8DOF交通安全模擬器是由6自由度運動平台和Yaw Table轉檯、X Table長行程所構築的8自由度車輛運動模型實車件事模擬裝置。
通過虛擬現實UC-win/Road的集群及360度投影裝置，音響系統，振動裝置等共同營造出無限接近實際的駕駛環境，穹幕內可短時間進行轎車客艙和卡車客艙的替換，同時還具備CCD攝像機，影像顯示器和錄像系統等高級管理系統。
交通流模擬器、車輛動力學模擬器，眼動儀等高水準的計測裝置與UC-win/Road實現聯合模擬，為高級安全駕駛研究做出貢獻。

▲系統整體組成示意

■預想效果及功能

１．駕駛行為研究

圍繞道路交通系統中「人」的要素，本駕駛模擬器能夠真實再現駕駛員的駕駛感覺，具有駕駛員駕駛行為的研究功能。例如：

1. 多種駕駛環境下駕駛員生理，心理特性的測量，分析和研究功能（車道變更、加減速、轉向等）
2. 部同年齡段駕駛員（青年／老年／未成年人等）駕駛行為研究功能
3. 注意力分散（手機、廣播等）對交通安全的影響研究功能
4. 疲勞對交通安全影響研究功能
5. 飲酒、疾病、藥物對交通安全影響及缺陷駕駛行為研究功能等。

２．道路交通安全研究

針對道路交通系統中「路」的要素，本駕駛模擬器具有道路交通安全研究功能。例如

1. 設計階段公路安全性評價功能
2. 運營及維護階段的公路安全評價功能
3. 特殊路段（長大下坡、隧道、急彎、交叉路口等）安全保障技術研究功能
4. 道路照明、誘導和能見度變化等條件下的駕駛安全研究功能
5. 道路景觀及交通設施設定的虛擬化設計功能
6. 路網條件下道路安全保障技術研究功能等

３．特殊環境下的交通安全研究功能

針對道路交通系統中「環境」要素、本駕駛模擬器可以研究環境因素對交通安全的影響原理和作用機制，具有環境，特別是特殊環境下的交通安全研究功能。

1. 惡劣氣象（霧天、冰雪、高低溫、雨雪大風等）條件下的交通交通研究功能
2. 極端交通（交通事故、異常交通事件等）條件下的交通及應急保障對策研究功能

４．其他

本系統可忠實再現駕駛員的駕駛感覺，應用與駕駛行為的研究。

1. 新型ITS車載裝備驗證功能
2. 交通事故再現及司法鑑定功能等

▲系統構成圖

■穹幕 DOME

穹幕由8面FRP素材板構成。FRP屬於輕量硬質的素材，在遮罩車輛客艙的同時，也為投影系統充當投影現實螢幕的作用 。

▲穹幕上部（照片上）、穹幕入口（照 片下）

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

Barco SIM5R Projector
多通道投影系統由8台高效能模擬器專業模擬投影儀構成。運用邊緣融合處理提供360度全景車輛行駛環境。投影儀的朝向，投射角度由專業諮詢公司經過光路設計和驗證，確保駕駛員的視野不受干擾。

▲Barco SIM5R Projector

■實車客艙　Real Car Cabin (Honda Accord)

Honda Accord 轎車客艙採用的是1台本田雅閣的實車。將實車的引擎部分摘除，並安裝電子控制系統和音響用電腦。此外，客艙內還佈置有外用電源和網路介面。爲了維持高逼真度的駕駛感，方向盤，油門踏板，剎車踏板都使用實車零件。

■卡車客艙 Truck Cabin

Order Made Truck Cabin
方向盤、油門踏板&剎車踏板、駕駛艙座椅、安全帶採用的是現代卡車實車的零件。

■轉檯 Yaw-Table

Bosch Rexroth Yaw-Table for EMotion-4000
轉檯設定在6DOF運動平台和車輛客艙之間，用於交叉口，急轉彎時輔助車體的旋轉，更加真實地表現車輛行駛位姿。

■振動系統 Vibration System

Bosch Rexroth EMotion-4000 Vibration
振動器安裝在轉檯和車輪的連線埠，當車輛行駛在不同材質的路面上時，通過高頻振動可表現出細微的差異。

1. 再現行駛中路面的凹凸感（Direct Setpoint）
2. 再現行駛中不同路面譜的振動（Frequency Spectrum）

■六自由度運動平台 6DOF Motion Platform

Bosch Rexroth EMotion-4000-6DOF-700-MK2
表現車輛行駛中基本的車輛運動模型，通過車輛動力學計算忠實再現車輛行駛過程中的位姿。車輛位姿由Pitch、Roll、Yaw、Sway、Surge、 Heave 六個方向組合實現。

■長行程單元 X-Table

Bosch Rexroth Order Made Long Excursion 1 Axis Motion Table
安裝在地面上支撐六自由度運動平台的長行程直線運動系統。用於車輛在長距離連續加速時傳遞給駕駛員離心力。

■集群計算機系統　Cluster Computer System

集群計算機系統有1台主控計算機和8台顯示用計算機構成。各投影通道由專用PC負責描繪，主控機隊8台顯示計算機進行同步管理，實現360度全景映像輸出。

■視線追蹤系統　Eye tracking System

face LAB 是由澳大利亞國立大學（ANU）獨立出的SeeingMachines公司開發的產品 。
該系統是基於2台攝像頭的資訊自動即時追蹤，對人的面部運動進行計測。系統通過影象捕捉面部的三維特徵，對面部特徵抽樣並追蹤相關特徵資訊。
當面部特徵在畫面上發生變化時，系統會動態選擇新的特徵，即使頭部進行轉動，畫面中的面部影象部分出現錯位，依然可以追蹤相關軌跡。輸出數據包括眼球運動數據，頭部為主，轉動數據，眨眼，唇和眉的動作和瞳孔數據。
面部自然傳遞被檢測者的資訊，通過面部觀測計算被檢測者的意圖，注意力集中度。通過對面部的計測創造出人機互動的新界面。

■交通流模擬器 Traffic Simulator

Vissim 通過考慮詳細車輛的相互影響 ，例如擁堵，混雜導致的公共交通延遲，自行車專用車道匯入時的影響等，是一款可以從微觀視角抽出課題，解決課題的微觀交通模擬軟體，在車輛應用方面，Vissim 可對自行車，機動車，公交車，計程車，短途列車，長途列車等複合交通模型進行模擬，用於混雜導致的公共交通的延遲預測，以及自行車專用車道匯入的效果驗證等。

■車輛動力學模擬器　Vehicle Dynamics Simulator

CarSim和TruckSim是美國Mechanical Simulation公司開發並以商品化的車輛動力學模擬軟體。可對車輛（轎車、卡車、公交車、摩托車）在各種駕駛條件和環境條件下的行為通過簡單操作進行評價，是面向控制設計人員和技術人員的一款工具軟體。被全世界超過30家的車輛製造商，超過150所大學，研究機構利用，已經成為車輛動力學模擬軟體業界的標準。尤其作為車輛運動控制，ITS相關研究和開發的有效工具獲得一致好評。此外，作為動態行為的應用，也用於車輛側翻事故分析和道路設計。

音響系統

為確保系統整體的效能，音響系統由單獨的Sound PC構成、支援行駛中自車的聲音，周圍模擬環境音及客艙和控制室內的通訊

電源系統

爲了保護計算機系統不受突然停電造成實驗數據的丟失，本模擬器在電源和計算機系統之間連線有UPS（應急電源裝置）UPS在遇到停電後自動啟動，可提供10～20分鐘時間用於關閉系統以及將運動平台返回Settled位置。此外，電源系統分為ACC#1 和ACC#2 兩階段管理，實現6DOF運動平台和其他運動裝置（X-table/YAW-table/Vibration）的獨立控制。

DVR系統（Digital Video Recorder）

客艙，穹幕和模擬器控制室內設定了多台CCD攝像機，用於系統執行過程中的監控。同時具備錄像功能，可與LOG數據一併用於駕駛員駕駛行為的研究。

3D即時虛擬現實軟體　UC-win/Road

3D即時虛擬現實軟體UC-win/Road于2002年獲得軟體產品年度大獎。在各類專案中通過簡單PC操作，即可完成大規模空間製作，是一款功能強大可進行即時模擬的先進軟體。

■地形建模

技術指標：對應中國地形
對應：SRTM（90m網格）世界測地系。支援黏貼航拍圖片，DXF-XML轉換、 3D、2D地形編輯等功能。

■道路建模

技術指標：

1. 直線，圓曲線，緩和曲線等道路平面線形的模型
2. 坡度、縱斷線形的模型
3. 路肩、車道、路緣石、中央分隔帶、緊急停車帶等橫斷面模型
4. 可模擬濾清，混凝土，砂，土等路面材質
5. 橋樑、隧道、平面交叉、立體交叉等特殊道路模型
6. 土質，框架保護，石質的坡面模型

對應：
道路・河流・湖泊・飛行路徑等各種線形可通過參數或樣條曲線的輸入，自動產生道路，隧道，橋樑，河流，步行路徑。對應道路平面線形（緩和曲線・樣條曲線）。 縱斷面線形定義隧道，橋樑區間的設定。截面定義中均可進行落石台，邊坡處理，材質設定等。複雜道路結構也可簡單完成線形，截面的製作。

■氣象特殊効果

技術指標：
可模擬與雨、雪、冰等的路面模型，路面特徵。

對應：
除對應各種特殊氣象的表現外，可通過路面 設定摩擦係數和振動。支援雨、雪、指定範圍設定霧的效果、雷、閃電、雨刷、路面濺水等功能。

▲路面反射 

▲積水

▲雨紋 

▲雷

▲雨刷（雪）

■Road DB

技術指標：
對應GB5768表示規範，包括道路標識，警告標識，嚮導標識及其他表示模型。
（可提供 SDK、可進行客製化開發）

對應：
全面對應「GB5768」版道路交通標誌和標線規範，可通過 Road DB下載。

■3D 建模

技術指標： 支援下述模型

1. 樹木、花
2. 大樓、收費站、加油站、服務區等
3. 平原，山區，城市，郊區等地域特徵景觀
4. 天空，山，河流等地理景觀
5. 交通訊號、護欄、消音壁、資訊牌、照明設施等交通設施
6. 機動車、非機動車、行人等交通流模型及動物等。

對應：
利用DB可瞎下載豐富的標準模型/材質模型。此外，軟體內建方便的 編輯，移動的功能，可對模型進行放大， 縮小，移動，旋轉，傾斜等配置調整，通過設定動作還可製作可動模型進行動作控制。

■連線功能

技術指標：
關於道路及設施模型的匯入，支援其他建模軟體（Creator、 VEGA等）的外部匯入

對應：
UC-win/Road 支援3DS、FBX、MD3、COLLADA、OBJ等模型格式的匯入。

■數據連線

技術指標：
支援AutoCAD等外部數據的匯入。

對應：
通過LandXML可與各類CAD進行 3D/2D數據交換。通過對應開源格式LandXML 支援與Civil 3D、InRoads 等CAD產品的介面，可轉換地形，道路線形和截面資訊。 可轉換地形，道路線形和截面資訊。LandXML的 LandXML.org 輸出功能已在UC-win/Road 的開源官方論壇LandXML中獲得認證。

■VISSIM 支援

技術指標：
提供與交通模擬軟體（VISSIM）的數據接口

對應：
對應匯入VISSIM的交通流分析結果並 視覺化。運用微觀模擬播放器可將 VISSIM的ANI.TXT 檔案匯入到UC-win/Road 。匯入模擬結果后，設定模擬顯示位置，分別制定車輛和行人的現實模型。最後，交通分析結果可想動畫一樣播放，並在三維空間中確認交通狀況。

■駕駛模擬、場景功能

技術指標：
特定交通事件的模擬（衝突、超車、接觸判定等）、交通堵塞的表現

對應：
通過場景功能可對模型進行各種既定動作的 設定。場景功能是指從模擬開始到結束的過程中，通過設定條件出發一系列事件的功能。根據需要表現的現象或測試條件，編寫相應的場景後進行模擬，可更加有效 地表達VR數據的製作意圖。編寫相應的場景後進行模擬，可更加有效地表達VR數據的製作意圖。通過場景功能中搭載接觸判定，衝突時的警告（文字或聲音）及 多媒體播放功能。

■VISSIM 支援

技術指標：

1. 引擎、喇叭、輪胎，不同材質的路面，車輛和空氣（隧道）、模擬車輛和障礙物的相撞音
2. 模擬道路交通系統的各種背景音
3. 可搭載雨，風等各種環境的背景音

對應：
使用OpenAL，模擬多種環境音，其他車輛音、自車音（引擎音、輪胎音、風切音、隧道發射音）。對應低通濾波器。滑音、4輪音再生。瀝青上的車輛急加速，急剎車，急旋轉的聲音。

■駕駛模擬・場景功能

技術指標：
提供包括車輛輪胎特性在內的正確的運動模型，特別是轉彎時的方向轉換，加速，減速功能可與實際數據很好得對應。

對應：
爲了再現汽車（4輪車）的運動模型，在UC-win/Road里安裝車輛全體動作模型，引擎，從引擎到車輪位置的各傳送模型，展現更逼真的運動表現。以下是可表現的現象。

■車輛行駛模型

技術指標：
動態模型可正確模擬氣象（雨、雪、冰）狀態的路面下側滑，剎車效能。

對應：
可表現轉向不足和轉向過度。轉向不足是指高速行駛時前輪角度如果不大於低速行駛時的角度，車輛無法進行相同轉向的現象。如果速度過快即使打方向盤車輛也不會大幅轉彎，無法安全駕駛。轉向過度則是指轉彎過程中後輪打滑，發生比通常急速的旋轉現象。

配合駕駛模擬器製作了下述4中典型的VR模型數據。典型路段數據均基於中國實際的道路建模，是可以輔助駕駛模擬器有效應用的即時VR模型。數據提供場景功能，環境切換功能，車輛運動模型切換等豐富的駕駛行駛環境。

■城市道路VR數據

基於北京市三環線為中心對首都特有的城市道路網進行了再現。基於實地取材，進行全道路標識、標線（對應中國GB5768-2009規範）和標示牌的建模和配置。製作了具有北京特色寬敞4線道路路幅，放射路和環狀交叉口等數十處「立交橋」，也忠實得還原了沿線的道路設施和建築物。加上包括08年奧運場館的「鳥巢」 等地標性建築物的配置，真實地烘托出了北京城市環線所特有的空間感。

■高速道路VR數據

國道G110的擴寬業務為北京的實際數據模型。以往雙向2車道的一般國道擴建為分離式路基的雙向4車道道路，運用 UC-win/Road基於建設中的設計圖紙進行了數據製作。真實再現了施工期間大型卡車的交通流特徵，並在場景功能中加入雨、雪、冰凍路面等特殊天氣。 此外，對於本系統可替換卡車客艙值特點，數據製作過程中照顧了適宜的駕駛空間，忠實再現了車輛和駕駛員的感覺。

■山嶽道路VR數據

對國道G109的部分割槽間進行再現的VR數據，爲了讓駕駛員真實感受到車輛在不同轉彎半徑上通過時駕駛模擬器帶來的加速度感及離心力，對道路結構進行了忠實再現。參考實地拍攝的視訊對連續彎道進行了製作，包括道路的橫截面、側溝、排水路、邊坡材質等均參考實地拍攝的照片素材進行了再現。

■無限循環道路數據

以疲勞駕駛研究為目的製作的VR數據，利用二次開發「交通接續」功能，駕駛員可在場景路網內無限循環駕駛。道路結構則採用中國具有代表性的典型橫截面，根據實地手機的路況資訊進行了交通流車輛的忠實再現。