VR技术在ASDS汽车自动驾驶辅助系统培训课程方面的应用

韦永龙

广西经贸职业技术学院 智能与信息工程学院，广西南宁，530021

0 引言

随着人们对汽车安全保障要求的提高，汽车自动驾驶技术逐渐得到关注和使用。自动驾驶协助系统可以帮助驾驶员减轻驾驶负担，提高驾驶效率和安全性。然而，ASDS需要驾驶人员接受专门的训练和教育，才能保障系统的安全和有效。传统的ASDS系统培训方式存在成本高、危险性高等缺陷。而使用VR技术进行ASDS培训，可以在安全的虚拟环境中模拟各种驾驶场景，从而提高学员的驾驶技能和反应能力，同时降低真实驾驶场景的危险性和成本。文章将总结VR技术在ASDS培训中的应用优势，并提出未来研究方向。

1 应用技术介绍

VR技术是指虚拟室内空间图像的精准定位与解算技术、触觉/焦点反馈、三维地图显示解算技术、互联网传输数据等多种技术的集成，利用交互式三维立体虚拟动态视觉效果。场景与虚拟实体线视觉效果与个人行为的融合系统是全自动仿真模拟，根据虚拟计算机技术转化为全自动仿真虚拟自然环境，使所有虚拟客户的所有视觉效果立即被VR覆盖虚拟自然环境，客户在真实虚拟室内环境中的移动偏移和物体旋转，不仅会立即推动整个虚拟自然环境发生变化，让所有客户仿佛置身于虚拟自然环境中，获得“身临其境”的感觉。

2 ASDS的重要性分析

对道路交通事故造成的交通违法行为进行分析，可知大部分交通安全事故与驾驶员不良安全驾驶个人行为习惯的养成密切相关。现阶段，无人驾驶属于市场经济体系中的一种发展趋势，ASDS旨在逐步扩大我国的安全驾驶比例和完善驾培过程训练系统。第一，提高安全系数，主动的安全管理系统设计方案有利于合理降低汽车驾驶风险。第二，立即纠正司机不良驾驶习惯。第三，保持安全行车距离，根据气温和自然环境的细微变化，尽快调整两车之间或是车与其他物体之间的距离。最终记录行驶全过程，对汽车声像图数据库进行同步分析记录，为道路交通事故证据的调查处理提供关键参考和客观事实依据。

3 当VR遇到ASDS

3.1 系统构成与功能

驾驶模拟系统使用虚拟现实技术模拟各种路况情境下，对驾驶员驾驶技术的考核测试，包括安全事故和异常引起的行驶、转向、停车和振动等。因此，系统要能够提供一个虚拟的、自然的驾驶环境，汽车的行驶特性、安全性能等方面要得到改善和增强，这一切都离不开汽车系统和电子产品的完美结合。曾有专家指出，电子技术的发展改变了汽车产品的概念，这是新电子产业受到关注的主要原因之一。除了车载影音设备、车载通信和车载办公系统外，现代汽车电子从电子元器件的使用进入了一个新的阶段，包括微电路、执行器等。目前国内外汽车都配备了紧急制动系统，当发生紧急情况时，系统会自动检测制动踏板的力度和速度，判断紧急制动力是否足够，必要时加大制动力。紧急制动在短时间内完成，该系统将高速车辆的侧滑距离减少到25m左右，可以保证车轮平衡和动力分配，确保汽车在恶劣的环境下也能保持平衡。目前，汽车的所有机械部分都是可控的，但汽车的空间有限，搭建系统的空间更是有限。理想的状态是电子控制单元和控制部分紧密连接成一个整体，因此小型化和电路集成化是非常重要的一条路径。电控单元必须满足智能化的需要。以安全气囊为例，在关键时期必须立即展开。大多数情况下，安全气囊处于待机状态。因此，气囊应具备自检和维护能力，以持续确认气囊的正常运行。

3.2 视觉仿真技术

视觉与自然环境模拟的重点是围绕新的VR模拟技术，基于各种模拟方法，构建一个真实交互的视觉自然环境，让移动用户与特殊的自然环境即时连接，进行合理互动，完成特殊自然环境实际意义下的各种功能。在司机的3D模拟中，我们会看到马路上的人行横道、等待信号灯的汽车、路两旁的行人、工程建筑、雕塑、广告牌等。系统仿真是在保证当前硬件配置适用的前提下，根据系统仿真中必须注意的关键点，体现在所有3D场景的整体规划中。基于模型的开发方法是以模拟仿真技术为基础，从而形成了包括汽车电子控制系统等在内的产品[1]。

3.3 虚实定位融合技术

真实部件与Unity模块中的虚拟汽车方向盘紧密集成，使用三维空间的矩阵变换来测量真实物体和虚拟物体的部分，两者重叠。这种三维向量空间中的变换主要包括空间向量注释函数公式变换、尺度变换、旋转变换等基本数学思维方法。而3D线性变换引流矩阵的主要功能可分为3D线性变换、3D注释变换、透视变换和整体限制因素。

3.4 交互式动画技术

交互式刹车踏板动画视频是一种通用的动画视频，具体是指刹车踏板动画开始时立即适用的刹车踏板事件的自动响应和交互式动画效果。例如，当我们使用脚制动器时，它可以是全自动的。启动一系列交互式动画以开始播放视频。而我们的交互动画是基于Unity的，实际效果是在后期应用中合成的。

3.5 ASDS系统的硬件要求

3.5.1 雷达传感器

使用远程雷达检测传感器集成在汽车保险杠周围的四个角落，其中两个用于检测前方物体，两个用于检测后方物体。无线电定位反射波受物体的材质、大小和外观的影响而发生变化，从而可以确定反射物体的精确角坐标。根据这个方法，传感器可以立即准确地测量物体之间的距离、两个或多个物体之间的相对运动以及视角相关性。由于具有目标检测和距离测量的功能，该传感器被用于一些安全应用，如盲点检测和交通出行警告。

3.5.2 多功能相机传感器

便利ADAS系统的主要功能是通过车辆安装的各种传感器进行感测，将感知数据发送给控制器，在有限的情况下给予驾驶者较高的便利性。便利性ADAS系统和安全性ADAS系统最大的区别是便利性ADAS系统主要是根据驾驶者的意图或潜在意图方便驾驶者驾驶，不会强制介入车辆控制[2]。应用相机捕捉并解决二值化。可行性分析优化算法和过滤设备用于收集关于自然环境的信息。根据这一特性，该摄像头可用于不同的驾驶功能，例如智能汽车大灯操控。

3.5.3 主视图相机

众所周知，无人驾驶的一个必要条件是获取所有车辆自然环境的所有相关信息。主视图周围的摄像头可以在“鱼眼”摄像头的基础上给出详细的360°视图，同时还增加了真实感。因此，可以围绕主视图传感器使用多个应用程序。一个作用是盲点检测，这使得跟踪骑自行车的人和路人变得容易。监控摄像头保证用车无压力。驾驶员泊车，尤其是全自动泊车，非常轻松省力。主视图周围的摄像头是非常小的传感器，因此可以以非常节省空间的方式创建，例如安装在车顶或后视镜上。

3.5.4 激光无线电定位

短程激光无线电定位传感器安装在汽车后视镜区域，可以使用1～10米的探测范围，激光无线电定位传感器用于空间站紧急停车辅助系统的软件中。传感器能够区分汽车需要减速的障碍物，例如过马路的行人；汽车不需要减速的障碍物，例如尾气排放增加、道路破损等。

3.5.5 多功能激光无线电定位

多功能激光无线电定位传感器是红外传感器和监控摄像头传感器的组合。它可以用于与摄像头和激光无线电定位传感器相同的应用，同时红外传感器与摄像头组合的体积也是非常小的。

3.5.6 传感器融合

不同的传感器各有优缺点，为了提高环境监测的效率，将几个环境监测传感器的信息结合起来是一个很好的解决方案。基于可视化的、快速而强大的汽车跟踪软件，所有数据均存入3D云中，然后通过云服务可以检测车辆的位置、方向和完整运动，包括瞬时速度和偏航率。激光雷达测风在车载激光雷达的评测中，需要针对测试指标构建车用激光雷达测试场景，建立标定场、控制点和检测点，通过设置标靶，结合已有的高精度、高置信度测试仪器进行激光雷达标定[3]。

4 VR技术与ASDS加持下驾培系统的运作方式

4.1 局部动作的掌握

在模拟驾驶的情况下，充分利用驾驶汽车模拟器，让学生更清晰地识别道路上的驾驶情况，然后有时间做出一些应对措施，从而保证路人和司机的安全系数。

4.2 交替动作的掌握

利用智能驾驶模拟器对学员进行培训，学员掌握各种操作方法，再进行真车驾驶，有效缩短教学时间，学员快速进入模式，提升驾驶实践技能。

4.3 动作的辅助完善

在学习了驾驶专业技能后，学生必须在规定的角色中推广自己的驾驶主题活动，提高活动的逻辑性和灵活性，融入交通同行法则[4]。虚拟现实技术在模拟驾驶方面具有以下优势：节约了学习成本，把虚拟现实技术集成到各种车系的不同实践模拟仿真中，只需要重新部署或重新设计系统软件，对驾驶员技术进行量化评估，设计出更好的解决方案，有效地操作程序；确保安全，防止新手驾驶造成道路交通事故[5]。

5 结语

从我国的驾校驾培来看，虚拟现实技术是一种新的技术，将该技术应用到ASDS系统之后，在实现技术落地的同时，也开创了一项新的应用。而在驾培方面，也可以通过这样的技术组合实现安全、高效且精确的驾驶培训过程，全方位加强学员与教练的教学互动。