汽車(chē)駕駛突發(fā)情況下VR技術(shù)模擬處理原型設(shè)計(jì)*

湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 劉鵬程 彭進(jìn)香 高玉龍 曾雅泉 劉標(biāo) 申杰

駕校與相關(guān)機(jī)構(gòu)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，偏重汽車(chē)駕駛方法教學(xué)，一般情況會(huì)忽略駕駛突發(fā)情況的處理，本文將根據(jù)常見(jiàn)的“側(cè)翻、撞到障礙物、右后輪打滑、右前輪打滑”四個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)模型設(shè)計(jì)，通過(guò)代碼，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)提示與操作方法指導(dǎo)，讓駕駛員通過(guò)VR技術(shù)模擬原型設(shè)計(jì)身臨其境的正確模擬操作來(lái)降低危險(xiǎn)，從而降低交通事故的發(fā)生頻率、減少財(cái)產(chǎn)損失。

1 VR技術(shù)模擬處理在汽車(chē)駕駛突發(fā)狀況中的背景研究

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，車(chē)輛也隨著越來(lái)越多。在人們享受著交通更為便利的同時(shí)，交通事故的發(fā)生和事故責(zé)任糾紛也在不斷地增加。為了降低事故的死亡率和減少財(cái)產(chǎn)損失，我們就這些現(xiàn)象設(shè)計(jì)出汽車(chē)駕駛突發(fā)情況VR設(shè)備模擬，通過(guò)VR設(shè)備對(duì)汽車(chē)突發(fā)情況，例如車(chē)禍、車(chē)輛傾斜、打滑等危險(xiǎn)情況模擬[1]，使得汽車(chē)駕駛員能預(yù)見(jiàn)性的知道這些開(kāi)車(chē)時(shí)的突發(fā)情況發(fā)生后該去如何的正確應(yīng)對(duì)，提升他們應(yīng)對(duì)交通事故的能力從而阻止或降低車(chē)禍的發(fā)生，減少人員以及財(cái)產(chǎn)的損失。

VR技術(shù)模擬汽車(chē)駕駛突發(fā)情況并且進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的指導(dǎo)處理，使得學(xué)員能夠在保證自身安全的情形下，能身臨其境的去參與突發(fā)情況模擬。從而提升他們應(yīng)對(duì)汽車(chē)突發(fā)事故的能力，達(dá)到避免交通事故發(fā)生和減少財(cái)產(chǎn)損失的目的。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的來(lái)臨，新一代信息技術(shù)發(fā)展催生了新一代信息技術(shù)形態(tài)的形成與發(fā)展，像VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、AR虛擬信息與真實(shí)世界技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，這些技術(shù)進(jìn)一步推動(dòng)知識(shí)社會(huì)以用戶(hù)創(chuàng)新、開(kāi)放創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新，很大改變了人們的生產(chǎn)、工作、生活方式，也引領(lǐng)了創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的“新常態(tài)”[2]。隨著社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)VR技術(shù)的需求日益旺盛。VR技術(shù)也取得了巨大進(jìn)步，并逐步成為一個(gè)新的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

近年來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)交通蓬勃發(fā)展，其方便性和快捷性對(duì)人們的生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，它不僅作為線(xiàn)下業(yè)務(wù)的補(bǔ)充，線(xiàn)上業(yè)務(wù)也有很多創(chuàng)新。模擬駕駛作為其中的一種，可以使用互聯(lián)網(wǎng)為某一特定場(chǎng)景進(jìn)行模擬，改變了以往的駕駛模式，廣泛地用于創(chuàng)新項(xiàng)目中。

2 VR技術(shù)模擬處理在汽車(chē)駕駛突發(fā)狀況中的作用及市場(chǎng)前景

2.1 產(chǎn)品的用途

伴隨汽車(chē)行業(yè)的崛起，汽車(chē)安全問(wèn)題越來(lái)越成為人民的關(guān)注點(diǎn)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR技術(shù)）來(lái)模擬汽車(chē)一些突發(fā)情況，使得汽車(chē)駕駛員能預(yù)先知道遇到某些車(chē)輛突發(fā)狀況該如何正確應(yīng)對(duì)，從而減少事故發(fā)生率、人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[3]，駕駛突發(fā)情況流程與不同處理方式如圖1所示。

（1）VR模擬汽車(chē)突發(fā)事故主要應(yīng)用于在駕駛員面對(duì)汽車(chē)出現(xiàn)突發(fā)情況的情景模擬，提高駕駛員面對(duì)突發(fā)情況的應(yīng)急能力和駕駛能力。

（2）用于對(duì)汽車(chē)駕駛培訓(xùn)的考核，提高駕駛員的安全意識(shí)和加強(qiáng)駕駛員對(duì)汽車(chē)突發(fā)情況的處理能力。

（3）用于對(duì)汽車(chē)的輔助技術(shù)研究，更好的發(fā)現(xiàn)和了解汽車(chē)的一些隱患問(wèn)題，提高駕駛員的意識(shí)。

（4）還可以提高駕駛員對(duì)汽車(chē)安全問(wèn)題的重視程度。

2.2 市場(chǎng)分析及定位

隨著人、車(chē)、路的快速發(fā)展，我國(guó)道路安全和汽車(chē)安全形勢(shì)日益嚴(yán)峻，交通事故多發(fā)成為嚴(yán)重影響社會(huì)發(fā)展和人民生活的重要因素。因此有效預(yù)防道路交通事故的發(fā)生是當(dāng)前乃至將來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)一個(gè)重大而緊迫的任務(wù)。VR汽車(chē)駕駛員應(yīng)對(duì)突發(fā)情況處理可以有效的幫助駕駛員提高面對(duì)突發(fā)情況的應(yīng)急處理，減少道路安全問(wèn)題的發(fā)生、減輕因突發(fā)情況引起的事故對(duì)人員的傷害、加強(qiáng)了對(duì)駕駛員自身安全的保障和一定程度促進(jìn)了汽車(chē)行業(yè)對(duì)安全隱患問(wèn)題的重視。該技術(shù)研究平臺(tái)服務(wù)對(duì)象前期以為汽車(chē)駕駛員、駕校和汽車(chē)安全培訓(xùn)機(jī)構(gòu)為主，提高平臺(tái)的實(shí)用性的同時(shí)，逐漸適應(yīng)市場(chǎng)規(guī)律，為后期平臺(tái)的完善與升級(jí)打下基礎(chǔ)。

2.3 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

本技術(shù)采用VR虛擬現(xiàn)實(shí)模擬技術(shù)動(dòng)態(tài)模擬行車(chē)時(shí)的各種細(xì)節(jié)因素，從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、感覺(jué)全方面模擬細(xì)化駕駛時(shí)的真實(shí)性。本產(chǎn)品利用現(xiàn)代高科技手段如：三維圖像即時(shí)生成技術(shù)、汽車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真物理系統(tǒng)、大視場(chǎng)顯示技術(shù)、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、用戶(hù)輸入硬件系統(tǒng)、立體聲響、中控系統(tǒng)、VR技術(shù)等[2]，讓體驗(yàn)者在一個(gè)虛擬的駕駛環(huán)境中，感受到接近真實(shí)的突發(fā)狀況體驗(yàn)，對(duì)于在現(xiàn)實(shí)生活中對(duì)這些情況是無(wú)法來(lái)模擬的，所以VR技術(shù)在其中體現(xiàn)出重大作用。

項(xiàng)目是主要應(yīng)用在駕培機(jī)構(gòu)和VR體驗(yàn)館，通過(guò)租賃和售賣(mài)VR汽車(chē)駕駛模擬設(shè)備收取費(fèi)用，前景比較可觀(guān)。

3 VR技術(shù)模擬處理在汽車(chē)駕駛產(chǎn)生突發(fā)狀況時(shí)的技術(shù)模型設(shè)計(jì)

Unity軟件具有現(xiàn)實(shí)性、指導(dǎo)性、多發(fā)性、觸發(fā)生、虛擬性五個(gè)特點(diǎn)[4]，針對(duì)駕駛突發(fā)情況首先用該軟件建立車(chē)輛和路況3D模型，編寫(xiě)代碼實(shí)現(xiàn)觸發(fā)側(cè)翻、打滑、撞上障礙物、事故復(fù)原等突發(fā)情況顯示，根據(jù)場(chǎng)景提示用VR技術(shù)模擬處理正確指導(dǎo)操作方法的實(shí)現(xiàn)。下面主要從可能產(chǎn)生的“側(cè)翻、撞到障礙物、右后輪打滑、右前輪打滑”四個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)模型原型設(shè)計(jì)并進(jìn)行模擬處理研究。

（1）車(chē)輛側(cè)翻情況技術(shù)模型設(shè)計(jì)：當(dāng)汽車(chē)在車(chē)速控制不當(dāng)、復(fù)雜路況、惡劣天氣等情況時(shí)車(chē)輛容易出現(xiàn)側(cè)翻，遇到這種情況時(shí)，將用VR技術(shù)原型設(shè)計(jì)模擬實(shí)現(xiàn)提示與操作方法代碼如下：

if (Input.GetMouseButtonDown(0))

{

transform.eulerAngles = new Vector3(0, 0, -50);//由于不正當(dāng)駕駛或者是外部因素，車(chē)輛一定角度側(cè)翻

UnityEditor.EditorUtility.DisplayDialog("警 告： 左前輪撞到障礙物"，"提示：請(qǐng)您不要緊張，先腳輕踩剎車(chē)，然后倒擋，將車(chē)按前進(jìn)方向倒退出來(lái)"，"確定"，"取消");

}

（2）車(chē)輛撞到障礙物技術(shù)模型設(shè)計(jì)：汽車(chē)在視線(xiàn)不清晰等情況下導(dǎo)致車(chē)輛壓到障礙物時(shí)車(chē)輛容易出現(xiàn)危險(xiǎn)情況，用VR技術(shù)原型設(shè)計(jì)模擬實(shí)現(xiàn)車(chē)輪壓到障礙物的提示與操作方法代碼如下：

if (Input.GetKeyDown(KeyCode.A))

{

Debug.Log("A按下一次");

transform.eulerAngles = new Vector3((float)-6,(float)8, -10); //左前輪撞到障礙物

//GameObject.Find("Canvas/Text youqian").Get Component().text = "提示：右前輪打滑，車(chē)頭向右偏移提示：請(qǐng)您不要緊張，緩緩放松油門(mén)踏板，不要放開(kāi)，保持汽車(chē)?yán)^續(xù)行駛。繼續(xù)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，轉(zhuǎn)入意欲行駛的方向，但不要轉(zhuǎn)得太急或過(guò)度。汽車(chē)行駛方向校正后，回正方向盤(pán)，然后緩緩加速";

}

松開(kāi)A鍵彈出指導(dǎo)提示框：

if (Input.GetKeyUp(KeyCode.A))

{

UnityEditor.EditorUtility.DisplayDialog("警 告： 左前輪撞到障礙物"，"提示：請(qǐng)您不要緊張，先腳輕踩剎車(chē)，然后倒擋，將車(chē)按前進(jìn)方向倒退出來(lái)"，"確定"，"取消")；

//GameObject.Find("Canvas/Text youqian").GetComponent().text = "";

}

（3）車(chē)輛右后輪打滑技術(shù)模型設(shè)計(jì)：行駛中道路上面出現(xiàn)了結(jié)冰和積水時(shí)容易引起車(chē)身漂移，比較危險(xiǎn)，用VR技術(shù)原型設(shè)計(jì)模擬實(shí)現(xiàn)行駛中道路上面出現(xiàn)結(jié)冰和積水，引起車(chē)身漂移右后輪打滑的提示與操作方法代碼如下：

if (Input.GetKey(KeyCode.S))

{

transform.eulerAngles = new Vector3((float)0,(float)-40, 0); //右后輪打滑，車(chē)尾像右偏移

//UnityEditor.EditorUtility.DisplayDialog("警告：右后輪打滑，車(chē)尾向右偏移"，"提示：請(qǐng)您不要緊張，放開(kāi)油門(mén)或制動(dòng)的踏板，不要踩離合器踏板，別緊緊把住方向盤(pán)；把方向盤(pán)朝車(chē)尾滑行的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；糾正打滑后，緩緩加速。"，"確定"，"取消")；

}

松開(kāi)S鍵彈出提示指導(dǎo)框：

if (Input.GetKeyUp(KeyCode.S))

{

UnityEditor.EditorUtility.DisplayDialog("警 告： 右后輪打滑，車(chē)尾向右偏移"， "提示：請(qǐng)您不要緊張，放開(kāi)油門(mén)或制動(dòng)的踏板，不要踩離合器踏板，別緊緊把住方向盤(pán)；把方向盤(pán)朝車(chē)尾滑行的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；糾正打滑后，緩緩加速。"，"確定"，"取消")；

}

（4）車(chē)輛右前輪打滑技術(shù)模型設(shè)計(jì)：與第三種情況處理方式基本相似，但在漂移方向處理上代碼有所改變。用VR技術(shù)原型設(shè)計(jì)模擬實(shí)現(xiàn)行駛中道路上面出現(xiàn)結(jié)冰和積水時(shí)，引起車(chē)身漂移車(chē)輛右前輪打滑的提示與操作方法代碼如下：

if (Input.GetKey(KeyCode.D))

{

transform.eulerAngles = new Vector3(5, 30, 0);//右前輪打滑，車(chē)頭像右偏移

//UnityEditor.EditorUtility.DisplayDialog("警告：右前輪打滑，車(chē)頭向右偏移"，"提示：請(qǐng)您不要緊張，緩緩放松油門(mén)踏板，不要放開(kāi)，保持汽車(chē)?yán)^續(xù)行駛。繼續(xù)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，轉(zhuǎn)入意欲行駛的方向，但不要轉(zhuǎn)得太急或過(guò)度。汽車(chē)行駛方向校正后，回正方向盤(pán)，然后緩緩加速"，"確定"，"取消")；

}

松開(kāi)D鍵彈出提示指導(dǎo)框：

if (Input.GetKeyUp(KeyCode.D))

{

UnityEditor.EditorUtility.DisplayDialog("警 告：右前輪打滑，車(chē)頭向右偏移"，"提示：請(qǐng)您不要緊張，緩緩放松油門(mén)踏板，不要放開(kāi)，保持汽車(chē)?yán)^續(xù)行駛。繼續(xù)緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，轉(zhuǎn)入意欲行駛的方向，但不要轉(zhuǎn)得太急或過(guò)度。汽車(chē)行駛方向校正后，回正方向盤(pán)，然后緩緩加速"，"確定"，"取消")；

}

（5）行駛中遇到突發(fā)情況按照提示處理使車(chē)輛恢復(fù)正常，復(fù)原按鍵代碼設(shè)計(jì)如下：

if (Input.GetMouseButtonDown(1))

{

transform.eulerAngles = new Vector3(0, 1, 0);//事故處理后復(fù)原車(chē)位，遠(yuǎn)離危險(xiǎn)

}

（6）原型設(shè)計(jì)中VR手柄功能作用。

1）按鈕觸發(fā)突發(fā)情況模塊：通過(guò)VR手柄的一系列按鈕點(diǎn)擊事件，會(huì)觸發(fā)各種突發(fā)事件虛擬現(xiàn)實(shí)模擬；

2）彈框提示模塊：按下并松開(kāi)后，會(huì)彈出提示框，提示產(chǎn)生何種突發(fā)事故，便于參與VR使用者應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況；

3）彈框指導(dǎo)模塊：按鈕按松開(kāi)后，會(huì)彈出指導(dǎo)框，指導(dǎo)VR使用者正確的應(yīng)對(duì)并處理此種駕駛突發(fā)狀況；

4）按鈕復(fù)原模塊：按下復(fù)原按鈕后，會(huì)對(duì)車(chē)況進(jìn)行復(fù)原，使車(chē)輛正常行駛，以便于后續(xù)突發(fā)情況模擬。

4 結(jié)語(yǔ)

模型設(shè)計(jì)中主要用到3D模擬技術(shù)、視覺(jué)景象和聲音模擬技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)計(jì)算、實(shí)時(shí)交互機(jī)術(shù)等核心技術(shù)，由于本產(chǎn)品設(shè)及到的技術(shù)比較多，技術(shù)與技術(shù)之間的銜接與協(xié)調(diào)比較復(fù)雜，后期還需結(jié)合市場(chǎng)需求進(jìn)一步優(yōu)化與完善。