三自由度大型特种车驾驶训练模拟器

一、学员练习分系统
（一）软件部分。
系统应具有启动、熄火、转向、离合、制动、加速等操作响应功能，为学员驾驶练习提供一个较真实驾驶模拟环境。
1.练习功能
具备符合大纲规定课目的驾驶模拟练习功能。
2.自检功能
具备系统自检功能。
3.引导提示功能
在练习模式下可开启和关闭该功能，开启状态下对错误操作可进行文字和语音提示。
4.考核功能
能够实现考核功能。
5.性能要求
①前方视景、左右后视镜视景图像与实车驾驶员图像视角一致。左右后视镜视景可调。
②驾驶操作部件与实装位置、力感、行程、颜色基本一致。
③三自由度平台在车辆行驶中产生与地形起伏相一致的颠簸，使车载人员练习时具有实车行驶中的前倾、侧滑、碰撞、震动、淤陷、涉水等感觉，便于维护，能够安全合理地进行紧急停止。
④各种仪表根据驾驶数据由触摸显示屏图形输出，开关使用触摸屏模拟。仪表和开关的形状、位置关系按实装车辆设计。
⑤针对不同车型的特点，建立车辆动力学模型和运动学模型，仿真效果符合对应车型机动特性，确保效果逼真。
⑥可生成各课目练习所需三维地形、道路景况、雨雪风雾等天候及昼夜不同时段照明情况；能够模拟昼夜、各种天候、不同路况条件下的驾驶练习。
⑦采集数据速率：每帧不大于20ms；并能对各操作传感器进行检测。采集软件设置信号采集频率不低于50赫兹，间隔不大于20ms。
⑧初始化时间不超过30s，后期资源导入时间不超过1s。
（二）硬件部分。
（1）三自由度平台。
1.功能：实现三自由度运动，进行俯仰、侧倾、升降。
2.尺寸
长：1800mm；
宽：1500mm；
高：660mm。
3.有效负荷: ≥500kg。
4.运动参数
①俯仰
幅度：+/-10°；速度：0-30°/s;
加速度：0-60°/s2。
②侧倾
速度：0～30°/s; 加速度： 0～60°/s2；侧倾角度：+/-10°。
③升幅
幅度：+/-100mm；速度：0～150mm/s。
6.振动频率：0.1Hz-10Hz。
7.噪音（分贝）：小于65db。
8.平均无故障工作时间：>5000h。
9.电动，供电电压：AC220Ｖ。
10.功率：峰值功率不大于5kＷ。
11.其他：
①平台系统一次连续工作时间不低于24小时。
②连续工作8小时无故障。
③在电压220V，波动范围：-10%～+10%情况下，能够正常工作。
④电源波动超过±20%或突然断电，能够安全恢复初始状态。
⑤能与驾驶舱体牢固连接。
（2）驾驶舱体。
1.型式：双座，半封闭式座舱。舱体材质为复合高分子材料或金属材质，布局、内部环境与实装一致。
2.外廓尺寸（长*宽*高）：
长：2000mm；
宽：2500mm；
高：1500mm。
3.座椅：与实车座椅基本一致。
4.其他：结构牢固，外形美观。
①军用迷彩色符合国军标GJB1379要求。
②进出模拟器舱室应安全便捷（合理设置安全梯、带扶手）。
③能与三自由度平台牢固连接，且连接后总高度不超过2500mm。
（3）转向机构。
组合开关采用泰安TA4360型运输车实装件改装或自研（金属材质），位置、力感、行程、颜色与实装一致，包括转向灯、远近关灯、喇叭、雨刮器、车辆启动、液力缓行器开关等开关，具备最大转向锁止功能。
（4）油门踏板。
泰安TA4360型运输车实装件改装或自研（金属材质），尺寸、位置、力感、行程、颜色等与实装一致。
（5）离合器踏板。
泰安TA4360型运输车实装件改装或自研（金属材质），位置、力感、行程、颜色等与实装一致。配合变速机构，模拟与真车一致换挡效果。
（6）制动踏板。
泰安TA4360型运输车实装件改装或自研（金属材质），尺寸、位置、力感、行程、颜色等与实装一致。
（7）驻车制动。
泰安TA4360型运输车实装件改装或自研（金属材质），尺寸、位置、力感、行程、颜色等与实装一致。
（8）变速机构。
1.尺寸、位置、力感、行程、颜色等与实装一致。
与离合器关联的互锁装置功能可靠，在离合器未踏动情况下，不能出现挂挡及摘档，踏动离合器后变速机构方可摘档。
2.金属材质。
（9）仪表盘显示屏（横屏）。
1.分辨率1920（RGB）×1080 [FHD]。
2.显示尺寸及外观尺寸应满足本项目中几类车型仪表盘1:1显示需要。
（10）触摸屏（面板开关）。
1.分辨率1920（RGB）×1080 [FHD]。
2.显示尺寸及外观尺寸应满足本项目中几类车型面板开关显示及触摸交互需要。
3.面板开关包括：电源开关、危险警报灯开关、油箱切换等开关布局与实装一致。
（11）前方视景触摸显示屏。
1.多屏拼接形成驾驶视角,总显示面积不低于1920mm*400mm。
2.总分辨率不低于3800*1080。
3.显示尺寸及外观尺寸应满足本项目中几类车型前方视景显示及触摸交互需要。
（12）左右后视镜显示屏。
配置：
1.分辨率1920（RGB）×1080 [FHD]。
2.显示尺寸及外观尺寸应满足本项目中几类车型左右后视镜显示需要。
（13）耳麦。
配置：
单元尺寸：直径40mm。
单体阻抗：24欧姆。
频响范围：20Hz-20KHz。
灵敏度：103dB。
麦克风：全指向。
有线连接。
（14）音箱。
满足声音外放需求。
（15）计算机。
配置：
（1）CPU:适用台式机
主频不低于3.2GHZ
最高睿频：4.6GHZ
三级缓存：12MB
插槽类型：LGA1151
核心数量：六核心
线程数：12线程
总线规格：DMI3 8GT/s
热设计功耗：95W
支持最大内存：64GB
（2）内存：16G
（3）硬盘：1TB机械硬盘+256G固态硬盘
（4）显卡：适用台式机
接口标准支持PCI Express4.0
输出接口：1×HDMI接口，3×Display Port接口
支持多屏显示：4
显存容量：8GB
显存位宽：256bit
显存类型：GDDR 6
显存带宽：512GB/s
核心频率：1500MHZ
3D API：DirectX 12Ultimate
最大分辨率：7680×4320
电源接口：8Pin
（5）其他：与驾驶模拟器配套使用，一体化内嵌于模拟器内。

二、资源库
（一）练习车型库。
练习车型包括三类：
泰安50吨TA4360+TAZ9650型运输车、泰安60吨TA4410+TAZ9780型运输车、WS2400。
1.三维模型：对相关车型，包括车身、驾驶室、底盘等进行高精细建模，贴图分辨率不小于1024*1024，三种车型均不少于20000个三角面。
需包括（轻、中、重）三种遭毁伤后的三维模型，如车辆车体的形变、车辆爆炸碎片、轮胎爆炸碎片、玻璃碎片。
模型分为两级LOD优化，分别为原模型面数50%和10%两个阶段LOD。
2.动力系统：与泰安50吨TA4360+TAZ9650型运输车、WS2400动力系统保持匹配，与相应驾驶模拟器配套使用，满足驾驶模拟交互操作。可与泥泞路段、涉水路段（泥底和砂石底）、松沙路段、卵石路段、冰雪路段、高速公路六种地面依据路面工况标准进行交互，可仿真六种地面对轮胎的作用效果，如轮胎沉陷、侧滑、地面纹理变化。
驾驶操作区分重载和空载两种驾驶模式。
3.虚拟仪表开关
车型：按相关车型实装仪表形状、参数输出方式、位置关系、大小进行设计，通过触摸屏点击、选择、位置转换完成操作。
二、资源库
（一）练习车型库。
练习车型包括三类：
泰安50吨TA4360+TAZ9650型运输车、泰安60吨TA4410+TAZ9780型运输车、WS2400。
1.三维模型：对相关车型，包括车身、驾驶室、底盘等进行高精细建模，贴图分辨率不小于1024*1024，三种车型均不少于20000个三角面。
需包括（轻、中、重）三种遭毁伤后的三维模型，如车辆车体的形变、车辆爆炸碎片、轮胎爆炸碎片、玻璃碎片。
模型分为两级LOD优化，分别为原模型面数50%和10%两个阶段LOD。
2.动力系统：与泰安50吨TA4360+TAZ9650型运输车、WS2400动力系统保持匹配，与相应驾驶模拟器配套使用，满足驾驶模拟交互操作。可与泥泞路段、涉水路段（泥底和砂石底）、松沙路段、卵石路段、冰雪路段、高速公路六种地面依据路面工况标准进行交互，可仿真六种地面对轮胎的作用效果，如轮胎沉陷、侧滑、地面纹理变化。
驾驶操作区分重载和空载两种驾驶模式。
3.虚拟仪表开关
车型：按相关车型实装仪表形状、参数输出方式、位置关系、大小进行设计，通过触摸屏点击、选择、位置转换完成操作。
（二）练习课目库。
1.场地驾驶典型课目驾驶模拟练习，主要包括倒车、倒库、转向、定位停车、通过右单边桥、通过限制门、连续障碍路、直线限制路、平稳驾驶、停靠货台、倒车挂装与牵装倒库等11个课目。
2.道路驾驶练习，主要包括一般道路、城市道路、高速公路等3个课目。
3.复杂路段驾驶练习，主要包括通过涉水路段、通过泥泞路段、通过急造公路、通过卵石路段、通过冰雪路段、山区道路驾驶、高原地区驾驶、戈壁地区驾驶等8个课目。
4.其他驾驶练习，主要包括通过燃烧路段、通过核生化沾染路段、牵（载）装进出地域等6个课目。
5.特殊天候条件驾驶模拟练习，主要包括夜间、雨天、雾天、雪天、风沙天等5种天候条件。
6.上下运输工具驾驶模拟练习，主要包括上下铁路平车1个课目。
7.应急避险练习，主要包括制动失灵处置、途中爆胎处置、车辆侧滑处置、车辆着火处置、重装备掉下货台处置等5个课目。
8.预防车辆交通事故练习，主要包括能够开展车辆碰撞事故、人车事故、车辆与非机动车事故等3个课目。
9.实景道路驾驶练习，选择某一机动投送道路进行驾驶练习，
（三）练习条件库。
其他三维模型素材：
1.相关车辆包括：军用车辆有装甲车、救护车、指挥车等；民用车辆有皮卡车、SUV，乘坐车（小型、中型、大型），货车（轻型、重型）等。
要求：车辆加入场景后可自主运行，包括自动行驶、避障、等待等效果，形成与真实环境基本一致的交通环境（车流量可控）。
2.地物有高速收费站、加油站、桥涵、村庄、交叉路口等地物不少于5种模型；辅助设施包含交通信号、道路栏杆等不少于6种模型，贴图分辨率不小于1024*1024，不少于5000个三角面。
3.植被模型技术指标：
①植被支持alpha镂空贴图；
②基础模型制作（树木约为10000个三角面，灌木约为5000个三角面、草约为1000个三角面）；
③4层LOD细节层次模型制作，最高为10000个三角面，最低为50个三角面；
④分段破坏毁伤模型（树木）制作；
⑤植物贴图种类应包括4种：Diffuse map（颜色贴图），Specular map（高光贴图），Normal map（法线贴图），Reflec tion map（反射贴图），贴图最大尺寸为1024*1024；
⑥植物分为乔木、灌木或乔灌混合，疏密情况按照实际地形、路段设置；
⑦物理属性制作及设置，如碰撞盒、质量、密度等（树木、灌木）。
4.打击素材：
具备直升机，火包，强击机（攻击机）、无人机等模型，支持贴图分辨率不少于1024*1024，不少于20000个三角面。有直升机、火包、强击机打击动画，对打击、烟雾、爆炸等效果建模，需有直升机、强击机飞行、打击动画；要求具备攻击属性和轨迹自动运行；有烟雾、火花、碎片效果，不能造成系统卡顿；打击需在地面或者房屋等模型上形成简单的毁伤动画效果，如坑、碎片等。
能输出驾驶过程中的各种音响效果，以及打击、爆炸等音响。包括爆炸声、车辆启动刹车声、飞机轰炸声、击中车辆声、人员哀嚎声、风声、雨声、撞击声等11种。
5.天候气象素材：包括晴天、雨天、雾天、雪天、风沙天等五种天候。雨天、雾天、雪天、风沙天分为三个级别，如雨（雪）天分小雨（雪）、中雨（雪）、大雨（雪）。
6.时间素材：包括昼夜两种时段，随着时间推移发生变化，模拟24小时昼夜光照变化。可选择一天24小时内的任意时段。
7.人物模型：包括4类。模型要求包含骨骼动画，如行走、跑步、跳跃、还击、卧倒等共8类（包括死亡、受伤、携带轻重装备、单人防护装具等设备、动作及对应模型），贴图分辨率为1024*1024，不超过20000个三角面；
①人物身高165～185cm；
②动作帧数率为50帧/秒；
③动作较为真实。
（四）地形道路库。
整体上练习地形不少于150平方公里，选择典型地域进行建模，要求能够包括高程信息数据（为灰度图，精度为米级），可支持卫星影像贴图、地表纹理贴图，要求能采取资源动态加载模式，延迟不超过1s；对大地形模型进行渲染分层，根据视角距离远近，并可以进行资源动态加载，包括山地、丘陵、平原、水网稻田、沙漠戈壁等五类，除特定地貌特征（沙漠、湖泊等），其他均有植被覆盖。布置形式：各类型道路纵横交错，设计多个平交、立交道口，部分砂石路面可局部形成迂回；平原道路设计布局可选择环状（闭合、不闭合）、枝状、坡地或山地道路设计布局可采取盘旋、尽端式，各种布局均可综合运用。
道路及两侧精细地形宽不小于50米；道路及道路两侧精细地形网格精度：≤1.5米；
图形刷新频率≥30帧/秒。
（1）场内驾驶场地。
根据倒车、倒库、转向、定位停车、通过右单边桥、通过限制门、连续障碍路、直线限制路、平稳驾驶、停靠货台、倒车挂装与牵装倒库等11个课目要求，建立相应三维地形和障碍物。
选择某部队制式练习场1:1建模。
具体课目尺寸、场地设置要求按照相关标准设计。
（2）一般道路。
1.按照国道/省道/县道的道路实际建模；
2.道路按标准设置各类交通信号，汽车分向、分道行驶，互不干扰；
3.沿途设有非机动车道等；
4.交通参与者齐全。
5.每条道路距离不得少于20km。
（3）城市道路。
1.按照城市道路实际建模；
2.道路设有中央隔离带，每侧至少有三条以上机动车车道，汽车分向、分道行驶，互不干扰；
3.沿途设有非机动车道、绿化隔离带、护栏、地标线、交通信号灯、交通标识、树木、安全监控及通讯设施等。
4.每条道路距离不得少于15km。
（4）高速公路。
1.采取全封闭管理。道路两侧用隔离栏等设施将公路全程封闭起来，并在出入口进行控制，高速公路内车辆速度为80～120km/h，车辆类别包括小轿车，货车，大巴车等，交通流量分大、中、小三级可调；
2.采用全立交，禁止行人和非机动车在路上行走，与其他线路相交时采用立体交叉、行人跨线或地道桥；
3.设有中央隔离带，每侧至少有两条以上车道，汽车分向、分道行驶，互不干扰；
4.沿途设有综合服务设施、安全监控及通讯设施等；
5.不直接通过城镇，在通往城镇处设立分流道，通过支线进入城镇。
6.每条道路距离不得少于30km。
（5）涉水路段。
1.水面高度可调节，最高1.2n。(根据季节不同，有的路段(如河床)下雨天就成为涉水路，汽车涉水时，水的浮力使汽车对河床的压力减小，车轮附着力也随之变小，驱动轮容易打滑;水流的作用会增加行驶阳力;横向的水流冲击，还会使汽车产生横向滑移;汽车行驶在涉水路段，很难观察到水下情况，增加了驾驶操纵难度)。
2.道路距离不得少于10KI，期间涉水路段不得少于2处。
（6）泥泞路段。
1.与实际道路路况一致，天晴时，是乡村路，雨天为泥泞路。（泥水混合使土质变软，泥浆粘稠，车辆行驶阻力增加，轮胎附着力变小，车轮极易出现打滑或侧滑甩尾，制动效能变差；在车轮与地面之间形成润滑介质，方向不易掌握）
2.道路距离不得少于10km，期间泥泞路段不得少于2处。
（7）急造道路。
1.按急造军路要求建模；
2.碎石、黄沙、低矮灌木、简易道路；
3.随车速变化碎石飞溅。
4.道路距离不得少于10km。
（8）卵石路段。
1.与实际道路路况一致，由大小卵石组成。（雨天行驶时泥水混合卵石使得车辆行驶阻力减小，轮胎附着力变小，车轮极易出现打滑或侧滑甩尾，制动效能变差；在车轮与地面之间形成润滑介质，方向不易掌握）
2.道路距离不得少于10km，期间卵石路段不得少于2处。
（9）冰雪路段。
1.与实际道路路况一致。（冬季下雪时，道路上的积雪被碾压成冰，形成冰雪路面，光滑如镜，大大降低了道路的附着系数，对车辆的牵引力和制动力的生成受到极大限制，极易造成车轮在冰面上滑动）
2.道路距离不得少于10km，期间冰雪路段不得少于2处。
（10）山区道路。
1.按照山区道路实际建模；
2.道路无中央隔离带，标单黄线或双黄线，每侧至少有一条以上机动车车道，汽车混合行驶，互相干扰；
3.道路两侧为傍山路、有悬崖、急弯、鸣笛、减速等交通标识；
4.含连续上下坡（对车辆的牵引力和制动力的生成受到极大限制，极易造成车轮制动失效）。
5.道路距离不得少于20km。
（11）高原道路。
1.按照高原道路实际建模。
2.道路距离不得少于20km。
（12）戈壁地区。
1.按照戈壁道路实际建模；
2.道路开阔、碎石、黄沙、低矮灌木、简易道路；
3.随车速变化碎石飞溅（易造成轮胎破损、爆胎现象）。
4.道路距离不得少于20km。
（13）其他驾驶场地。
1.通过特殊区驾驶
利用场内适当区域、道路进行标识。可在场内无迂回道路两侧设置暗堡、路边炸弹、地雷、各种障碍物等，形成遮断路段。
2.通过特殊路段驾驶
利用场内适当区域和道路进行设置。条件许可时，应具有2条以上可供迂回道路。
3.通过坑路段驾驶
坑可分大、中、小三类，大坑上口直径约为10米，下口直径约为2米，深约1.5米；中坑直径设置约为2米；小坑直径设置为小于所用车辆类型的前轮轮距。路宽不少于6米，路长不少于100米。
4.通过燃烧路段驾驶
在长不少于100米、路面较平坦、具有较好通行能力的道路上，设3～5道燃烧带，放置发烟罐，两端设消防池，放置消防器材。
5.通过核生化沾染路段
（1）按照沾染路段设置要求建模；
（2）开阔地域、道路两侧进行核生化沾染标识、道路两侧低矮灌木、简易道路；
（3）随车速变化尘埃飞溅；
（4）洗消区域、器材、车辆、人员、专用设备、标识、防毒面具、防毒衣等。
6.牵（载）装进出地域
按部队装备编制情况设多种炮位。进出道路尺寸应根据地域要求确定。
具体课目尺寸、场地设置要求按照相关标准设计。
（14）上下铁路平车驾驶。
1.铁路装卸载站；
2.顶端站台、侧端站台、制式站台；
3.普通平车N16。
4.设置固定站台1种，临时站台1种。
（15）制动失灵发生路段。
1.按照一般道路条件建模；
2.场景设置防护栏、山区路段和防撞设施；
3.路段距离不少于5km。
（16）途中爆胎发生路段。
1.按照高速公路条件建模；
2.路段距离不少于5km。
（17）车辆侧滑发生路段。
1.按照雨天、泥泞路段条件建模；
2.路段距离不少于5km。
（18）车辆着火发生路段。
1.按照一般道路条件建模；
2.路段距离不少于5km。
（19）重装备掉下货台发生地段。
1.按照铁路输送装载场站条件建模；
2.路段距离不少于5km。
（20）预防车辆交通事故练习--车辆碰撞事故。
1.按照一般道路条件建模；
2.路段距离不少于5km。
（21）预防车辆交通事故练习--人车碰撞事故。
1.按照城市道路条件建模；
2.路段距离不少于5km。
（22）预防车辆交通事故练习--车辆与非机动车碰撞事故。
1.按照城市道路条件建模；
2.路段距离不少于5km。
（23）实景道路。
实景道路由甲方确定，所属区域典型道路长不小于120千米，道路及两侧精细地形宽不小于50米；
道路及道路两侧精细地形网格精度：1.5米；
图形刷新频率≥30帧/秒。
布置形式：各类型道路纵横交错，设计多个平交、立交道口，部分砂石路面可局部形成迂回；平原道路设计布局可选择环状（闭合、不闭合）、枝状、坡地或山地道路设计布局可采取盘旋、尽端式，各种布局均可综合运用。
（五）联网控制模块。
1.整体上延迟不得超过80ms，
2.满足不少于96个节点。

三、配套施工
（一）系统集成施工。
主要指结合使用场地，进行驾驶模拟器及其附属控制台、网络设备等部署，需提供方案。
（二）辅材。
部署所需其他材料，如导线槽、U型杆、吊杆、线管、螺栓、螺母、千兆网线等。

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