. 跟車行為之研究時速( km/h )系統(tǒng)設(shè)定車間反應(yīng)時間( s )短中長低402.02.32.6中602.32.62.9高802.62.93.2394. 跟車行為之研究Source40 km/h60 km/h80 km/h撞車事故PDT失誤率PDT反應(yīng)時間年齡系統(tǒng)設(shè)定車間反應(yīng)時間PDT失誤率*年齡PDT失誤率*PDT反應(yīng)時間撞車事件*年齡 感知反應(yīng)時間影響因子彙整表：在不同車速下，撞車事故及系統(tǒng)設(shè)定車間反應(yīng)時間對感知反應(yīng)時間皆有顯著關(guān)係。40五、結(jié)論完成駕駛模擬實驗室之建置及