对VR模拟驾驶技术的探索与研究

苑驷驹 王抵修 栾易非 沈显赫 武文柄

【摘要】随着时代的发展，汽车的数量越来越多，但是与之出现的问题也层出不穷从而VR模拟驾驶技术的出现可以避免这类事件的发生。有效的模拟驾驶训练也节省了外出练车的时间人力成本等等，最重要的是，让学员通过VR模拟驾驶能够更高效高质低费用地完成驾驶培训，这绝对是双赢的选择。

【关键词】VR模拟 驾校训练 智能设备

一、引言

如今，随着时代的发展汽车的数量越来越多，但是不论是在汽车新技术试验还是驾驶员培训方面，直接使用实车都存在着各种缺点而且难以取得较好的效果。设计的VR模拟驾驶训练平台，用于解决这类问题。

二、问题分析

1.实际操作中存在着一定的安全隐患考驾照的新手容易失誤，VR模拟可以减少车辆的损坏，以及人员的受伤情况。

2.再平常练车的时候因为排队等问题十分的浪费时间，提高教学效率，缩短因车少人多而造成学员排队练车，而浪费大量时间等待练习的问题。

3.在传统方式练车时候不能考略到诸多因素，利用VR模拟可以让驾校学员通过模拟驾驶体会不同情况下的行车状况以及对突发事故的处理，提高学员的驾驶技能。

三、解决方案

对于以上的几点问题进行分析，我分析发现使用传统的驾校进行训练不足以满足我们的需求，现在我将设计并使用VR模拟驾驶训练平台来解决以上几个问题。

数据流图如下：

如何进行设计：

1.确定汽车虚拟驾驶系统开发方案

通过对虚拟驾驶系统具体实现功能的分析，结合虚拟现实建模、面向对象建模和数学建模等理论，提出了系统整体框架及各个组成模块的开发方案。

2.汽车动力学系统面向对象模型和数学模型的建立

通过对汽车动力学系统进行分析，为系统中各组成部分建立动态模型和功能模型;根据面向对象建模理论的原理和方法，构建出各个部分的面向对象模型：运用汽车动力学和运动学理论，建立出适合于快速仿真计算的数学模型：使用编程语言设计了汽车动力学模型类库。

3.构建汽车虚拟驾驶场景管理平台类库

针对虚拟驾驶系统所需的各项功能，确定场景管理平台的主要功能模块;使用DirecX提供的函数库构建汽车虚拟驾驶场景管理平台。

4.建立汽车运动仿真和实时操纵模型

根据汽车动力系统数学模型，建立汽车运动仿真模型：提出了快速、有效的地形检测算法，使汽车运行中行驶姿态能根据地形变化作出相应调整：根据实车驾驶过程中人员的操纵步骤，结合汽车自身的物理、机械特性，建立汽车实时操纵模型。

5.构遣三维场景模型

分析汽车虚拟驾驶所需场景的要求，确定了三维场最的组织原则和建立流程，使用三维建模软件构造出用于虚拟驾驶系统的三维场景;实现了汽车驾驶用到的后视镜、仪表盘和临场声音的模拟。

6.虚拟驾驶系统软件设计和仿真

设计虚拟驾驶系统软件仿真流程，采用编程软件编制了虚拟驾驶系统软牛，并进行了模拟驾驶仿真。

四、系统价值

汽车虚拟驾驶系统是-种集合了多种先进技术为一体的仿真系统。借助于虚拟驾驶系统，为汽车驾驶人员的培训提供一个高效、节能的途径。因此，汽车虚拟驾驶系统的研究具有理论和实用的意义，其产品开发具有广阔的市场。

五、结语

VR模拟驾驶训练平台研究的成功成功，那对传统的驾驶培训行业肯定是有相当大的改变。逼真的模拟驾驶既能帮助驾校降低教练人工、汽车损耗、安全风险等各方面成本，对于学员而言，有效的模拟驾驶训练也节省了外出练车的时间人力成本等等，最重要的是，让学员通过VR模拟驾驶能够更高效高质低费用地完成驾驶培训，这绝对是双赢的选择。传统的驾校最大的发展优势就在于，它是许多学员想要拿取驾照的唯一通道，所以学员只有在驾校报名练车通过考试才能拿到证。但是尽管在学员资源上有保证，但它自身的发展同样也有不少的问题。主要是在三个方面上：教练人工成本、汽车的损耗、安全问题;这三部分没有办法在实际操作上有更好的解决办法，毕竟只有教练资源和驾校车辆有保证，才有能力招到更多学员，所以减少它们来达到降低成本并不可取。而驾校借助VR技术未来的发展前景是个新领域的拓展

参考文献：

[1]谭诚，姜润东，刘成源，吕忠玲，刘怀东.基于VR的倒闸操作票模拟与培训仿真技术初探[J].东北电力技术，2017，38（02）：57-59+62.

[2]侯学隆，范雪扬.基于VR和VWT的跳伞综合模拟训练系统设计[J].系统仿真技术，2014，10（01）：42-48.

[3]郭小春.分析智能变电站物理回路故障诊断方案设计及实现[J].低碳世界，2018（10）：122-123.

[4]董强.基于遗传算法的驾校训练课程安排与管理[J].科技通报，2017，33（06）：270-274.

基金项目：吉林建筑大学大学生创新创业训练计划项目，项目编号：2018S1112。