本发明涉及交通安全技术领域，尤其涉及一种氧气浓度调节方法、系统和驾驶模拟系统。
背景技术：
早在20世纪30年代，有关缺氧作用的研究已广泛开展。50年代中期，原苏联研究人员提出，人在高原环境对缺氧可以产生适应，而在高原上同时进行训练获得的适应，更有利于增强人体呼吸和心血管系统功能，对提高有氧代谢运动能力、促进运动成绩特别是耐力项目成绩的提高有良好效果。高原低氧训练从此逐渐引起人们的注意，世界各地纷纷建立高原训练基地。通过对历届国际运动会的调查不难发现，经过高原低氧环境训练的运动员或者地处高原国家的运动员他们的运动成绩普遍比较好，因此，利用高原低氧环境进行体育训练也渐渐得到人们的重视。
目前国内外针对驾驶模拟系统的研究较多，驾驶模拟系统组成主要由模拟环境显示系统、车辆系统、控制系统组成。驾驶员操纵操作部件，使得与操作部件直接相连的传感器发生变化，从而引起电信号的变化。经过车辆动力学模型模拟运算，计算出车辆的当前状态，并将结果送入显示系统进行图形显示，但并未有相关研究机构在驾驶模拟系统中考虑对不同海拔的空气环境的模拟，功能没有做到根据场景的变化实时改变空气中的含氧量。
最初，人们试图制造同高原气候条件尽量接近的低压低氧环境，这种低气压、缺氧、寒冷的环境对人的生理功能和工作能力产生严重的不良影响。18世纪末期，随着航空医学的萌芽，低压舱横空出世，并开始进入人们的视野。低压舱是在地面模拟低气压和缺氧等高空环境的地面实验设备，低压舱可以较好的模拟高原低氧环境，但是制作成本高昂，气压、温度、湿度、以及氧气浓度等参数难以协调，推广应用不方便。
国内外还没有利用驾驶模拟器模拟不同海拔环境行进研究的先例，国内外对高海拔驾驶模拟的研究主要是在实际的高海拔环境下进行，并未考略采用营造低氧驾驶模拟环境的范式。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种氧气浓度调节方法、系统和驾驶模拟系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种氧气浓度调节方法，包括以下步骤:
设定被模拟地区的海拔高度h(b)、温度t(b)，设定被模拟地区的空气环境中氧气浓度为v(b)；
获取驾驶模拟舱内气压检测装置、温度测量装置的实时检测数据p(a)、t(a)，其中，所述驾驶模拟舱密闭；
根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系，并结合pv/t＝c(恒量)，计算出模拟仓内的氧气浓度预设值为v(a)；
将v(a)输出至氧气浓度控制装置，以供氧气浓度控制装置通过过滤空气中氧分子调节驾驶模拟舱内的氧气浓度为v(a)。
进一步的，根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系公式：p＝a*h b公式①，其中，h为海拔高度，a及b为线性回归得到的常数，；
结合pv/t＝c(恒量)，得：
v(a)＝v(a)＝(p(b))/(p(a))×(t(a))/(t(b))×v(b)公式②；
由公式①、公式②计算得模拟仓内的氧气浓度预设值为：
v(a)＝(a*h(b) b)/(p(a))×(t(a))/(t(b))×v(b)，其中，a的取值范围为：-0.012至-0.009，b的取值范围为：99至102。
进一步的，所述海拔高度h(b)根据被模拟地区的地形变化，根据h(b)的变化实时计算模拟仓内的氧气浓度预设值v(a)；
将v(a)输出至氧气浓度控制装置，以供氧气浓度控制装置根据v(a)的变化，实时改变模拟仓内的氧气浓度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种氧气浓度调节系统，包括：
驾驶模拟舱，设于驾驶模拟舱内的气压检测装置、温度测量装置，其中，所述驾驶模拟舱密闭；
控制主机，其作用在于：
设定被模拟地区的海拔高度h(b)、温度t(b)，设定被模拟地区的空气环境中氧气浓度为v(b)，
获取驾驶模拟舱内气压检测装置、温度测量装置的实时检测数据p(a)、t(a)，
根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系，并结合pv/t＝c(恒量)，计算出模拟仓内的氧气浓度预设值为v(a)，
将v(a)输出至氧气浓度控制装置，
氧气浓度控制装置通过过滤空气中氧分子调节驾驶模拟舱内的氧气浓度为v(a)。
进一步的，所述氧气浓度控制装置包括气泵、低氧发生器，所述低氧发生器内设有用于控制氧气浓度的空纤维过滤器，所述低氧发生器与驾驶模拟舱连通；
所述海拔高度h(b)根据被模拟地区的地形变化，控制主机根据h(b)的变化实时计算模拟仓内的氧气浓度预设值v(a)，将v(a)输出至氧气浓度控制装置；
氧气浓度控制装置根据v(a)的变化，实时改变模拟仓内的氧气浓度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种驾驶模拟系统，包括：
上述任意一项所述的基于不同海拔的氧气浓度调节系统；
设于驾驶模拟舱内的与驾驶模拟系统操作部件对应的传感器集合，所述传感器集合的作用在于将驾驶模拟系统操作部件的物理操作转换为电信号；
与控制主机信号连接的显示器；
控制主机接收驾驶模拟车辆输出的电信号构建驾驶模拟场景，并将驾驶模拟场景通过所述显示器可视化显示。
进一步的，还包括设于驾驶模拟舱内的座椅以及与传感器集合相对应的油门踏板、刹车踏板、方向盘、换挡装置、仪表盘。
进一步的，所述的传感器具体包括油门踏板传感器、刹车踏板传感器、方向盘转向传感器、换挡传感器、仪表盘传感器
所述传感器按其连接的传感器信号处理模块的不同可至少分为一个传感器集合。
进一步的，还包括温度控制装置，所述温度控制装置包括温度测量装置和温度调节装置，通过内循环的方式调节驾驶模拟舱内的空气温度。
根据本发明的另一个方面，提供了一种设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上所述的方法。
根据本发明的另一个方面，提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存介质，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明示例的氧气浓度调节方法，空气中氧气的含量约为21％，在不改变气压的条件下，通过氧气分离技术将空气中的氧气分离得到低氧气体，将得到的常压低氧气体通入驾驶模拟舱内即形成常压低氧舱，有利于受试者训练后疲劳的恢复，并且造价低廉(仅为现有低压舱1/10左右)。
2、本发明示例的氧气浓度调节方法，根据被模拟地区的地形变化，实时根据海拔数据对模拟仓内的氧气浓度进行调节，实现根据驾驶模拟的环境实时改变环境的氧气浓度，试验环境可控、可再现，实验数据易收集。
3、本发明示例的氧气浓度调节系统，根据被模拟地区的海拔高度，控制氧气体积在空集中所占比例，根据理想气体的状态方程(温度、压强、与体积的换算公式)计算氧气的绝对含量，改变驾驶模拟座舱内的氧气浓度，实现在平原地区模拟不同海拔地区的驾驶环境，成本低，效率高。
3、本发明示例的驾驶模拟系统，采用降低氧气浓度的方式替代降低压强的方式模拟高海拔环境，对驾驶模拟舱额密闭性要求不高，只需要形成封闭的环境，形成一套可以在平原地区模拟不同海拔驾驶环境的驾驶模拟系统，根据驾驶模拟系统的海拔数据对模拟仓内的氧气浓度进行调节，试验环境可控、可再现，实验数据易收集。
4、本发明示例的设备及存储有计算机程序的计算机可读存介质，实现在不改变气压的条件下，通过氧气分离技术将空气中的氧气分离得到低氧气体，将得到的常压低氧气体通入驾驶模拟舱内即形成常压低氧舱，有利于受试者训练后疲劳的恢复，并且造价低廉(仅为现有低压舱1/10左右)。
附图说明
图1为氧气浓度调节方法的一种流程图；
图2为氧气浓度调节系统的结构框图；
图3为驾驶模拟系统的一种结构框图；
图4为驾驶模拟系统的另一种结构框图；
图5为海拔与气压的关系示意图。
具体实施方式
为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例提供了氧气浓度调节系统，包括：
驾驶模拟舱，设于驾驶模拟舱内的气压检测装置、温度测量装置，其中，所述驾驶模拟舱密闭；
控制主机，其作用在于：
设定被模拟地区的海拔高度h(b)、温度t(b)，设定被模拟地区的空气环境中氧气浓度为v(b)；
获取驾驶模拟舱内气压检测装置、温度测量装置的实时检测数据p(a)、t(a)，
根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系，并结合pv/t＝c(恒量)，计算出模拟仓内的氧气浓度预设值为v(a)，将v(a)输出至氧气浓度控制装置；
氧气浓度控制装置通过过滤空气中氧分子调节驾驶模拟舱内的氧气浓度为v(a)，所述氧气浓度控制装置包括气泵、低氧发生器，所述低氧发生器内设有用于控制氧气浓度的空纤维过滤器，所述低氧发生器与驾驶模拟舱连通；进一步的，所述海拔高度h(b)根据被模拟地区的地形变化，控制主机根据h(b)的变化实时计算模拟仓内的氧气浓度预设值v(a)，将v(a)输出至氧气浓度控制装置；氧气浓度控制装置根据v(a)的变化，实时改变模拟仓内的氧气浓度；
作为可选方案，本实施例在驾驶模拟舱内设置氧气浓度传感器，氧气浓度传感器与控制主机相连接，控制主机可根据传感器氧气浓度实时调节低氧发生器进气量，实现氧气浓度控制。
空气中氧气的含量基本为定值，在不改变气压的条件下，通过氧气分离技术将空气中的氧气分离得到低氧气体，将得到的常压低氧气体通入驾驶模拟舱内即形成常压低氧舱，有利于受试者训练后疲劳的恢复，并且造价低廉(仅为低压舱1/10)，采用氧浓度计代替真空质谱计测量氧气的绝对含量，实现氧气浓度的实时测量。
上述氧气浓度调节方法，具体步骤如下：
s1：设定被模拟地区的海拔高度h(b)、温度t(b)，设定被模拟地区的空气环境中氧气体积为v(b)；
根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系，并结合pv/t＝c(恒量)，计算得模拟仓内的氧气浓度预设值为v(a)；具体计算方式为：
根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系公式：p＝a*h b公式①；
结合pv/t＝c(恒量)，得：
v(a)＝v(a)＝(p(b))/(p(a))×(t(a))/(t(b))×v(b)公式②；
由公式①、公式②计算得模拟仓内的氧气浓度预设值为：
v(a)＝(a*h(b) b)/(p(a))×(t(a))/(t(b))×v(b)，其中，a的取值范围为：-0.012至-0.009，b的取值范围为：99至102。
s2：获取驾驶模拟舱内气压检测装置、温度测量装置的实时检测数据p(a)、t(a)，其中，所述驾驶模拟舱密闭；
s3：将v(a)输出至氧气浓度控制装置，以供氧气浓度控制装置通过过滤空气中氧分子调节驾驶模拟舱内的氧气浓度为v(a)；氧气浓度传感器与控制主机相连接，控制主机可根据传感器氧气浓度实时调节低氧发生器进气量，实现氧气浓度控制。
以下提供一个v(a)计算的实例，海拔、气压、温度、气体体积间存在一定的换算关系，质量一定的气体在三个参量都变化时所遵守的规律为：pv/t＝c(恒量)(公式③)，其中，p为气体压强，v为气体体积，t为气体温度，已知海拔与气压的关系(关系不唯一，会根据大气变化上波动)，如图4所示为本实施参考的海拔与气压的关系示意图，得知被模拟地区的气压(p(b)。
根据公式③得到公式④和公式⑤。
(p(a)×v(a))/(t(a))＝c公式④
(p(b)×v(b))/(t(b))＝c公式⑤
根据公式④和公式⑤科技得到：
v(a)＝(p(b))/(p(a))×(t(a))/(t(b))×v(b)公式②；
大气内空气中氧气浓度一般取值为19％-21％，本实施例设定在被模拟地区b的空气环境中氧气浓度为21％，根据公式②即可计算得到，
v(a)＝(p(b))/(p(a))×(t(a))/(t(b))×21％公式②；
根据实际测量不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系公式：p＝-0.0112*h 100.88公式①，
由公式①、公式②计算得模拟仓内的氧气浓度预设值为：
v(a)＝(-0.0112*h(b) 100.88)/(p(a))×(t(a))/(t(b))×21％。
作为可选方案，所述海拔高度h(b)根据被模拟地区的地形变化，根据h(b)的变化实时计算模拟仓内的氧气浓度预设值v(a)；
将v(a)输出至氧气浓度控制装置，以供氧气浓度控制装置根据v(a)的变化，实时改变模拟仓内的氧气浓度。
应当理解，上述氧气浓度调节系统记载的诸子系统、设备或设备与上述氧气浓度调节方法描述的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征同样适用于上述氧气浓度调节系统的诸设备及其中包含的装置，在此不再赘述。
本实施例提供了一种基于上述氧气浓度调节系统的驾驶模拟系统，包括：
上述任意一项所述的基于不同海拔的氧气浓度调节系统；
设于驾驶模拟舱内的与驾驶模拟系统操作部件对应的传感器集合，还包括设于驾驶模拟舱内的座椅以及与传感器集合相对应的油门踏板、刹车踏板、方向盘、换挡装置、仪表盘，所述的传感器具体包括油门踏板传感器、刹车踏板传感器、方向盘转向传感器、换挡传感器、仪表盘传感器；所述传感器按其连接的传感器信号处理模块的不同可至少分为一个传感器集合；所述传感器集合的作用在于将驾驶模拟系统操作部件的物理操作转换为电信号；
与控制主机信号连接的显示器，作为可选方案，所述显示器为智能电视设备，所述智能电视设备的通信接口选自以下接口的至少一种：usb接口、wifi接口、rj45接口、iic接口、rs232接口、rs422接口、rs485接口或蓝牙接口；
控制主机接收驾驶模拟车辆输出的电信号构建驾驶模拟场景，并将驾驶模拟场景通过所述显示器可视化显示；
还包括温度控制装置，所述温度控制装置包括温度测量装置和温度调节装置，温度测量装置位于驾驶模拟舱内，通过内循环的方式调节驾驶模拟舱内的空气温度。根据驾驶模拟系统中的海拔数据对模拟仓内的氧气浓度进行调节，试验环境可控、可再现，实验数据易收集，采用降低氧气浓度的方式替代降低压强的方式模拟高海拔环境，对驾驶模拟舱额密闭性要求不高，只需要形成封闭的环境。
作为另一方面，本实施例还提供了适于用来实现本申请实施例的设备，设备包括计算机系统，所述计算机系统包括中央处理单元(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的执行上述氧气浓度调节方法描述的各个步骤的相应程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(ram)中的用于执行上述氧气浓度调节方法描述的各个步骤相应的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
以下部件连接至i/o接口：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至i/o接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分。
特别地，根据本公开的实施例，上述氧气浓度调节方法描述的各个步骤描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行上述氧气浓度调节方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。
附图中的流程图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，流程图中的每个方框、以及流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中。这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
作为另一方面，本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述系统中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的氧气浓度调节方法的流程图。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。
1.一种氧气浓度调节方法，其特征是，包括以下步骤:
设定被模拟地区的海拔高度h(b)、温度t(b)，设定被模拟地区的空气环境中氧气浓度为v(b)；
获取驾驶模拟舱内气压检测装置、温度测量装置的实时检测数据p(a)、t(a)，其中，所述驾驶模拟舱密闭；
根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系，并结合pv/t＝c(恒量)，计算出模拟仓内的氧气浓度预设值为v(a)；
将v(a)输出至氧气浓度控制装置，以供氧气浓度控制装置通过过滤空气中氧分子调节驾驶模拟舱内的氧气浓度为v(a)。
2.根据权利要求1所述的氧气浓度调节方法，其特征是，根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系公式：p＝a*h b公式①；
结合pv/t＝c(恒量)，得：
v(a)＝v(a)＝(p(b))/(p(a))×(t(a))/(t(b))×v(b)公式②；
由公式①、公式②计算得模拟仓内的氧气浓度预设值为：
v(a)＝(a*h(b) b)/(p(a))×(t(a))/(t(b))×v(b)，其中，a的取值范围为：-0.012至-0.009，b的取值范围为：99至102。
3.根据权利要求1所述的氧气浓度调节方法，其特征是，所述海拔高度h(b)根据被模拟地区的地形变化，根据h(b)的变化实时计算模拟仓内的氧气浓度预设值v(a)；
将v(a)输出至氧气浓度控制装置，以供氧气浓度控制装置根据v(a)的变化，实时改变模拟仓内的氧气浓度。
4.一种氧气浓度调节系统，其特征是，包括：
驾驶模拟舱，设于驾驶模拟舱内的气压检测装置、温度测量装置，其中，所述驾驶模拟舱密闭；
控制主机，其作用在于：
设定被模拟地区的海拔高度h(b)、温度t(b)，设定被模拟地区的空气环境中氧气浓度为v(b)，
获取驾驶模拟舱内气压检测装置、温度测量装置的实时检测数据p(a)、t(a)，
根据不同海拔地区气压与海拔高度的实测数据回归得到气压与海拔的关系，并结合pv/t＝c(恒量)，计算出模拟仓内的氧气浓度预设值为v(a)，
将v(a)输出至氧气浓度控制装置，
氧气浓度控制装置通过过滤空气中氧分子调节驾驶模拟舱内的氧气浓度为v(a)。
5.根据权利要求3所述的氧气浓度调节系统，其特征是，所述氧气浓度控制装置包括气泵、低氧发生器，所述低氧发生器内设有用于控制氧气浓度的空纤维过滤器，所述低氧发生器与驾驶模拟舱连通；
所述海拔高度h(b)根据被模拟地区的地形变化，控制主机根据h(b)的变化实时计算模拟仓内的氧气浓度预设值v(a)，将v(a)输出至氧气浓度控制装置；
氧气浓度控制装置根据v(a)的变化，实时改变模拟仓内的氧气浓度。
6.一种驾驶模拟系统，其特征是，包括：
权利要求4-5任意一项所述的基于不同海拔的氧气浓度调节系统；
设于驾驶模拟舱内的与驾驶模拟系统操作部件对应的传感器集合，所述传感器集合的作用在于将驾驶模拟系统操作部件的物理操作转换为电信号；
与控制主机信号连接的显示器；
控制主机接收驾驶模拟车辆输出的电信号构建驾驶模拟场景，并将驾驶模拟场景通过所述显示器可视化显示。
7.根据权利要求5所述的驾驶模拟系统，其特征是，
所述的传感器具体包括油门踏板传感器、刹车踏板传感器、方向盘转向传感器、换挡传感器、仪表盘传感器
所述传感器按其连接的传感器信号处理模块的不同可至少分为一个传感器集合。
8.根据权利要求5所述的驾驶模拟系统，其特征是，还包括温度控制装置，所述温度控制装置包括温度测量装置和温度调节装置，通过内循环的方式调节驾驶模拟舱内的空气温度。
9.一种设备，其特征是，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1所述的方法。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征是，该程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的方法。
技术总结