具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前用户在基于安全因素、节省能耗以及效果等角度考虑时，可考虑进入虚拟驾驶模式，然而现今的虚拟驾驶场景的实现步骤较为复杂，不利于用户从现实驾驶模式实时切换，不能满足一些特定场景，进而会造成用户体验较差。例如，此时用户驾驶车辆在外练车，但室外天气突然较差，不适合用户继续练习，则此时用户将车辆停在车位或相应位置，用户无法在较短时间内不采用复杂安装的情况下，实现现实驾驶模式向虚拟驾驶模式的切换。

基于此，本发明实施例提供的一种虚拟驾驶与现实驾驶的实时切换装置和系统，通过较为简便的步骤，能够即时实现现实驾驶场景到虚拟驾驶场景的切换。

下面通过实施例进行详细描述。其中所涉及的虚拟驾驶及实际驾驶车型可包含所有动力车型，包括但不限于汽油车、新能源车(包含电动汽车、氢能源汽车及太阳能汽车等)；该虚拟驾驶及实际驾驶车型包括小轿车、大客车、大货车、工程机械车辆、特种车辆、三轮车、二轮车、电动自行车等；所涉及的虚拟驾驶及实际驾驶设备还可以是水运或海运运输工具或是各种类型的航空器等所有水陆空交通及运输工具。

本发明实施例提供了一种虚拟驾驶与现实驾驶的实时切换装置，可应用于汽车行业、水运或海运设施设备、航空运输设施设备等，包括车辆、分析模块和工作站，车辆包括中控模块和多个采集单元；

中控模块，在分析模块与车辆相连接的情况下，响应作用于针对中控模块的第一操作，将现实驾驶模式切换到虚拟驾驶模式；其中，第一操作可为用户通过按键或触控通过中控模块，选择虚拟驾驶模式；

采集单元，用于对车辆的每个操作部件的驾驶操作数据进行采集，并发送给分析模块；其中，采集单元包括电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)和/或传感器。

示例性地，可通过通信总线CAN协议采集车辆上各个ECU内车辆各个操作部件的数据，例如“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”数据。

分析模块，对驾驶操作数据进行分析整合，以使分析整合后的驾驶操作数据用于在虚拟场景中表征车辆在现实驾驶中的操作；

工作站，基于分析整合后的驾驶操作数据，同步虚拟场景中的车辆操作。

在实际应用的优选实施例中，通过提供分析模块，并将分析模块与车辆进行通讯连接，在此基础上用户通过中控模块即可开始将现实驾驶模式切换至虚拟驾驶模式，通过对车辆各个操作部件的驾驶操作数据进行分析整合，得到能够表征现实驾驶模式车辆驾驶操作数据，并发送给工作站，以便工作站根据该车辆驾驶操作数据，将虚拟场景中的车辆操作与现实场景中的车辆驾驶情况进行同步，通过较为简便的步骤，能够即时实现现实驾驶场景到虚拟驾驶场景的切换。

其中，分析模块为自研发的TB300ECU模块，用于对采集的驾驶操作数据进行分析后上传至工作站，TB300ECU模块通讯线与车辆CAN线束并联，TB300ECU模块读取车辆CAN网络中的各个部件的数据ID以及驾驶操作数据。并根据预先于TB300ECU模块中配置的部件数据ID将各个数据ID的数据进行解析，将TB300ECU采集的全部数据ID与预先配置的部件数据ID进行比对，将符合需求数据ID下的驾驶操作数据进行提取，在TB300ECU模块内部将读取到的驾驶操作数据进行重新排序组合，组成新的通讯协议，将新组成的通讯协议上传至工作站，工作站依据当前驾驶情况或课程要求从驾驶操作数据中筛选出目标部件对应的目标驾驶操作数据，使得虚拟场景中的车辆与真实车辆保持同样的操作匹配。

其中，TB300ECU模块预先根据当前车辆教学课程，将课程中涉及的全部部件对应的数据ID进行存储配置。可以理解的是，由于车辆通讯协议与工作站通讯协议并不兼容，本发明实施例TB300ECU模块针对驾驶操作数据生成一种新通讯协议，以便工作站能够读取。需要说明的是，新通讯协议中驾驶操作数据的排布顺序并不唯一，保证TB300ECU模块中的排布顺序与工作站中顺序一致即可。

在一些实施例中，分析模块的通信总线与车辆的车载自动诊断系统的通信总线或车辆线束中的通信总线相并联。

作为一种可选的实施例，如图1所示，当分析模块设置于车辆外时，分析模块TB300ECU的通信总线与车辆的车载自动诊断系统(On-Board Diagnostics，OBD)的通信总线或车辆线束中的通信总线相并联。其中，通信总线包括高速总线CANH和低速总线CANL。TB300ECU模块与工作站组成虚拟实现设备，下面简称设备，工作站可以理解为上位机。

示例性地，将设备上的TB300ECU模块的CANH、CANL线与车辆OBD中的CANH、CANL线或者车辆线束中的CANH、CANL线并联，通过设备上的TB300ECU模块与采集车辆数据的各个ECU模块进行通讯，分析得出车辆自身的驾驶操作数据，车辆数据例如“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”部件数据；TB300ECU模块将车辆的各个驾驶操作数据分析后，和工作站通过USB、232、485、TCP、蓝牙、2.4G、5G等其中一种方式进行通讯，将TB300ECU模块采集分析的数据上传给工作站，操作车辆的“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”能让工作站中虚拟场景内的车辆进行相匹配的操作和动作。

在实际应用的场景中，若车辆各个ECU模块数据中缺少相应的车辆驾驶操作数据，则需要预先加装部分传感器用于检测车辆某些驾驶操作数据，预先加装部分传感器将采用CAN通讯的方式并入车辆CAN网络。

如图2所示，首先将离合传感器预安装在离合器踏板或者离合器管道上，实现将离合踏板踩下去的行程转换成电信号可供TB300ECU模块采集及分析；将刹车传感器预安装在离合器踏板或者离合器管道上，实现将刹车踏板踩下去的行程转换成电信号可供TB300ECU模块采集及分析；将档位检测传感器安装在档位总成部位，通过检测档位杆X/Y轴的位置，将X/Y轴位置转换成电信号可供TB300ECU模块采集及分析；将离合踏板行程检测传感器ECU的CANH、CANL线和刹车踏板行程检测ECU的CANH、CANL线和档位传感器检测ECU的CANH、CANL线并联至车辆自身CANH、CANL线上；通过设备上的TB300ECU模块CANH、CANL线与车辆OBD中的CANH、CANL线或者车辆线束中的CANH、CANL线并联，通过设备上的TB300ECU模块与采集车辆数据的各个ECU模块进行通讯，分析得出车辆自身的驾驶操作数据，车辆数据例如“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”数据；TB300ECU模块将车辆的各个驾驶操作数据采集分析后，和工作站通过USB、232、485、TCP、蓝牙、2.4G、5G等其中一种方式进行通讯，将TB300ECU模块采集分析的数据上传给工作站，操作车辆的“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”能让工作站中虚拟场景内的车辆进行相匹配的操作和动作。

作为另一种可选的实施例，当分析模块设置于车辆端时，分析模块的通信总线可与车辆线束中的通信总线相并联。

如图3所示，在车辆上预装TB300ECU模块，将TB300ECU模块CANH、CANL线与车辆线束中的CANH、CANL线并联，通过设备上的TB300ECU模块与采集车辆数据的各个ECU模块进行通讯，分析得出车辆自身的驾驶操作数据，车辆数据例如“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”数据；TB300ECU模块将车辆的各个驾驶操作数据分析后，和工作站通过USB、232、485、TCP、蓝牙、2.4G、5G等其中一种方式进行通讯，将TB300ECU模块采集分析的数据上传给工作站，操作车辆的“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”能让工作站中虚拟场景内的车辆进行相匹配的操作和动作；

在一些实施例中，若车辆各个ECU模块数据中缺少相应的车辆驾驶操作数据，则需要预先加装部分传感器用于检测车辆某些驾驶操作数据，预先加装部分传感器将采用CAN通讯的方式并入车辆CAN网络。

如图4所示，首先将离合传感器预安装在离合器踏板或者离合器管道上，实现将离合踏板踩下去的行程转换成电信号可供TB300ECU模块采集及分析；将刹车传感器预安装在离合器踏板或者离合器管道上，实现将刹车踏板踩下去的行程转换成电信号可供TB300ECU模块采集及分析；将档位检测传感器安装在档位总成部位，通过检测档位杆X/Y轴的位置，将X/Y轴位置转换成电信号可供TB300ECU模块采集及分析；将离合踏板行程检测传感器的LIN线和刹车踏板行程检测的LIN线和档位传感器检测的LIN线分别连接到TB300ECU模块对应的端口上；通过设备上的TB300ECU模块CANH、CANL线与车辆OBD中的CANH、CANL线或者车辆线束中的CANH、CANL线并联，通过设备上的TB300ECU模块与采集车辆数据的各个ECU模块进行通讯，分析得出车辆自身的驾驶操作数据，车辆数据例如“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”数据；TB300ECU模块将车辆的各个驾驶操作数据采集分析后，和工作站通过USB、232、485、TCP、蓝牙、2.4G、5G等其中一种方式进行通讯，将TB300ECU模块采集分析的数据上传给工作站，操作车辆的“示廓灯、近光灯、远光灯、左右转向灯、危险报警灯、雾灯、雨刷、喇叭、安全带、手刹、离合、刹车、油门、档位、方向盘、车门等”能让工作站中虚拟场景内的车辆进行相匹配的操作和动作。

在一些实施例中，还包括显示成像模块，与工作站相连接，用于接收并显示工作站发送的第一虚拟驾驶图像数据。

该显示成像模块可以是沉浸CAVE的方式，即左边，前面，右边，包括但不限于内视镜(后视镜)，或者其他视野拓展系统，还可以通过投影或显示屏的方式实现CAVE式的显示、或者是采用曲面屏(幕)的方式、用户也可以采用头戴式显示设备，如HMD、又或是其他混合现实、增强现实显示设备，如增强现实眼镜。参照图5，以投影或显示屏的方式实现CAVE式的显示效果为例，通过显示成像模块将虚拟场景画面进行展示。

作为一种优选的实施例，为了增加用户的虚拟场景中的视野，还包括安装在至少一个前视镜或后视镜的视野扩展屏幕，视野扩展屏幕用于显示工作站发送的第二虚拟驾驶图像数据，用户可根据扩展的视野，实现更加优异的虚拟驾驶结果。

其中，视野扩展屏幕磁吸安装在前视镜或后视镜上或套设在前视镜或后视镜上。磁吸方式如图6所示，可通过预先在前视镜、后视镜镜片内部安装磁铁，通过磁吸的方式将车辆视野扩展屏幕吸合在原车后视镜上，安装方向可如图6中箭头所指方向：套设方式如图7所示，将视野扩展屏幕套在原车后视镜或前视镜上，其不需要预安装磁铁或其他固定结构。

在一些实施例中，非动力驱动状态非动力驱动状态中控模块还用于根据发动机是否处于熄火状态或者电机是否处于非驱动状态来判断所述车辆是否处于非动力驱动状态，并在处于非动力驱动状态的情况下，将现实驾驶模式切换到虚拟驾驶模式，在虚拟驾驶模式下车辆将会保持发动机为熄火状态、自动将发动机熄火或者电机保持非动力驱动状态，确保在虚拟驾驶模式下车辆不会发生起步。

需要说明的是，可通过提取车辆CAN网络中的手刹数据，分析学员当前是否是非动力驱动状态，当通过CAN数据分析到手刹是拉起时，则判定车辆当前是非动力驱动状态，其他情况则是行车状态。若是非动力驱动状态，则用户可以在中控程序上进行自由交互，学员可在虚拟驾驶场景中根据个人的学车需要自由选择课程内容进行演示教学学习，通过3D视频分解讲解，清楚了解教学要点。当车辆是行车状态时，在车辆启动之前，可通过车载中控程序中的模式选择下拉框进行选择，在现实驾驶场景中进入练习模式还是测试模式。练习模式以及测试模式在功能上存在以下的差异：在练习模式下，通过环境感知以及行为分析等功能，在学员行车过程中，进行实时纠错提示，并给出语音操作引导，针对学员表现给予鼓舞等情感陪伴；当在测试模式下时，仅是对于学员的驾驶过程进行分析记录，并不进行实时错误提示，在学员练习结束后可在中控实现行车过程中的回顾预览。

本发明实施例基于安全因素、节省能耗以及驾驶效果等角度考虑，在现实驾驶模式中附加虚拟驾驶模式。当存在虚拟驾驶模式的需求时，可将车辆行驶到指定空间(车位、车库等可进行车辆停驻的空间)，待车安全停稳后，可通过中控程序切换至虚拟驾驶模式，并通过即插即用方案，即快速将外后视镜吸附在车辆的左右后视镜上，同时将TB300ECU模块所在设备端插入车辆的ODB接口上，便可实时接收车辆的驾驶操作数据。虚拟驾驶系统从组成上包括高性能工作站、音效系统、视景系统以及车载中控程序。从功能上，包括驾驶环境重建，交通环境模拟，智能引导教学，驾驶行为分析以及驾驶技能及安全文明意识评价等。从内容上看，我们提供现实驾驶无法进行有效教学的项目，如典型交通事故模拟、防御性驾驶以及恶劣天气模拟等。

如图5所示，车辆停驻在实际场景中，开启虚拟驾驶功能，可显示出虚拟场景画面，以便用户进行虚拟驾驶学习或娱乐。

需要说明的是，可在每次通过中控系统进行现实驾驶模式与虚拟驾驶模式进行切换之前，进行分析模块与车辆的连接，也可在中控系统进行现实驾驶模式与虚拟驾驶模式进行切换之后，进行连接。

在一些实施例中，中控模块还用于在分析模块与车辆相连接的情况下，响应作用于针对中控模块的第二操作，将虚拟驾驶模式切换到现实驾驶模式。其中，第二操作可为用户通过按键或触控通过中控模块，选择现实驾驶模式。

示例性地，虚拟驾驶与现实驾驶的切换可通过车载中控程序进行模式设置，在车载中控程序上设置模式设置开关，当打开虚拟驾驶开关时，即进入虚拟驾驶模式，当关闭虚拟驾驶开关时，即进入现实驾驶模式，并通过即插即用方案实现两种驾驶模式的便捷快速切换。

在实际应用过程中，通过取掉吸附在车辆左右后视镜上的视野扩展屏幕，并断开与虚拟驾驶模式下的虚拟实现设备(可包括分析模块和工作站)的连接即可使车辆恢复在实际场地或是道路上进行驾驶。车辆在现实驾驶模式下，能够提供环境感知重建、驾驶行为分析以及智能引导教学等功能。

本发明实施例还可以作为驾驶培训，比如在虚拟驾驶方式下学习一定内容和时间，再在实际驾驶方式下进行驾驶培训；其中虚拟驾驶可以是采用智能教练教学或人工教练辅助教学，实际驾驶培训包括但不限于：初学驾驶人培训(科目一、科目二、科目三、科目四)，培训方式可以智能机器人教学或人工教练教学；还可用于驾驶人再教育，职业司机培训教育、驾驶游戏、虚拟旅游使用、汽车展示使用、作为会议、或其他活动的组织方式等其他任何在虚拟驾驶和实车驾驶之间切换的所有应用。

本发明实施例中的车辆还配备不同级别的辅助驾驶功能或者配备车载智能教练设备和用于驾驶培训教学软件系统；智能教练设备和所述软件系统与实现虚拟驾驶模式的中控模块、采集单元和工作站共用，通过所述软件系统进行功能切换；在一些实施例中，车辆中无真人教练，现实驾驶模式机器人教练采集车辆数据，对用户的驾驶操作进行指导，此外，用户还可切换进入虚拟驾驶模式，自主进行驾驶培训学习。在一些实施例中，本发明实施例还提供一种虚拟驾驶与现实驾驶的实时切换系统，包括如上的虚拟驾驶与现实驾驶的实时切换装置，还包括与实时切换装置进行通讯连接的服务器。

作为一种可选的实施例，车辆将分析模块分析的车辆驾驶操作数据上传到工作站，工作站还可上传到服务器，每个车辆对应一个工作站，每个服务器对应多个车辆，服务器可将预设个数或满足预设条件的车辆驾驶操作数据放置于同一虚拟场景下，并通过工作站发送回车辆端，此时用户可通过显示设备，查看到当前虚拟场景下行驶的多个车辆，可应用于虚拟驾驶游戏等场景。

其中，预设条件可包括同一定位区域范围内的车辆、社交通讯权限确定出的车辆(车主是好友)等等。

本发明实施例提供的虚拟驾驶与现实驾驶的实时切换系统，与上述实施例提供的虚拟驾驶与现实驾驶的实时切换装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。