對VR模擬駕駛技術的探索與研究

苑駟駒 王抵修 欒易非 沈顯赫 武文柄

【摘要】隨著時代的發展，汽車的數量越來越多，但是與之出現的問題也層出不窮從而VR模擬駕駛技術的出現可以避免這類事件的發生。有效的模擬駕駛訓練也節省了外出練車的時間人力成本等等，最重要的是，讓學員通過VR模擬駕駛能夠更高效高質低費用地完成駕駛培訓，這絕對是雙贏的選擇。

【關鍵詞】VR模擬 駕校訓練 智能設備

一、引言

如今，隨著時代的發展汽車的數量越來越多，但是不論是在汽車新技術試驗還是駕駛員培訓方面，直接使用實車都存在著各種缺點而且難以取得較好的效果。設計的VR模擬駕駛訓練平臺，用于解決這類問題。

二、問題分析

1.實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.再平常練車的時候因為排隊等問題十分的浪費時間，提高教學效率，縮短因車少人多而造成學員排隊練車，而浪費大量時間等待練習的問題。

3.在傳統方式練車時候不能考略到諸多因素，利用VR模擬可以讓駕校學員通過模擬駕駛體會不同情況下的行車狀況以及對突發事故的處理，提高學員的駕駛技能。

三、解決方案

對于以上的幾點問題進行分析，我分析發現使用傳統的駕校進行訓練不足以滿足我們的需求，現在我將設計并使用VR模擬駕駛訓練平臺來解決以上幾個問題。

數據流圖如下：

如何進行設計：

1.確定汽車虛擬駕駛系統開發方案

通過對虛擬駕駛系統具體實現功能的分析，結合虛擬現實建模、面向對象建模和數學建模等理論，提出了系統整體框架及各個組成模塊的開發方案。

2.汽車動力學系統面向對象模型和數學模型的建立

通過對汽車動力學系統進行分析，為系統中各組成部分建立動態模型和功能模型;根據面向對象建模理論的原理和方法，構建出各個部分的面向對象模型：運用汽車動力學和運動學理論，建立出適合于快速仿真計算的數學模型：使用編程語言設計了汽車動力學模型類庫。

3.構建汽車虛擬駕駛場景管理平臺類庫

針對虛擬駕駛系統所需的各項功能，確定場景管理平臺的主要功能模塊;使用DirecX提供的函數庫構建汽車虛擬駕駛場景管理平臺。

4.建立汽車運動仿真和實時操縱模型

根據汽車動力系統數學模型，建立汽車運動仿真模型：提出了快速、有效的地形檢測算法，使汽車運行中行駛姿態能根據地形變化作出相應調整：根據實車駕駛過程中人員的操縱步驟，結合汽車自身的物理、機械特性，建立汽車實時操縱模型。

5.構遣三維場景模型

分析汽車虛擬駕駛所需場景的要求，確定了三維場最的組織原則和建立流程，使用三維建模軟件構造出用于虛擬駕駛系統的三維場景;實現了汽車駕駛用到的后視鏡、儀表盤和臨場聲音的模擬。

6.虛擬駕駛系統軟件設計和仿真

設計虛擬駕駛系統軟件仿真流程，采用編程軟件編制了虛擬駕駛系統軟牛，并進行了模擬駕駛仿真。

四、系統價值

汽車虛擬駕駛系統是-種集合了多種先進技術為一體的仿真系統。借助于虛擬駕駛系統，為汽車駕駛人員的培訓提供一個高效、節能的途徑。因此，汽車虛擬駕駛系統的研究具有理論和實用的意義，其產品開發具有廣闊的市場。

五、結語

VR模擬駕駛訓練平臺研究的成功成功，那對傳統的駕駛培訓行業肯定是有相當大的改變。逼真的模擬駕駛既能幫助駕校降低教練人工、汽車損耗、安全風險等各方面成本，對于學員而言，有效的模擬駕駛訓練也節省了外出練車的時間人力成本等等，最重要的是，讓學員通過VR模擬駕駛能夠更高效高質低費用地完成駕駛培訓，這絕對是雙贏的選擇。傳統的駕校最大的發展優勢就在于，它是許多學員想要拿取駕照的唯一通道，所以學員只有在駕校報名練車通過考試才能拿到證。但是盡管在學員資源上有保證，但它自身的發展同樣也有不少的問題。主要是在三個方面上：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員，所以減少它們來達到降低成本并不可取。而駕校借助VR技術未來的發展前景是個新領域的拓展

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基金項目：吉林建筑大學大學生創新創業訓練計劃項目，項目編號：2018S1112。