仿真工业起重机模拟器一款专为起重机驾驶培训设计的半实物仿真模拟设备。它不仅具备传统驾驶模拟器的基本功能，更针对起重机操作的特殊性引入了虚拟仿真技术，通过在虚拟环境中模拟各种真实的训练场地，为用户创造一个接近实际工作环境的虚拟操作平台。
仿真工业起重机模拟器通过高仿真的操作界面和反馈系统，用户可以感受到与真实起重机相似的操作感，从而在安全的环境中练习和掌握必要的技能。此外，模拟器还能够对用户的驾驶操作进行实时评判，及时指出错误并提供纠正建议，帮助用户快速提高操作水平。
为了增强训练的全面性，仿真工业起重机模拟器还提供了多种真实情境，包括城市、高速公路和山区道路等，让用户能够在不同的操作环境中进行练习。这不仅能够提高用户的适应能力，还能够增强他们对复杂环境的应对策略。
仿真工业起重机模拟器由软硬件两大部分组成。其中硬件部分包括：个人计算机、显示系统和模仿真实驾驶室的驾驶舱。软件系统包括：实时物理仿真及汽车建模、控制信息输入模块、图形渲染系统、系统增强模块、评判系统、软件架构以及环境建模模块。
1. 硬件系统
仿真工业起重机模拟器的硬件系统主要由驾驶舱和显示设备构成。驾驶舱具有和真车接近的各种设备，可以提供接近真车的驾驶感受。其主要部件有：驾驶舱支架、方向盘、档位油门、刹车、离合器、控制面板等等。驾驶员对方向盘、档位等输入设备的操作通过传感器电路转换为电信号，再通过PC机上配置的AD转换装置转换为数字信号。除此之外，传感器电路还配置有用于获取控制面板按钮状态的键盘电路按钮状态转换为数字信号，并通过A/D转换卡上的开关量通道输入PC机。
显示设备由外部多显示器适配器以及三台显示器组成。可对用户的虚拟操作进行显示。
2. 软件系统
仿真工业起重机模拟器的件系统由软件架构、汽车建模与控制、控制信息输入、图形渲染系统、系统功能扩展模块、评判系统和环境建模模块等七个部分组成。
2.1 软件架构
软件架构主要被设计用来整合上述各个子系统，主要作用在于：信息管理场景间切换、全局参数维护以及各个子系统之间数据传递的管理。
2.2 实时物理仿真及汽车建模
实时物理仿真包括汽车的动力学模拟、汽车和场景物体的交互以及各种天气条件对周围环境影响的模拟。
汽车建模的主要工作是创建3D模型，3D模型要和真实培训车辆保持一致，其中比较关键的是汽车上一些关键标记的相对位置要正确(例如，车前板上经线、车徽等)。除此之外，还需要在应用程序中加入反光镜的支持，主要是后视镜的支持。
2.3 控制信息输入模块
控制信息输入模块用于从驾驶舱的设备中获取输入信号：方向盘角度、油门状态、刹车状态、离合器状态以及控制面板上的按钮输入。这些信息被传递给汽车仿真模块用于控制汽车行为。
2.4 图形渲染系统
图形渲染系统的主要工作是将实时物理仿真的状态显示在计算机屏幕上这些信息将作为驾驶员进行操作的主要依据。驾驶员根据当前在屏幕上看到的影像判断当前虚拟汽车相对周围物体的位置，进而作出相应的操作，这些操作将被反馈给系统，再由系统经过一系列的运算后产生新的状态，最后，图形系统再将这新的状态渲染到屏幕上，如此反复。
2.5 系统功能扩展模块
为了适应我们的开发需要，我们对其做了一定程度的扩展，自己开发了一些具有一定通用性的组件。其中包括：性能分析模块和基于GPU的图像处理框架。
2.6 评判系统
评判系统是面对驾驶训练的驾驶模拟机的重要组成部分。在评判系统中，程序需要对用户驾驶情况进行跟踪，并对其训练成果进行评判，使得用户可以在没有教练或者较少的教练干预下进行自主训练，并能根据评判结果了解训练过程中出现的主要操作错误，进而予以改正。
2.7 环境建模
环境建模包括两个部分：周围环境的三维模型的创建和物理因素的建模。除了创建三维模型之外，还要给予三维模型一些环境信息，如地面的可通过性等等。
2.7.1 三维建模
环境建模包括建立逼真的考试用场地、城市、高速公路以及山区道路。其中考试场地包括：桩考、圆饼路、单边桥、直角转弯、侧方停车、上坡定点停车与坡道起步、限速通过限宽门、百米加减档、起伏路驾驶及曲线行驶。用户可以在考试场景下练习基本的驾驶技术：挂档、倒档、直角转弯等等。我们的系统为城市场景提供了诸如，十字路口、丁字路口、人行道、人行横道、6车道宽的马路等等城市交通环境。不仅如此，还有交通灯、路面标志、路牌、路灯等市政设施用于帮助用户体验在城市中驾驶的感觉，同时从中学习城市交通规范。而高速公路和山区道路则用于帮助用户熟悉相应的实地场景。
2.7.2 物理因素
物理因素主要是指与三维场景相对应的碰撞体的物理特性，具体一点说就是地面、栏杆、房屋等会和汽车产生碰撞的物体表面的力学参数：摩擦系数、弹性参数等等。物理参数设定的合理与否，直接关系到仿真的真实性。通过为不同条件下的地面设定不同的参数，可以模拟在这些条件下汽车会产生的行为。
仿真工业起重机模拟器是一个功能全面、高效实用的培训工具，能够帮助用户在安全的环境中快速成长为合格的起重机操作员。
