坦克驾驶换挡动作数据切割方法

魏子剑， 张进秋， 刘义乐

(装甲兵工程学院装备试用与培训大队， 北京 100072)

坦克驾驶换挡动作数据切割方法

魏子剑， 张进秋， 刘义乐

(装甲兵工程学院装备试用与培训大队， 北京 100072)

为了解决换挡动作数字化评价中难以从驾驶训练数据切割得到换挡动作数据的问题，在进行数据阈值处理的基础上，提出了一种按照变速杆→加速踏板→离合器踏板顺序进行切割的方法，对换挡动作数据进行了切割。通过建立标准换挡动作的数组模型和三级识别指标，完成了从切割得到换挡动作的识别判定。

坦克驾驶； 换挡动作； 数据切割

换挡既是坦克驾驶训练的基本内容，也是充分发挥坦克技术性能的重要措施。为提高训练效率，通常采用数字化方法评价乘员驾驶技能，如对乘员进行个性化、针对性的指导，已成为当前驾驶训练教学研究的重点内容[1]。张进秋等[2]通过对传感器进行选型和设计驾驶动作记录仪，构建了驾驶操作数据采集系统，实现了驾驶操作的数字化记录，为换挡动作数据切割提供了依据；刘义乐等[3]提出了借助位移传感器，利用操纵件位移数据记录乘员动作，利用给定的驾驶规则时序识别换挡动作方法，有效地识别出了换挡动作，为数据切割提供了参考。基于此，笔者以升挡(1挡升2挡)为例，在进行数据阈值处理的基础上，提出一种按照变速杆→加速踏板→离合器踏板顺序进行数据切割的方法，依据动作要领建立标准换挡动作的数组模型并设定三级识别指标，对切割得到的换挡动作进行识别，为数字化评价乘员驾驶技能奠定基础。

1 换挡动作数据切割

从采集的驾驶训练数据中切割换挡动作数据流程如图1所示。首先，建立换挡动作的时序数组模型M，依据其建立换挡动作识别指标；然后，对采集的驾驶训练数据进行阈值处理[4]，对处理完成的数组进行切割，得到换挡动作数组W；最后，依据换挡动作识别指标对数组W进行识别判定。

1.1 时序数组模型建立

换挡(升挡)的动作要领如下：

1)加油冲车；

2)踏下主离合器踏板，松开加油踏板；

3)将变速杆摘到空挡并挂上高一级排挡；

图1 换挡动作数据切割流程

4)迅速平稳地松回主离合器踏板，加油。

整个换挡动作涉及加速踏板、离合器踏板和变速杆3个操纵件，且其操作存在先后顺序。规定操纵件每发生一次状态变化用“1”表示，未发生状态变化用“0”表示。如：加油冲车时，加速踏板状态依次为未踩下→踩下→踩到位→松踏板→踏板复位，转换成数字则为1→0→1→0→1。变速杆处在倒挡、空挡、1挡、2挡、3挡、4挡、5挡时分别用-1、0、1、2、3、4、5表示。

表1 1挡换2挡的动作时序数组模型M

表1为依据动作要领中操纵件操作先后顺序得到的1挡换2挡的动作时序数组模型M。由表1可以看出：变速杆数据由1→ 0→2，即挡位由1挡到空挡再到2挡；加速踏板数据有6个“1”，其中，前4个“1”表示“加油冲车”，后2个“1”表示“加油”；离合器踏板数据有6个“1”，其中，前2个“1”表示“踏下主离合器踏板”，后4个“1”表示“松离合，到半离合处，再松离合”；相邻“1”之间的“0”表示状态持续时间；3个操纵件操作存在固定的先后顺序，即模型M中的数字存在固定的时序性。

1.2 数据处理

在加速踏板和离合器踏板的踏板位置上设置位移传感器，在变速杆排挡位置上设置光电开关传感器。借助采集仪采集3个操纵件的状态信息，其中加速踏板和离合器踏板数据为十进制。

以采集仪采集的3个操纵件时序10行训练数据为例进行阈值和差值处理，结果如表2所示。可以看出：乘员做了1次“加油”动作，加速踏板踩下并踩到位；经过数据处理，时序第145、150行变为“1”，其余行均为“0”，说明加速踏板发生了2次状态变化，即未踩下→踩下→踩到位。

1.3 切割

第1次切割：换挡动作的最显著特征是变速杆挡位发生变化，1挡升2挡时变速杆数据由1→0→2，所以首先对变速杆数据按照时序进行检索。检索到数据由1→0→2时，以“1”为起点向前检索，当检索到1→0时，对“0”所在行进行标记并作为切割起点；以“2”为起点向后检索，当检索到2→0时，对“0”所在行进行标记并作为切割终点，将数据切割出来得到数组Q1。

表2 3个操纵件时序10行数据处理结果

执行换挡动作时，初始操作为“加油冲车”，加速踏板由未踩下→踩下，状态发生变化，数据由0→1；结束操作为“离合器踏板复位”，离合器踏板数据由1→0。在数组Q1中，加速踏板初始操作开始之前，即数据“1”之前，可能存在t行数据“0”；同理，当离合器复位完成后，即数据“1”之后，可能存在r行数据“0”。为便于进行识别，需要将多余的t行“0”和r行“0”进行切割。

第2次切割：利用MATLAB对数组Q1中的加速踏板数据进行检索，当检索到数据由0→1时，将“1”之前的t行“0”切割掉，得到数组Q2。

第3次切割：对Q2中离合器踏板数据进行检索，当检索到数据由1→0时，将“1”之后的r行“0”切割掉得，到数组W，切割完成。

1.4 设定识别指标

依据上文建立的时序数组模型M，为识别换挡动作数组W，设定三级指标。识别流程如图2所示。

图2 识别流程

2 实例验证

以某乘员某次驾驶训练数据为例进行数据切割。首先对原始数据进行阈值处理和差值处理，然后进行3次数据切割，分别得到数组Q1、Q2和W，如表3所示。

按照建立的三级指标对数组W进行判定，判定到第三级指标时发现:W与数组模型M中加速踏板数据“1”的时序性不一致;数组W中时序286、288行中“1”的前后顺序与模型M中时序16、17行中“1”的前后顺序发生颠倒。经过分析可知:数组W的时序286行中，“1”表示“踏下加速踏板”，288行中“1”表示“松开离合器踏板”，即乘员在变速杆挂到2挡后先进行加油再松离合，与动作要领中“迅速平稳地松回主离合器踏板，加油”不相符，即乘员颠倒了加速踏板和离合器踏板的操作顺序。由此得出：对数组W的识别结果是“不规范的换挡动作”。

表3 3个操纵件原始数据及数组Q1、Q2和W(部分)

3 结论

针对坦克驾驶换挡动作数字化评价中难以将换挡数据从原始驾驶数据中切割出来的问题，笔者在进行数据阈值处理的基础上，提出了一种按照变速杆→加速踏板→离合器踏板顺序进行切割的方法。如何对切割得到的换挡动作数组进行智能化识别和全面评价是下一步研究的重点。

[1] 彭虎，张雨，岳杰，黄大山. 坦克驾驶换挡中离合操纵数据处理[J].微型机与应用，2014,33(16):81-83.

[2] 张进秋，石志涛，刘义乐，等.驾驶操作数据采集系统设计研究 [J].微型机与应用，2012,24(1):22-25.

[3] 刘义乐，刘峻岩，毕占东.基于操纵件状态时序变化的车辆换挡动作识别方法[J].装甲兵工程学院学报，2011,25(1):46-48.

[4] 张进秋，岳杰，石志涛，等.基于矩阵变换的坦克驾驶训练数字化记录与评判系统研究[J].装甲兵工程学院学报，2012,26(6):31-34.

(责任编辑: 尚菲菲)

Cutting Method of Shifting Action Data in Tank Driving

WEI Zi-jian, ZHANG Jin-qiu, LIU Yi-le

(Brigade of Equipment Trail and Training, Academy of Armored Force Engineering, Beijing 100072, China)

Aiming at the problem that it is difficult to cut and get shifting action data from drive training data in digital evaluation of shifting action, based on data threshold processing, a new method following a sequence of shift lever, acceleration pedal and clutch pedal is put forward, achieving the cutting of shifting action data. By setting up array model of standard shifting action and three level identification index, the recognition of shifting action from cutting is completed.

tank driving; shifting action; data cutting

1672-1497(2017)02-0060-04

2016-11-04

魏子剑(1993-)，男，硕士研究生。

E923

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2017.02.013