基于Unity的虚拟交通教学研究

付军

摘 要：由于交通工程相关问题场景复杂，较难进行实地试验与计算，为使学生更好解决复杂交通工程问题，思考道路车辆与周边环境的联系，基于Unity 3D设计了交通工程相关的虚拟仿真系统，通过虚拟仿真模拟现实中复杂的人、车、路等环境问题，培养交通工程专业学生的创新思维与意识。

关键词：虚拟仿真;交通工程;教学研究

0 引言

交通工程涉及到人、车、路、环境及能源等多个方面，在传统的以教师讲授为主的课堂中难以实现现实环境并进行讲解，无法让学生感受真实的人、车、路相结合的复杂环境，教学效果也随之下降，因此交通工程中的教学方式迫切需要结合新模式，融合新方法。将实际教学课程与Unity 3D的虚拟仿真技术相结合，利用高还原度的虚拟环境模拟辅助传统的实验教学过程，提高交通工程课程的专业性与教学效果，有效解决实验教学中的设备成本过高、实验可操作性差、重复实验积极性差等问题，对培养学生独立思考问题与实际情况下处理问题能力等方面有重要意义。

虚拟仿真技术是继多媒体信息技术之后，近年来工程教育领域最流行的技术之一[1]。自2015年教育部部署开展国家级虚拟仿真实验教学中心的建设工作后各高校开始进行虚拟仿真建设[2]，各领域也将虚拟仿真应用于建设中。中国石油大学针对吸力锚安装工艺基于Unity 3D 研制了一套虚拟的安装船等与三维海洋环境构成的虚拟仿真系统[3]，增强了立体感、真实感和身临其境沉浸感以及可扩展性;基于Unity 3D的虚拟仿真，潍坊科技馆将其与Web3D结合建立网上数字科技平台，建立了网络数字科技馆[4]，以新颖的方式激发参观者参观兴趣。

本文基于Unity 3D，构建交通工程虚拟现实系统，使汽车造型特点、道路环境特征等在虚拟现实场景中真实的体现出来通过对模型的格式转换与渲染处理，帮助学生在虚拟现实场景中体验虚拟交通，并以此来培养学生解决复杂交通工程的问题。

1 虚拟现实交通工程场景与模型建立

建立虚拟的交通系统，第一步需要建立虚拟场景，通过建立模型转换后导入Unity中建立场景。在本虚拟交通场景的建立中，通过三维作图软件3D MAX中建立城市交通场景，并进行渲染，将城市建筑、道路环境等特色场景建立，转换为FBX后再将经过渲染后的汽车数模导入到虚拟场景中，完成虚拟现实中道路与车辆的造型展示。

2 虚拟场景漫游的实现

在建立了虚拟城市场景并在Unity中显示后，需要导入C#编辑的虚拟漫游程序实现虚拟视野在导入场景中的移动与切换，进入系统的操作者可在场景中对渲染过的汽车等模型中全方位观察道路环境的细节，从多方面评价道路交通環境与车辆交互影响的关系，其建立步骤及车内视角图如下所示。

3 虚拟交通系统与专业教学结合

在对交通专业学生进行培养和教学过程中，需具备深入扎实的公共课与专业理论基础，形成系统的知识体系，形成交通工程专业理论基础。通过交通工程学、运筹学、道路通行能力、交通运输组织等方面知识的建立，结合Unity 3D中虚拟交通场景与车辆通行与运输的模拟解决相关问题;例如针对城市拥堵的交叉口

开展信号配时的优化，需以学生为主导，虚拟交通系统为辅助，在老师的指导下引导学生自主设计试验，开展交通问题的分析并进行方案设计在系统中进行模拟试验，从而解决交通工程相关问题，评价相关优化交通方案，确定解决交通问题的方案，从而培养学生具备解决复杂交通工程的综合能力。

参考文献：

[1]Li Y X，Lu X P，Yu C，Guo H X，Zhang D.Research and application of the virtual simulation system teaching method in NC machining course[J]. International Journal of Modeling，Simulation，and Scientific Computing.2018，9（1）：1850007.

[2]付秋涛，李迪，李孟迪，等.汽车车身结构拆装虚拟仿真实验系统的开发[J].当代教育实践与教学研究（电子刊），2020（15）：267-268+316.

[3]柳依何，顾继俊.基于Unity 3D的吸力锚安装工艺虚拟仿真系统[J].科技创新与应用，2021（2）：117-121.

[4]徐鹏.基于Unity3D开发平台的Web3D技术的数字科技馆展示系统设计制作[J].科技与创新，2021（3）：51-52.