VR全真模擬練車系統(tǒng)

周祖陽(yáng)

摘要：近年來(lái)，駕駛考試的難度越來(lái)越高，再加上新晉司機(jī)心態(tài)慌張，極易發(fā)生交通事故。為了鍛煉?cǎi){考學(xué)員的應(yīng)急心態(tài)，我們旨將建立一套全真智能VR（三維）練車系統(tǒng)。智能VR全真模擬練車系統(tǒng)主要由學(xué)員信息數(shù)據(jù)庫(kù)、學(xué)員駕駛狀態(tài)評(píng)判系統(tǒng)、VR動(dòng)態(tài)場(chǎng)景模擬系統(tǒng)及操作平臺(tái)組成。學(xué)員注冊(cè)獲得賬號(hào)，選擇駕考車型，進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)練車場(chǎng)景模擬，進(jìn)而通過(guò)外部操作設(shè)備對(duì)駕車系統(tǒng)模擬操作，每次的練習(xí)結(jié)果由評(píng)判系統(tǒng)反饋給學(xué)員。

關(guān)鍵詞：VR? 全真模擬? 數(shù)據(jù)系統(tǒng)

引言：智能VR全真模擬練車系統(tǒng)，由學(xué)員信息數(shù)據(jù)庫(kù)、學(xué)員駕駛狀態(tài)評(píng)判系統(tǒng)、VR動(dòng)態(tài)場(chǎng)景模擬系統(tǒng)及外部操作設(shè)備（包含VR頭盔和操作臺(tái)）組成。學(xué)員通過(guò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)注冊(cè)信息，選擇駕考車型和駕考場(chǎng)景，系統(tǒng)將根據(jù)該規(guī)則對(duì)每一次練車進(jìn)行測(cè)評(píng)，學(xué)員通過(guò)VR頭盔和外部設(shè)備開始練車，外部設(shè)備與系統(tǒng)操作平臺(tái)進(jìn)行駕車過(guò)程中的全真場(chǎng)景模擬，練車過(guò)程結(jié)束后，系統(tǒng)將評(píng)判結(jié)果，扣分項(xiàng)以及抓拍圖片反饋給學(xué)員。駕校教練根據(jù)檢測(cè)成果進(jìn)行相應(yīng)的上機(jī)專項(xiàng)訓(xùn)練或者是實(shí)際車輛專項(xiàng)培訓(xùn)。

1.注冊(cè)學(xué)員信息庫(kù)

注冊(cè)學(xué)員信息數(shù)據(jù)庫(kù)是智能VR全真模擬練車系統(tǒng)的主要組成系統(tǒng)之一，用來(lái)存儲(chǔ)學(xué)員的個(gè)人信息，包括個(gè)人基本信息，地理位置，學(xué)車總時(shí)長(zhǎng)、學(xué)習(xí)次數(shù)及綜合評(píng)估成績(jī)，是練車網(wǎng)絡(luò)的重要載體。

2.VR（三維）動(dòng)態(tài)場(chǎng)景模擬系統(tǒng)

模擬路況信息庫(kù)是智能VR全真模擬練車系統(tǒng)的核心系統(tǒng)之一，其功能是存儲(chǔ)開發(fā)者開發(fā)的基本的道路情況，根據(jù)學(xué)員練車的情況，經(jīng)過(guò)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和復(fù)雜算法運(yùn)算，將基本路況與運(yùn)算結(jié)果（包含車輛流量，人員流量，人車位置分配，事故發(fā)生率等）結(jié)合生成新的道路情景，并自動(dòng)更新路況數(shù)據(jù)庫(kù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)練車的多樣性，使學(xué)員可以極大程度的接觸更多的道路情況，培養(yǎng)好應(yīng)急心態(tài)。對(duì)于駕考路況，采用三維動(dòng)態(tài)場(chǎng)景模擬進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示（如圖2所示）整合為數(shù)字集合儲(chǔ)存，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)字仿真平臺(tái)，并自動(dòng)儲(chǔ)存學(xué)員考試現(xiàn)場(chǎng)的模擬數(shù)據(jù)信息。三維動(dòng)態(tài)場(chǎng)景模擬系統(tǒng)具有模擬障礙顯示功能，并提前通知學(xué)員避障信息。借此來(lái)使本項(xiàng)目的場(chǎng)景模擬具有高還原度、高仿真度。

3.VR外部設(shè)備

1）VR頭戴設(shè)備

為增強(qiáng)駕駛流暢性以及迎合數(shù)據(jù)庫(kù)里極其快速的信息傳遞，我們建議引進(jìn)大朋E3C套裝的VR眼鏡一體機(jī)（圖3a），設(shè)備有瞳距范圍54mm-74mm的自適應(yīng)靈活調(diào)節(jié)功能適用于所有人群、顯示屏為Fast-LCD高清屏可以更為清晰的還原真實(shí)路況、其內(nèi)置重力傳感器等體驗(yàn)設(shè)備以及其視場(chǎng)角寬達(dá)110度可以豐富學(xué)員的真實(shí)學(xué)車體驗(yàn)（模擬駕駛場(chǎng)景如圖3b）。

2）VR駕駛操作臺(tái)

簡(jiǎn)易型汽車駕駛模擬器（如圖4a）是為配合交通部標(biāo)準(zhǔn)JT/T433-2005的要求而研制。專供初學(xué)者練習(xí)使用.利用仿真標(biāo)準(zhǔn)艙，可調(diào)式座椅，穩(wěn)壓電源;通過(guò)操作本練習(xí)器，可培養(yǎng)良好的駕駛姿態(tài)，認(rèn)識(shí)汽車駕駛操縱裝置，正確掌握各操縱機(jī)構(gòu)的操作力感。快速掌握訓(xùn)練駕駛方式，駕駛操作的靈活性和協(xié)調(diào)性。在駕駛訓(xùn)練過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)離合器、制動(dòng)、油門、方向盤、變速器、駐車 、轉(zhuǎn)向燈等操作機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。以上設(shè)備操作機(jī)構(gòu)具有實(shí)車一致的質(zhì)感。

4.模擬練車系統(tǒng)操作平臺(tái)

學(xué)員可以在模擬練車系統(tǒng)操作平臺(tái)上選擇專項(xiàng)訓(xùn)練或者考場(chǎng)模擬。該駕考平臺(tái)分為“場(chǎng)地駕駛技能考試科目（科目二）”和“道路駕駛技能和安全文明駕駛常識(shí)考試（科目三）”兩種入口，學(xué)員根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展合理選擇入口（駕駛頁(yè)面如圖5）

進(jìn)入科目二入口之后，系統(tǒng)平臺(tái)將顯示考場(chǎng)模擬、倒車入庫(kù)、側(cè)方停車、坡道定點(diǎn)停車和起步、直角轉(zhuǎn)彎、曲線行駛以及高速領(lǐng)卡（部分地區(qū)）的選項(xiàng)。學(xué)員根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況選擇訓(xùn)練項(xiàng)目。

進(jìn)入科目三入口之后，系統(tǒng)平臺(tái)將顯示考場(chǎng)模擬、上車準(zhǔn)備、燈光模擬考試、起步、直線行駛、加減檔位操作、變更車道、靠邊停車、直行通過(guò)路口、路口左轉(zhuǎn)彎、路口右轉(zhuǎn)彎、通過(guò)人行橫道線、通過(guò)學(xué)校區(qū)域、通過(guò)公共汽車站、會(huì)車、超車、掉頭、夜間行駛的選項(xiàng)。學(xué)員根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況選擇訓(xùn)練項(xiàng)目。

5.練習(xí)結(jié)果評(píng)定和避障系統(tǒng)

該系統(tǒng)在得到學(xué)員在駕駛過(guò)程中的狀態(tài)數(shù)據(jù)之后，與已提前編入系統(tǒng)的規(guī)范的駕考標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)兩者的數(shù)據(jù)對(duì)比檢索出學(xué)員出錯(cuò)的項(xiàng)目，并按照駕考標(biāo)準(zhǔn)扣分?？鄯猪?xiàng)目、扣分分?jǐn)?shù)以及扣分原因在駕考結(jié)束后展示在顯示屏。

6.駕考車型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

本系統(tǒng)將駕考的車輛模擬數(shù)據(jù)與獲得的路況數(shù)據(jù)相結(jié)合，并進(jìn)行VR畫面優(yōu)化，得到學(xué)員模擬訓(xùn)練的界面。該系統(tǒng)具有計(jì)算車速、模擬檢查電路設(shè)備、模擬檢測(cè)車體位置及自動(dòng)避障提示等功能，配合科目二、科目三的考試系統(tǒng)共同使用，以便最終得到學(xué)員的模擬成績(jī)。