VR技術在汽車領域的應用

蘇德　林琛　陸鐿升　韋港依　黃祖朋　張亮

摘 要：VR技術作為一項隨互聯(lián)網(wǎng)而發(fā)展起來的綜合集成技術，其已垂直滲透到了各行各業(yè)當中，使很多生活和服務領域都在發(fā)生著形態(tài)上的改變。本文主要介紹了VR技術的發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景，綜合闡述了VR技術在汽車制造、營銷服務、駕駛教學、駕駛安全教育、車載娛樂等汽車領域中的應用。

關鍵詞：VR 現(xiàn)狀 前景 汽車 應用

1 引言

VR（Virtual Reality）技術，即虛擬現(xiàn)實技術，是一項綜合集成技術，其創(chuàng)造的三維感官（視覺、聽覺、觸覺）虛擬世界，具有自主性和可操作性，可通過智能設備實現(xiàn)人與虛擬世界的交互，給受眾帶來沉浸式體驗。

VR技術誕生以來，期間經(jīng)歷了思想萌芽階段、初現(xiàn)階段、概念和理論初期階段以及應用階段的發(fā)展[1]，進入21世紀以后，在計算機軟硬件技術、電子信息技術、人工智能技術，以及傳感器技術等多種先進技術不斷發(fā)展的推動下，VR技術也迎來了高速發(fā)展的黃金階段，從思想萌芽逐漸走向成熟，實現(xiàn)在教育、醫(yī)學、軍事、娛樂、科研以及生產(chǎn)制造等各大領域中“百花齊發(fā)”，給人們帶來新奇而又不一樣的生活體驗。

2 VR技術的發(fā)展現(xiàn)狀：

VR技術最早應用在軍用領域，于本世紀初拓展到民用領域，并在各行業(yè)領域中得到長足發(fā)展。其中，美國最早開始研究VR技術，其擁有Intel、NVIDIA、IMB等眾多計算機領域的頂級硬件廠商，還在游戲、互聯(lián)網(wǎng)、算法方面有著獨步全球的技術積累，綜合技術水平最為突出。歐洲作為后起之秀，在復雜的分布式并行處理、設備輔助和接口應用等領域處于領先水平。而日本利用其在顯示領域以及影視、游戲等內容領域的領先地位，充分將這些領域的優(yōu)勢成果轉化到自身VR技術的發(fā)展中，奠定了其在虛擬現(xiàn)實技術研究方面舉足輕重的地位。我國對VR技術的研究起步相對較晚，無論是在硬件、算法，還是內容方面，都還與發(fā)達國家還存在一定的差距[2]。隨著中國九五規(guī)劃、高新技術研究發(fā)展計劃等相關政策的出臺，我國開始大力推動虛擬現(xiàn)實技術的發(fā)展，并取得了一系列的研究成果。目前，我國已將VR技術廣泛應用到數(shù)十個重要的行業(yè)當中。

3 VR技術的市場前景

作為下一個時代的交互方式，VR越來越受到世界各國的重視。尤其是進入2016年之后，VR得到充分優(yōu)化和應用，也稱之為虛擬現(xiàn)實元年[3]，VR產(chǎn)品在市場上遍地開花，VR概念開始推廣普及并垂直滲透到各行業(yè)當中。

以互聯(lián)網(wǎng)為核心的新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命蓄勢待發(fā)，我國已經(jīng)把虛擬現(xiàn)實（VR）定位為超前發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。我國VR市場從2016年開始出現(xiàn)，并呈現(xiàn)井噴式增長。2016年的我國市場的總體量還不到35億元，至2018年已經(jīng)突破百億大關，同比增長超過100%。預測2020年我國VR行業(yè)規(guī)模將超過460億元，屆時中國將成為全球最大的VR市場。據(jù)有關數(shù)據(jù)推算，未來五年我國VR行業(yè)市場還將持續(xù)不斷擴大，并進入成熟期，年復合增長率（CAGR）將超過85%。作為新一代信息技術的重要前沿方向，VR有望成為繼電腦、手機之后下一個萬億元新興市場。

4 VR技術的應用領域

VR技術發(fā)展至今，已經(jīng)在各個領域發(fā)揮重要作用，并影響著各行業(yè)的發(fā)展方向。VR在游戲、教育、醫(yī)療、旅游、銷售等各行各業(yè)的成熟應用，使得很多生活和服務領域都發(fā)生了形態(tài)上的改變，其在汽車領域上的應用更是得到了廣泛的體現(xiàn)。

4.1 VR技術在汽車生產(chǎn)制造的應用

4.1.1 汽車外觀和造型設計的應用

在汽車生產(chǎn)制造過程中，設計走在最前面。與傳統(tǒng)的設計過程相比，VR技術的應用使得設計師可以根據(jù)比例調整3D模型大小，及時地調整設計細節(jié)，整個設計過程無需重復制作和修改油泥模型，節(jié)省了油泥模型制作過程中的材料成本和人工成本，能夠縮短超過三分之二的項目周期。同時，借用VR平臺，能夠直觀而又真實地對外觀和造型的設計效果進行評審。

4.1.2 汽車零部件與總成設計的應用

汽車總裝之前，必須解決零部件與零部件、總成與總成、總成與整車之間的矛盾問題，保證整車性能滿足基本的目標大綱要求。這就要求對整車進行精細化設計，精確各零部件的尺寸和位置，細化總部署設計。發(fā)動機、底盤、車身和電氣等四大組成部分，涉及不同學科、不同部門，設計之間緊密聯(lián)系，相互影響，牽一發(fā)而動全身。引入VR技術，各總成工程師都可以共同參與汽車的設計，把控每一處設計細節(jié)，更加直觀快速地看到不同參數(shù)及結構導致的不同結果，從而可以及時調整車輛構造參數(shù)，評估和優(yōu)化產(chǎn)品結構，最大程度地降低設計風險和提高效率。

4.1.3 汽車性能試驗的應用

汽車投產(chǎn)前，樣車需要在不同的環(huán)境下進行整車性能試驗和可靠性試驗，例如：碰撞試驗、極限性能試驗、風洞試驗等。某些試驗場環(huán)境的搭建不僅花費大量的時間成本，還需要一筆不菲的資金開銷。利用VR技術構建的虛擬環(huán)境，配合環(huán)境模擬數(shù)據(jù)，得到準確可靠的試驗結果，不僅成本可以大大降低，分析也變得更為便捷，結果也更為直觀[4]。項目周期的縮短，保障了產(chǎn)品的快速發(fā)布與更新迭代。

4.1.4 汽車制造產(chǎn)線的應用

在汽車制造產(chǎn)線上，往往需要大量工人進行整車的裝配，流水線的生產(chǎn)效率受到多種因素的影響。通過捕獲工人進行作業(yè)時的肢體動作，利用VR技術對整車生產(chǎn)作業(yè)各個環(huán)節(jié)和各道工序的模擬，獲得整車生產(chǎn)作業(yè)時環(huán)境安全性和生產(chǎn)效率性的關鍵數(shù)據(jù)，從而改善生產(chǎn)環(huán)境和優(yōu)化生產(chǎn)流程，降低事故率，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。

4.2 VR技術在汽車營銷及服務的應用

在傳統(tǒng)的汽車營銷服務過程中，通常受到時間、地點、天氣和人流等因素的影響。VR營銷服務的應用，將很好地解決這些營銷痛點。消費者只需戴上VR設備，就可以隨時隨地了解汽車的內部結構，快速切換外觀風格和車型，對汽車有全面的認識和體驗。同時，通過VR虛擬駕駛的方式，可擺脫傳統(tǒng)試乘試駕對試駕路況的依賴，讓消費者可以自由地選擇不同的路況環(huán)境進行虛擬試駕和體驗汽車駕駛感受。還可以針對汽車特點，推薦特定的試駕路況，突出汽車的賣點，比如四驅車型推薦雪地路況，越野車型推薦野外路況等，給消費者留下深刻的汽車體驗印象，助力營銷。例如：奧迪聯(lián)合Oculus推出了一項基于線下PC端的虛擬現(xiàn)實選車服務，豐田和Oculus則聯(lián)手推出了虛擬現(xiàn)實駕駛模擬器“TeenDrive 365”。

4.3 VR技術在駕駛教學的應用

在駕駛教學方面，一般由駕駛教練傳授技巧通過駕駛實操考核目標，這種方式是極具不完全性和威脅性。應用VR技術的駕駛教學，可以實現(xiàn)不同場景的切換，讓駕駛學員在多變的環(huán)境中進行實操，提高其駕駛水平和安全意識，以及應急應變能力[5]。VR駕駛教學是多層次、多形式的駕駛培訓方式，實現(xiàn)了趣味性與現(xiàn)實性的有效統(tǒng)一。

4.4 VR技術在駕駛安全教育的應用

與傳統(tǒng)的視頻教育、站崗教育不同，VR駕駛安全教育是通過交通標志、交通規(guī)則的學習，以及違法駕駛行為、交通事故的虛擬再現(xiàn)來實現(xiàn)教育。通過VR技術虛擬出各種場景的交通標志，配合正確的駕駛行為，寓教于樂。同時，對醉駕等違法駕駛場景的模擬，交通事故過程的再現(xiàn)，讓駕駛員體驗事故的危害，提高駕駛員的安全意識。

4.5 VR技術在車載娛樂的應用

目前，VR在民用領域最為廣泛的應用是影視與游戲行業(yè)，汽車制造商越來越重視VR技術在車載娛樂中的應用，而VR車載娛樂的重要應用之一便是VR游戲與汽車駕駛的結合，這可以給乘客帶來夢幻般的旅途體驗。例如：新寶駿與華為合作開發(fā)的VR場景變化游戲，該實現(xiàn)方式是以車輛轉角、車速、油門、剎車等車輛數(shù)據(jù)作為游戲的在線輸入?yún)?shù)，通過CAN總線將這些在線輸入?yún)?shù)傳輸至嵌入Hicar系統(tǒng)的車機，車機與VR眼鏡的數(shù)據(jù)聯(lián)通，最終實現(xiàn)車輛與VR游戲的數(shù)據(jù)交互。在VR場景中，乘客乘坐新寶駿車輛時體驗到的不再是平時乘車時枯燥乏味的公路場景，而是利用VR技術渲染后的海洋、天空、太空等諸多新奇場景，將車輛的實時運行狀態(tài)與乘客在VR游戲中的運動狀態(tài)相匹配，實現(xiàn)了VR游戲與汽車的深度結合。同時，乘客也可與VR游戲進行交互，有效降低乘客路途中的疲勞感，同時極大地提升了旅途趣味。

5 結語

隨著5G通信技術的發(fā)展，VR產(chǎn)業(yè)應用不斷擴大，產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，帶動了汽車領域的產(chǎn)品升級與創(chuàng)新，給汽車行業(yè)帶來了新的改變與發(fā)展。VR的成熟運用期即將到來，汽車產(chǎn)業(yè)也會因此受益，這勢必會給汽車領域帶來新的顛覆。

基金項目：廣西創(chuàng)新驅動發(fā)展專項資助項目（桂科AA18242039）;柳州市科學研究與技術開發(fā)計劃資助項目（2019AG10202）

參考文獻：

[1]劉華清.VR技術的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究[J].科技傳播，2019，11（4）：114-115.

[2]曹凡.國內外VR技術研發(fā)現(xiàn)狀綜述[J].中國科技信息，2019，（5）：36-37.

[3]侯云仙.2017年虛擬現(xiàn)實（VR）市場預測[J]. 中國信息化周報，2017，（11）：2-5.

[4]張昊.虛擬現(xiàn)實技術在汽車設計中的應用[J].時代汽車，2018（10）：91-92.

[5]鐘明圳，張麗芬，代君.虛擬仿真駕駛平臺的設計與實現(xiàn)[J].九江學院學報（自然科學版），2019（02）：74-76.