8DOF交通安全模拟器是由6自由度运动平台和Yaw Table转台、X Table长行程所构筑的8自由度车辆运动模型实车件事 模拟装置。
通过虚拟现实UC-win/Road的集群及360度投影装置，音响系统，振动装置等共同营造出无限接近实际的驾驶环境，穹幕内可短时间进行轿车客舱和卡 车客舱的替换，同时还具备CCD摄像机，影像显示器和录像系统等高级管理系统。
交通流仿真器、车辆动力学仿真器，眼动仪等高水准的计测装置与UC-win/Road实现联合仿真，为高级安全驾驶研究做出贡献。

▲系统整体构成示意

■预想效果及功能

１．驾驶行为研究

围绕道路交通系统中「人」的要素，本驾驶模拟器能够真实再现驾驶员的驾驶感觉，具有驾驶员驾驶行为的 研究功能。例如：

1. 多种驾驶环境下驾驶员生理，心理特性的测量，分析和研究功能（车道变更、加减速、转向等）
2. 部同年龄段驾驶员（青年／老年／未成年人等）驾驶行为研究功能
3. 注意力分散（手机、广播等）对交通安全的影响研究功能
4. 疲劳对交通安全影响研究功能
5. 饮酒、疾病、药物对交通安全影响及缺陷驾驶行为研究功能等。

２．道路交通安全研究

针对道路交通系统中「路」的要素，本驾驶模拟器具有道路交通安全研究功能。例如

1. 设计阶段公路安全性评价功能
2. 运营及维护阶段的公路安全评价功能
3. 特殊路段（长大下坡、隧道、急弯、交叉路口等）安全保障技术研究功能
4. 道路照明、诱导和能见度变化等条件下的驾驶安全研究功能
5. 道路景观及交通设施设置的虚拟化设计功能
6. 路网条件下道路安全保障技术研究功能等

３．特殊环境下的交通安全研究功能

针对道路交通系统中「环境」要素、本驾驶模拟器可以研究环境因素对交通安全的影响原理和作用机制，具有环境，特别是特殊环境下的交通安全研究 功能。

1. 恶劣气象（雾天、冰雪、高低温、雨雪大风等）条件下的交通交通研究功能
2. 极端交通（交通事故、异常交通事件等）条件下的交通及应急保障对策研究功能

４．其他

本系统可忠实再现驾驶员的驾驶感觉，应用与驾驶行为的研究。

1. 新型ITS车载装备验证功能
2. 交通事故再现及司法鉴定功能等

▲系统构成图

■穹幕 DOME

穹幕由8面FRP素材板构成。FRP属于轻量硬质的素材，在遮罩车辆客舱的同时，也为投影系统充当投影现实屏幕的作用 。

▲穹幕上部（照片上）、穹幕入口（照 片下）

■多通道投影系统Multi Projector System (8 units)

Barco SIM5R Projector
多通道投影系统由8台高性能模拟器专业仿真投影仪构成。运用边缘融合处理提供360度全景车辆行驶环境。投影仪的朝向，投射角度由专业咨询公司经过光路设 计和验证，确保驾驶员的视野不受干扰。

▲Barco SIM5R Projector

■实车客舱　Real Car Cabin (Honda Accord)

Honda Accord 轿车客舱采用的是1台 本田雅阁的实车。将实车的引擎部分摘除，并安装电子控制系统和音响用电脑。此外，客舱内还布置 有外用电源和网络接口。为了维持高逼真度的驾驶感，方向盘，油门踏板，刹车踏板都使用实车部件。

■卡车客舱 Truck Cabin

Order Made Truck Cabin
方向盘、油门踏板&刹车踏板、驾驶舱座椅、安全带采用的是现代卡车实车的部件。

■转台 Yaw-Table

Bosch Rexroth Yaw-Table for EMotion-4000
转台设置在6DOF运动平台和车辆客舱之间，用于交叉口，急转弯时辅助车体的旋转，更加真实地表现车辆行驶位姿。

■振动系统 Vibration System

Bosch Rexroth EMotion-4000 Vibration
振动器安装在转台和车轮的连接埠，当车辆行驶在不同材质的路面上时，通过高频振动可表现出细微的差异。

1. 再现行驶中路面的凹凸感（Direct Setpoint）
2. 再现行驶中不同路面谱的振动（Frequency Spectrum）

■六自由度运动平台 6DOF Motion Platform

Bosch Rexroth EMotion-4000-6DOF-700-MK2
表现车辆行驶中基本的车辆运动模型，通过车辆动力学计算忠实再现车辆行驶过程中的位姿。车辆位姿由Pitch、Roll、Yaw、Sway、Surge、 Heave 六个方向组合实现。

■长行程单元 X-Table

Bosch Rexroth Order Made Long Excursion 1 Axis Motion Table
安装在地面上支撑六自由度运动平台的长行程直线运动系统。用于车辆在长距离连续加速时传递给驾驶员离心力。

■集群计算机系统　Cluster Computer System

集群计算机系统有1台主控计算机和8台显 示用计算机构成。各投影通道由专用PC负责描绘，主控机队8台显示计算机进行同步管理，实现360度全景映像输出。

■视线追踪系统　Eye tracking System

face LAB 是由澳大利亚国立大学（ANU）独立出的SeeingMachines公司开发的产品 。
该系统是基于2台摄像头的信息自动实时追踪，对人的面部运动进行计测。系统通过图像捕捉面部的三维特征，对面部特征抽样并追踪相关特征信息。
当面部特征在 画面上发生变化时，系统会动态选择新的特征，即使头部进行转动，画面中的面部图像部分出现错位，依然可以追踪相关轨迹。输出数据包括眼球运动数据，头部为 主，转动数据，眨眼，唇和眉的动作和瞳孔数据。
面部自然传递被检测者的信息，通过面部观测计算被检测者的意图，注意力集中度。通过对面部的计测创造出人机互动的新界面。

■交通流模拟器 Traffic Simulator

Vissim 通过考虑详细车辆的相互影响 ，例如拥堵，混杂导致的公共交通延迟，自行车专用车道导入时的影响等，是一款可以从微观视角抽出课题，解决课题的微观交通仿真软件，在车辆应用方面， Vissim 可对自行车，机动车，公交车，计程车，短途列车，长途列车等复合交通模型进行仿真，用于混杂导致的公共交通的延迟预测，以及自行 车专用车道导入的效果验证等。

■车辆动力学模拟器　Vehicle Dynamics Simulator

CarSim 和TruckSim是美国Mechanical Simulation公司开发并以商品化的车辆动力学仿真软件。可对车辆 （轿车、卡车、公交车、摩托车）在各种驾驶条件和环境条件下的行为通过简单操作进行评价，是面向控制设计人员和技术人员的一款工具软件。被全世界超过30 家的车辆制造商，超过150所大学，研究机构利用，已经成为车辆动力学仿真软件业界的标准。尤其作为车辆运动控制，ITS相关研究和开发的有效工具获得一 致好评。此外，作为动态行为的应用，也用于车辆侧翻事故分析和道路设计。

音响系统

为确保系统整体的性能，音响系统由单独的Sound PC构成、支持行驶中自车的声音，周围仿真环境音及客舱和控制室内的通讯

电源系统

为了保护计算机系统不受突然停电造成实验数据的丢失，本模拟器在电源和计算机系统之间连接有UPS（应急电源装置）UPS在遇到停电后自动启 动，可提供10 ～ 20 分钟时间用于关闭系统以及将运动平台返回Settled位置。此外，电源系统分为ACC#1 和ACC#2 两阶段 管理，实现6DOF运动平台和其他运动装置（X-table/YAW-table/Vibration）的独立控制。

DVR系统（Digital Video Recorder）

客舱，穹幕和模拟器控制室内设置了多台CCD摄像机，用于系统运行过程中的监控。同时具备录像功能，可与LOG数据一并用于驾驶员驾驶行为的研究。

三维实时虚拟现实软件　UC-win/Road

三维实时虚拟现实软件UC-win/Road于2002年获得软件产品年度大奖。在各类项目中通过简单PC操作，即可完成大规模空间制作，是一款功能强大 可进行实时模拟的先进软件。

■地形建模

技术指标：对应中国地形
对应：SRTM（90m网格）世界测地系。支持黏贴航拍图片，DXF-XML转换、 3D、2D地形编辑等功能。

■道路建模

技术指标：

1. 直线，圆曲线，缓和曲线等道路平面线形的模型
2. 坡度、纵断线形的模型
3. 路肩、车道、路缘石、中央分隔带、紧急停车带等横断面模型
4. 可模拟滤清，混凝土，砂，土等路面材质
5. 桥梁、隧道、平面交叉、立体交叉等特殊道路模型
6. 土质，框架保护，石质的坡面模型

对应：
道路・河流・湖泊・飞行路径等各种线形可通过参数或样条曲线的输入，自动生成道路，隧道，桥梁，河流，步行路径。对应道路平面线形（缓和曲线・样条曲线）。 纵断面线形定义隧道，桥梁区间的设置。截面定义中均可进行落石台，边坡处理，材质设置等。复杂道路结构也可简单完成线形，截面的制作。

■気象特殊効果

技术指标：
可仿真与雨，雪，冰等的路面模型，路面特征。

对应：
除对应各种特殊气象的表现外，可通过路面 设置摩擦系数和振动。支持雨，学，指定范围设置雾的效果，雷，闪电，雨刷，路面溅水等功能。

▲路面反射 

▲水溜り

▲雨紋 

▲雷

▲ワイパー（雪）

■Road DB

技术指标：
对应GB5768表示规范，包括道路标识，警告标识，向导标识及其 他表示模型。
（可提供 SDK、可进行客制化开发）

对应：
全面对应「GB5768」版道路交通标志和标线规范，可通过 Road DB下载。

■3D 建模

技术指标： 支持下述模型

1. 树木、花
2. 大楼、收费站、加油站、服务区等
3. 平原，山区，城市，郊区等地域特征景观
4. 天空，山，河流等地理景观
5. 交通信号、护栏、消音壁、信息牌、照明设施等交通设施
6. 机动车、非机动车、行人等交通流模型及动物等。

对应：
利用DB可瞎下载丰富的标准模型/材质模型。此外，软件内置方便的 编辑，移动的功能，可对模型进行放大， 缩小，移动，旋转，倾斜等配置调整，通过设置动作还可制作可动模型进行动作控制。

■连接功能

技术指标：
关于道路及设施模型的导入，支持其他建模软件（Creator、 VEGA等）的外部导入

对应：
UC-win/Road 支持3DS、FBX、MD3、COLLADA、OBJ等模型格式的导入。

■数据连接

技术指标：
支持AutoCAD等外部数据的导入。

对应：
通过LandXML可与各类CAD进行 3D/2D数据交换。通过对应开源格式LandXML 支持与Civil 3D、InRoads 等CAD产品的接口，可转换地形，道路线形和截面信息。 可转换地形，道路线形和截面信息。LandXML的 LandXML.org 输出功能已在UC-win/Road 的开源官方论坛LandXML中获得认证。

■VISSIM 支持

技术指标：
提供 与交通模拟软件（VISSIM）的数据接口

对应：
对应导入VISSIM的交通流分析结果并 可视化。运用微观模拟播放器可将 VISSIM的ANI.TXT 文件导入到UC-win/Road 。导入模拟结果后，设置模拟显示位置，分别制定车辆和行人的现实模型。最后，交通分析结果可想动画一样播放，并在三维空间中确认交通状况。

■驾驶模拟，场景功能

技术指标：
特定交通事件的模拟（冲突、超车、接触判定等）、交通堵塞的表现

对应：
通 过场景功能可对模型进行各种既定动作的 设置。场景功能是指从模拟开始到结束的过程中，通过设置条件出发一系列事件的功能。根据需要表现的现象或测试条件，编写相应的场景后进行模拟，可更加有效 地表达VR数据的制作意图。编写相应的场景后进行模拟，可更加有效地表达VR数据的制作意图。通过场景功能中搭载接触判定，冲突时的警告（文本或声音）及 多媒体播放功能。

■VISSIM 支持

技术指标：

1. 引擎、喇叭、轮胎，不同材质的路面，车 辆和空气（隧道）、模拟车辆和障碍物的相撞音
2. 模拟道路交通系统的各种背景音
3. 可搭载雨，风等各种环境的背景音

对应：
使用OpenAL，模拟多种环境音，其他 车辆音，自车音（引擎音、轮胎音、风切音、隧道发射音）。对应低通滤波器。滑音、4轮音再生。沥青上的车辆急加速，急刹车，急旋转的声音。

■驾驶模拟・场景功能

技术指标：
提供包括车辆轮胎特性在内的正确的运动模型，特别是转弯时的方向转换，加速，减速功能可与实际数据很好得对应。

对应：
为了再现汽车（4轮车）的运动模型，在UC-win/Road里安装车辆全体动作模型，引擎，从引擎到车轮位置的各传送模型，展现更逼真的运动表现。以下是可表现的现象。

■车辆行驶模型

技术指标：
动态模型可正确模拟气象（雨、雪、冰）状态的路面下侧滑，刹车性能。

对应：
可表现转向不足和转向过度。转向不足是指高速行驶时前轮角度如果不 大于低速行驶时的角度车辆无法实现相同转向的现象。如果速度过快即使打方向盘车辆也不会大幅转弯，物发安全驾驶。转向过度则是指转弯过程中后轮大话，发生 比通常急速的旋转现象。

配合驾驶模拟器制作了下述4中典型的VR模型数据。典型路段数据均 基于中国实际的道路建模，是可以辅助驾驶模拟器有效应用的实时VR模型。数据提供场景功能，环境切换功能，车辆运动模型切换等丰富的驾驶行驶环境。

■城市道路VR数据

基于北京市三环线为中心对首都特有的城市道路网进行了再现。对权限道路标识，标线（对应中国GB5768-2009规范）和向岛牌基于实地取材进行建模和 配置，对具有北京特色宽敞的道路路幅，苜蓿也行立交等数十处立交桥进行了制作，沿线的道路设施，建筑物进行了重视再现。加上包括08年奥运场馆的「鸟巢」 等地标性建筑物的配置，真实地烘托出了北京城市环线所特有的空间感。

■高速道路VR数据

国道G110的扩宽业务为北京的实际数据模型。以往双向2车道的一般国道扩建为分离式路基的双向4车 道道路，运用 UC-win/Road基于建设中的设计图纸进行了数据制作。真实再现了施工期间大型卡车的交通流特征，并在场景功能中加入雨，学，冰冻路面等特殊气象。 此外，对于本系统可替换卡车客舱值特点，数据制作过程中照顾了适宜的驾驶空间，重视再现了车辆和驾驶员的感觉。

■山岳道路VR数据

对国道G109的部分区间进行再现的VR数据，为了让驾驶员真实感受到车辆在不同转弯半径上通过时驾 驶模拟器带来的加速度感及离心力，对道路结构进行了忠实再现。参考实地拍摄的视频对连续弯道进行了制作，包括道路的横截面，侧沟，排水路，边坡材质等均参 考实地拍摄的照片素材进行了再现。

■无限循环道路数据

以疲劳驾驶研究为目的制作的VR数据，利用二次开发「交通接续」功能，驾驶员可在场景路网内无限循环驾驶。道路结构则财通中国具有代表性的典型横截面，根据实地手机的路况信息进行了交通流车辆的忠实再现。