VR技术在汽车领域的应用

苏德　林琛　陆镱升　韦港依　黄祖朋　张亮

摘 要：VR技术作为一项随互联网而发展起来的综合集成技术，其已垂直渗透到了各行各业当中，使很多生活和服务领域都在发生着形态上的改变。本文主要介绍了VR技术的发展现状及市场前景，综合阐述了VR技术在汽车制造、营销服务、驾驶教学、驾驶安全教育、车载娱乐等汽车领域中的应用。

关键词：VR 现状 前景 汽车 应用

1 引言

VR（Virtual Reality）技术，即虚拟现实技术，是一项综合集成技术，其创造的三维感官（视觉、听觉、触觉）虚拟世界，具有自主性和可操作性，可通过智能设备实现人与虚拟世界的交互，给受众带来沉浸式体验。

VR技术诞生以来，期间经历了思想萌芽阶段、初现阶段、概念和理论初期阶段以及应用阶段的发展[1]，进入21世纪以后，在计算机软硬件技术、电子信息技术、人工智能技术，以及传感器技术等多种先进技术不断发展的推动下，VR技术也迎来了高速发展的黄金阶段，从思想萌芽逐渐走向成熟，实现在教育、医学、军事、娱乐、科研以及生产制造等各大领域中“百花齐发”，给人们带来新奇而又不一样的生活体验。

2 VR技术的发展现状：

VR技术最早应用在军用领域，于本世纪初拓展到民用领域，并在各行业领域中得到长足发展。其中，美国最早开始研究VR技术，其拥有Intel、NVIDIA、IMB等众多计算机领域的顶级硬件厂商，还在游戏、互联网、算法方面有着独步全球的技术积累，综合技术水平最为突出。欧洲作为后起之秀，在复杂的分布式并行处理、设备辅助和接口应用等领域处于领先水平。而日本利用其在显示领域以及影视、游戏等内容领域的领先地位，充分将这些领域的优势成果转化到自身VR技术的发展中，奠定了其在虚拟现实技术研究方面举足轻重的地位。我国对VR技术的研究起步相对较晚，无论是在硬件、算法，还是内容方面，都还与发达国家还存在一定的差距[2]。随着中国九五规划、高新技术研究发展计划等相关政策的出台，我国开始大力推动虚拟现实技术的发展，并取得了一系列的研究成果。目前，我国已将VR技术广泛应用到数十个重要的行业当中。

3 VR技术的市场前景

作为下一个时代的交互方式，VR越来越受到世界各国的重视。尤其是进入2016年之后，VR得到充分优化和应用，也称之为虚拟现实元年[3]，VR产品在市场上遍地開花，VR概念开始推广普及并垂直渗透到各行业当中。

以互联网为核心的新一轮科技和产业革命蓄势待发，我国已经把虚拟现实（VR）定位为超前发展的战略性新兴产业。我国VR市场从2016年开始出现，并呈现井喷式增长。2016年的我国市场的总体量还不到35亿元，至2018年已经突破百亿大关，同比增长超过100%。预测2020年我国VR行业规模将超过460亿元，届时中国将成为全球最大的VR市场。据有关数据推算，未来五年我国VR行业市场还将持续不断扩大，并进入成熟期，年复合增长率（CAGR）将超过85%。作为新一代信息技术的重要前沿方向，VR有望成为继电脑、手机之后下一个万亿元新兴市场。

4 VR技术的应用领域

VR技术发展至今，已经在各个领域发挥重要作用，并影响着各行业的发展方向。VR在游戏、教育、医疗、旅游、销售等各行各业的成熟应用，使得很多生活和服务领域都发生了形态上的改变，其在汽车领域上的应用更是得到了广泛的体现。

4.1 VR技术在汽车生产制造的应用

4.1.1 汽车外观和造型设计的应用

在汽车生产制造过程中，设计走在最前面。与传统的设计过程相比，VR技术的应用使得设计师可以根据比例调整3D模型大小，及时地调整设计细节，整个设计过程无需重复制作和修改油泥模型，节省了油泥模型制作过程中的材料成本和人工成本，能够缩短超过三分之二的项目周期。同时，借用VR平台，能够直观而又真实地对外观和造型的设计效果进行评审。

4.1.2 汽车零部件与总成设计的应用

汽车总装之前，必须解决零部件与零部件、总成与总成、总成与整车之间的矛盾问题，保证整车性能满足基本的目标大纲要求。这就要求对整车进行精细化设计，精确各零部件的尺寸和位置，细化总部署设计。发动机、底盘、车身和电气等四大组成部分，涉及不同学科、不同部门，设计之间紧密联系，相互影响，牵一发而动全身。引入VR技术，各总成工程师都可以共同参与汽车的设计，把控每一处设计细节，更加直观快速地看到不同参数及结构导致的不同结果，从而可以及时调整车辆构造参数，评估和优化产品结构，最大程度地降低设计风险和提高效率。

4.1.3 汽车性能试验的应用

汽车投产前，样车需要在不同的环境下进行整车性能试验和可靠性试验，例如：碰撞试验、极限性能试验、风洞试验等。某些试验场环境的搭建不仅花费大量的时间成本，还需要一笔不菲的资金开销。利用VR技术构建的虚拟环境，配合环境模拟数据，得到准确可靠的试验结果，不仅成本可以大大降低，分析也变得更为便捷，结果也更为直观[4]。项目周期的缩短，保障了产品的快速发布与更新迭代。

4.1.4 汽车制造产线的应用

在汽车制造产线上，往往需要大量工人进行整车的装配，流水线的生产效率受到多种因素的影响。通过捕获工人进行作业时的肢体动作，利用VR技术对整车生产作业各个环节和各道工序的模拟，获得整车生产作业时环境安全性和生产效率性的关键数据，从而改善生产环境和优化生产流程，降低事故率，提高生产效率和产品质量。

4.2 VR技术在汽车营销及服务的应用

在传统的汽车营销服务过程中，通常受到时间、地点、天气和人流等因素的影响。VR营销服务的应用，将很好地解决这些营销痛点。消费者只需戴上VR设备，就可以随时随地了解汽车的内部结构，快速切换外观风格和车型，对汽车有全面的认识和体验。同时，通过VR虚拟驾驶的方式，可摆脱传统试乘试驾对试驾路况的依赖，让消费者可以自由地选择不同的路况环境进行虚拟试驾和体验汽车驾驶感受。还可以针对汽车特点，推荐特定的试驾路况，突出汽车的卖点，比如四驱车型推荐雪地路况，越野车型推荐野外路况等，给消费者留下深刻的汽车体验印象，助力营销。例如：奥迪联合Oculus推出了一项基于线下PC端的虚拟现实选车服务，丰田和Oculus则联手推出了虚拟现实驾驶模拟器“TeenDrive 365”。

4.3 VR技术在驾驶教学的应用

在驾驶教学方面，一般由驾驶教练传授技巧通过驾驶实操考核目标，这种方式是极具不完全性和威胁性。应用VR技术的驾驶教学，可以实现不同场景的切换，让驾驶学员在多变的环境中进行实操，提高其驾驶水平和安全意识，以及应急应变能力[5]。VR驾驶教学是多层次、多形式的驾驶培训方式，实现了趣味性与现实性的有效统一。

4.4 VR技术在驾驶安全教育的应用

与传统的视频教育、站岗教育不同，VR驾驶安全教育是通过交通标志、交通规则的学习，以及违法驾驶行为、交通事故的虛拟再现来实现教育。通过VR技术虚拟出各种场景的交通标志，配合正确的驾驶行为，寓教于乐。同时，对醉驾等违法驾驶场景的模拟，交通事故过程的再现，让驾驶员体验事故的危害，提高驾驶员的安全意识。

4.5 VR技术在车载娱乐的应用

目前，VR在民用领域最为广泛的应用是影视与游戏行业，汽车制造商越来越重视VR技术在车载娱乐中的应用，而VR车载娱乐的重要应用之一便是VR游戏与汽车驾驶的结合，这可以给乘客带来梦幻般的旅途体验。例如：新宝骏与华为合作开发的VR场景变化游戏，该实现方式是以车辆转角、车速、油门、刹车等车辆数据作为游戏的在线输入参数，通过CAN总线将这些在线输入参数传输至嵌入Hicar系统的车机，车机与VR眼镜的数据联通，最终实现车辆与VR游戏的数据交互。在VR场景中，乘客乘坐新宝骏车辆时体验到的不再是平时乘车时枯燥乏味的公路场景，而是利用VR技术渲染后的海洋、天空、太空等诸多新奇场景，将车辆的实时运行状态与乘客在VR游戏中的运动状态相匹配，实现了VR游戏与汽车的深度结合。同时，乘客也可与VR游戏进行交互，有效降低乘客路途中的疲劳感，同时极大地提升了旅途趣味。

5 结语

随着5G通信技术的发展，VR产业应用不断扩大，产业链逐步完善，带动了汽车领域的产品升级与创新，给汽车行业带来了新的改变与发展。VR的成熟运用期即将到来，汽车产业也会因此受益，这势必会给汽车领域带来新的颠覆。

基金项目：广西创新驱动发展专项资助项目（桂科AA18242039）;柳州市科学研究与技术开发计划资助项目（2019AG10202）

参考文献：

[1]刘华清.VR技术的应用现状与发展趋势研究[J].科技传播，2019，11（4）：114-115.

[2]曹凡.国内外VR技术研发现状综述[J].中国科技信息，2019，（5）：36-37.

[3]侯云仙.2017年虚拟现实（VR）市场预测[J]. 中国信息化周报，2017，（11）：2-5.

[4]张昊.虚拟现实技术在汽车设计中的应用[J].时代汽车，2018（10）：91-92.

[5]钟明圳，张丽芬，代君.虚拟仿真驾驶平台的设计与实现[J].九江学院学报（自然科学版），2019（02）：74-76.