對(duì)VR模擬駕駛技術(shù)的探索與研究

苑駟駒 王抵修 欒易非 沈顯赫 武文柄

【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展，汽車的數(shù)量越來(lái)越多，但是與之出現(xiàn)的問題也層出不窮從而VR模擬駕駛技術(shù)的出現(xiàn)可以避免這類事件的發(fā)生。有效的模擬駕駛訓(xùn)練也節(jié)省了外出練車的時(shí)間人力成本等等，最重要的是，讓學(xué)員通過(guò)VR模擬駕駛能夠更高效高質(zhì)低費(fèi)用地完成駕駛培訓(xùn)，這絕對(duì)是雙贏的選擇。

【關(guān)鍵詞】VR模擬 駕校訓(xùn)練 智能設(shè)備

一、引言

如今，隨著時(shí)代的發(fā)展汽車的數(shù)量越來(lái)越多，但是不論是在汽車新技術(shù)試驗(yàn)還是駕駛員培訓(xùn)方面，直接使用實(shí)車都存在著各種缺點(diǎn)而且難以取得較好的效果。設(shè)計(jì)的VR模擬駕駛訓(xùn)練平臺(tái)，用于解決這類問題。

二、問題分析

1.實(shí)際操作中存在著一定的安全隱患考駕照的新手容易失誤，VR模擬可以減少車輛的損壞，以及人員的受傷情況。

2.再平常練車的時(shí)候因?yàn)榕抨?duì)等問題十分的浪費(fèi)時(shí)間，提高教學(xué)效率，縮短因車少人多而造成學(xué)員排隊(duì)練車，而浪費(fèi)大量時(shí)間等待練習(xí)的問題。

3.在傳統(tǒng)方式練車時(shí)候不能考略到諸多因素，利用VR模擬可以讓駕校學(xué)員通過(guò)模擬駕駛體會(huì)不同情況下的行車狀況以及對(duì)突發(fā)事故的處理，提高學(xué)員的駕駛技能。

三、解決方案

對(duì)于以上的幾點(diǎn)問題進(jìn)行分析，我分析發(fā)現(xiàn)使用傳統(tǒng)的駕校進(jìn)行訓(xùn)練不足以滿足我們的需求，現(xiàn)在我將設(shè)計(jì)并使用VR模擬駕駛訓(xùn)練平臺(tái)來(lái)解決以上幾個(gè)問題。

數(shù)據(jù)流圖如下：

如何進(jìn)行設(shè)計(jì)：

1.確定汽車虛擬駕駛系統(tǒng)開發(fā)方案

通過(guò)對(duì)虛擬駕駛系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)功能的分析，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)建模、面向?qū)ο蠼：蛿?shù)學(xué)建模等理論，提出了系統(tǒng)整體框架及各個(gè)組成模塊的開發(fā)方案。

2.汽車動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)面向?qū)ο竽Ｐ秃蛿?shù)學(xué)模型的建立

通過(guò)對(duì)汽車動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析，為系統(tǒng)中各組成部分建立動(dòng)態(tài)模型和功能模型;根據(jù)面向?qū)ο蠼＠碚摰脑砗头椒?，?gòu)建出各個(gè)部分的面向?qū)ο竽Ｐ停哼\(yùn)用汽車動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)理論，建立出適合于快速仿真計(jì)算的數(shù)學(xué)模型：使用編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)了汽車動(dòng)力學(xué)模型類庫(kù)。

3.構(gòu)建汽車虛擬駕駛場(chǎng)景管理平臺(tái)類庫(kù)

針對(duì)虛擬駕駛系統(tǒng)所需的各項(xiàng)功能，確定場(chǎng)景管理平臺(tái)的主要功能模塊;使用DirecX提供的函數(shù)庫(kù)構(gòu)建汽車虛擬駕駛場(chǎng)景管理平臺(tái)。

4.建立汽車運(yùn)動(dòng)仿真和實(shí)時(shí)操縱模型

根據(jù)汽車動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，建立汽車運(yùn)動(dòng)仿真模型：提出了快速、有效的地形檢測(cè)算法，使汽車運(yùn)行中行駛姿態(tài)能根據(jù)地形變化作出相應(yīng)調(diào)整：根據(jù)實(shí)車駕駛過(guò)程中人員的操縱步驟，結(jié)合汽車自身的物理、機(jī)械特性，建立汽車實(shí)時(shí)操縱模型。

5.構(gòu)遣三維場(chǎng)景模型

分析汽車虛擬駕駛所需場(chǎng)景的要求，確定了三維場(chǎng)最的組織原則和建立流程，使用三維建模軟件構(gòu)造出用于虛擬駕駛系統(tǒng)的三維場(chǎng)景;實(shí)現(xiàn)了汽車駕駛用到的后視鏡、儀表盤和臨場(chǎng)聲音的模擬。

6.虛擬駕駛系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和仿真

設(shè)計(jì)虛擬駕駛系統(tǒng)軟件仿真流程，采用編程軟件編制了虛擬駕駛系統(tǒng)軟牛，并進(jìn)行了模擬駕駛仿真。

四、系統(tǒng)價(jià)值

汽車虛擬駕駛系統(tǒng)是-種集合了多種先進(jìn)技術(shù)為一體的仿真系統(tǒng)。借助于虛擬駕駛系統(tǒng)，為汽車駕駛?cè)藛T的培訓(xùn)提供一個(gè)高效、節(jié)能的途徑。因此，汽車虛擬駕駛系統(tǒng)的研究具有理論和實(shí)用的意義，其產(chǎn)品開發(fā)具有廣闊的市場(chǎng)。

五、結(jié)語(yǔ)

VR模擬駕駛訓(xùn)練平臺(tái)研究的成功成功，那對(duì)傳統(tǒng)的駕駛培訓(xùn)行業(yè)肯定是有相當(dāng)大的改變。逼真的模擬駕駛既能幫助駕校降低教練人工、汽車損耗、安全風(fēng)險(xiǎn)等各方面成本，對(duì)于學(xué)員而言，有效的模擬駕駛訓(xùn)練也節(jié)省了外出練車的時(shí)間人力成本等等，最重要的是，讓學(xué)員通過(guò)VR模擬駕駛能夠更高效高質(zhì)低費(fèi)用地完成駕駛培訓(xùn)，這絕對(duì)是雙贏的選擇。傳統(tǒng)的駕校最大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)就在于，它是許多學(xué)員想要拿取駕照的唯一通道，所以學(xué)員只有在駕校報(bào)名練車通過(guò)考試才能拿到證。但是盡管在學(xué)員資源上有保證，但它自身的發(fā)展同樣也有不少的問題。主要是在三個(gè)方面上：教練人工成本、汽車的損耗、安全問題;這三部分沒有辦法在實(shí)際操作上有更好的解決辦法，畢竟只有教練資源和駕校車輛有保證，才有能力招到更多學(xué)員，所以減少它們來(lái)達(dá)到降低成本并不可取。而駕校借助VR技術(shù)未來(lái)的發(fā)展前景是個(gè)新領(lǐng)域的拓展

參考文獻(xiàn)：

[1]譚誠(chéng)，姜潤(rùn)東，劉成源，呂忠玲，劉懷東.基于VR的倒閘操作票模擬與培訓(xùn)仿真技術(shù)初探[J].東北電力技術(shù)，2017，38（02）：57-59+62.

[2]侯學(xué)隆，范雪揚(yáng).基于VR和VWT的跳傘綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].系統(tǒng)仿真技術(shù)，2014，10（01）：42-48.

[3]郭小春.分析智能變電站物理回路故障診斷方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J].低碳世界，2018（10）：122-123.

[4]董強(qiáng).基于遺傳算法的駕校訓(xùn)練課程安排與管理[J].科技通報(bào)，2017，33（06）：270-274.

基金項(xiàng)目：吉林建筑大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2018S1112。