对VR模拟训练平台的探索与研究

苑驷驹　王抵修　栾易非　沈显赫　付园园

【摘要】汽车驾驶训练平台将虚拟现实技术应用于汽车虚拟驾驶当中，实现汽车驾驶的虚拟训练，是一种安全、高效的训练手段。将驾校模拟训练平台应用于驾校培训提高了驾校培训的效率，将各种驾驶途中的路况和突发事故与改平台结合，让学员更大程度的学习不同路况的驾驶技巧以及对突发事故的处理方法。

【关键词】VR模拟 驾校训练 智能设备

一、引言

现如今，随着汽车行业的迅猛发展，驾驶员非职业化已成为必然趋势，VR驾校模拟训练平台极大的缓解了驾校培训的压力，改善了驾校面临的教练少学员多分配不均匀的问题，对于学员驾驶技术的学习有着重要的作用，能更快更好地了解汽车性能、掌握实操科目，引入VR技术，把虚拟现实练车和机器人教练二者融合，利用VR三维逼真效果重塑驾驶场景。这种智能化模式，不仅有利于学员驾考，而且将会更好地提升学员驾驶参与感和安全文明意识。在本次平台中设计并实现了关于驾校训练虚拟化，引入VR技术，用来减轻教练负担，并且排除了传统教学中存在的安全隐患。

二、问题分析

1.驾校培训中存在安全隐患。

2.教练与学生往往是一对多教学，人员分配不足，教练压力大，学员学习时间受限。

以上几点问题是在普通驾校培训中存在的主要问题，本平台将设计VR模拟训练平台解决以上几个问题。

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教学模式训练不足以满足我们的需求，现在我将设计并使用VR模拟驾校训练平台解决以上几个问题。

将数据流图如下图所示：

四、设计方案

1.虚拟驾驶场景平台搭建，人机交互接口模块建立。

2.虚拟驾驶培训操作输入系统，模拟驾驶输入系统是用来模拟汽车驾驶舱中的驾驶操作机构，它配备了方向盘、档位操纵杆、离合器踏板、制动踏板、油门踏板以及其他輔助装置。在驾驶模拟过程中，驾驶员可以根据渲染场景的变化和仪表的显示，操纵输入系统中的方向盘、离合器、制动器、油门和档位操纵杆等部件，人机交互模块将这些操作信息送入汽车动力学模型计算后，对场景中运动摄像机的位置和方向做出相应的调整，并将仿真结果输出到显示屏上，从而对驾驶过程进行模拟。

3.场景和声效数据库导入，该模块有机地整合了场景管理平台中的其余模块，并且和汽车的动力学模块结合起来，通过处理消息函数，完成场景调入、人机交互、声效处理和视景渲染等内容。

4.汽车动力学仿真模块导入，模拟汽车运动的汽车动力学仿真模块包括汽车数据模型、汽车动力学模型、汽车运动仿真和操纵模型等几个方面。

5.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。

五、系统价值

汽车虚拟驾驶系统是-种集合了虚拟现实技术、三维实时渲染技术.计算机接口技术、人工智能技术、数据通信技术和多媒体技术等先进技术的仿真系统。借助于虚拟驾驶系统，能对汽车一驾驶员一道路（环境）相互作用关系进行研究，为汽车的数字化设计和性能研究提供有力的工具，为道路交通仿真、驾驶员心理和行为特征等提供研究平台，另外也为汽车驾驶人员的培训提供一个高效、安全、节能的途径。因此，VR驾校模拟训练平台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。

六、结语

随着汽车行业的迅猛发展，VR驾校模拟训练平台的构建，降低了学车成本，减少的教练的教学压力，缓解的驾校学员学习时间受人数限制，极大地提高了驾驶的可控性，避免了诸多不必要的安全隐患，最重要的是为学员提供了一个随时随地学车练车的渠道和途径，让有限的时间得到更合理的应用，让驾校练车不在是学员彼此之间的漫长等待，减少不必要的时间消耗，充分提高驾校的教学效率，用一种全新的驾校培训方式，让学员从中学到更加真实，多样的驾驶技巧，在模拟平台中加入不同的路况和突发事故，提高学员的驾驶技巧，培养学员遇到突发事故的有效处理方案，提高学员的整体驾驶技术，从而有利于减少事故的发生，利用VR技术，更加真实的为学车人员提供更加人性的学车体系。VR模拟驾驶训练平台研究的成功，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。

参考文献：

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[2]程萍.驾校C证场地考试三维模拟训练[J].成都纺织高等专科学校学报，2015，32（04）：145-147.