(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210621563.7 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 崔勇　迟清凯　富立　董韶鹏　 姚楠　王琛　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11562 专利代理师 李彬 (51)Int.Cl. G09B 9/00(2006.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/20(2012.01) (54)发明名称 一种基于软件在环的智能车虚拟仿真教学 系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于软件在环的智能车 虚拟仿真教学系统， 包括： 场景构建模块、 仿真智 能车、 通讯模块和控制模块； 所述场景构建模块 用于构建实验室场景； 所述仿真智能车在所述实 验室场景中运行， 并通过所述传感器装置采集所 述实验室场景的实验室数据， 所述实验室数据包 括所述仿真智能车的姿态数据、 速度数据和视觉 数据； 所述控制模块用于控制所述仿真智能车运 行状态， 并对所述实验数据进行可视化显示； 所 述通讯模块用于所述控制模块、 所述仿真智能车 模块之间的数据传输与控制指令传递。 本发明摆 脱了对专业实验室与专业设备的依赖， 可以借助 计算机随时开展实验； 并且在统一的虚拟仿真平 台中进行 实验， 偶然性小， 可复现性强， 便于教学 与评定。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114973832 A 2022.08.30 CN 114973832 A 1.一种基于软件在环 的智能车虚拟仿真教学系统， 其特征在于， 包括： 场景构建模块、 仿真智能车、 通讯模块和控制模块； 所述场景构建模块用于构建实验室场景； 所述仿真智能车安装有传感器装置； 所述仿真智能车在所述实验室场景中运行， 并通 过所述传感器装置采集所述 实验室场景的实验室数据， 所述 实验室数据包括所述仿 真智能 车的姿态数据、 速度数据和视 觉数据； 所述控制模块用于控制所述仿真智能车运行状态， 并对所述实验数据进行可视化显 示； 所述通讯模块用于所述控制模块、 所述仿真智能车模块之间的数据传输与控制 指令传 递。 2.根据权利要求1所述一种基于软件在环的智能车虚拟仿真教学系统， 其特征在于， 所 述场景构建模块包括场景文件库和场景构建单 元； 所述场景文件库用于提供场景文件； 所述场景构建单 元用于基于所述场景文件， 构建所述实验室场景。 3.根据权利要求1所述一种基于软件在环的智能车虚拟仿真教学系统， 其特征在于， 所 述仿真智能车包括底盘、 驱动 后轮、 转向前轮、 转向节 臂； 所述驱动 后轮平行装在所述底盘后部； 所述转向前轮与所述 转向节臂安装在所述底盘前端。 4.根据权利要求1所述一种基于软件在环的智能车虚拟仿真教学系统， 其特征在于， 所 述传感器装置包括陀螺 仪传感器、 加速度传感器和摄 像头传感器； 所述陀螺 仪传感器用于获取 所述仿真智能车模块于所述实验室场景的所述姿态数据； 所述加速度传感器用于获取所述仿真智能车模块于所述实验室场景的相对的所述速 度数据； 所述摄像头传感器用于获取 所述仿真智能车模块于所述实验室场景的所述视 觉数据。 5.根据权利要求1所述一种基于软件在环的智能车虚拟仿真教学系统， 其特征在于， 所 述通讯模块包括前端通讯模块和后端通讯模块； 所述前端通讯模块用于将所述控制模块发出的运行控制信号发送至所述仿真智能车； 所述后端通讯模块用于将所述仿真智能车基于所述传感器采集的数据发送至所述控 制模块。 6.根据权利要求1所述一种基于软件在环的智能车虚拟仿真教学系统， 其特征在于， 所 述控制模块包括可视化视图模块和控制器接口； 所述可视化视图模块用于实时显示所述仿真智能车模块的速度、 姿态、 视 觉信息； 所述控制器接口用于用户进行控制程序参数和/或控制程序算法的调整， 以完成对所 述仿真智能车模块的控制操作。 7.根据权利要求6所述一种基于软件在环的智能车虚拟仿真教学系统， 其特征在于， 所 述控制程序算法采用基于图像处 理的智能车控制算法。 8.根据权利要求7所述一种基于软件在环的智能车虚拟仿真教学系统， 其特征在于， 所 述控制算法包括： S1、 采用矩阵变换消除视 觉原始数据的透 视畸变， 得到无畸变图像；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114973832 A 2S2、 采用卷积运算对所述无畸变图像求解图像微分， 根据所述微分值与图像像素关系 求解图像亮度突变点， 对所述突变点绪论拟合突变线条， 对应为所述实验室场景中的赛道 位置； S3、 基于所述赛道位置， 通过几何关系规划所述仿真智能车局部路径规划， 对应所述仿 真智能车的前进方向； S4、 采用比例微分控制器控制所述仿真智能车进行轨迹跟踪， 对应输出所述仿真智能 车的控制信号。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114973832 A 3