VR技术在车辆驾驶培训中的应用与设计分析

张凤，岑少飞

（广西城市职业大学，广西 扶绥 532100）

0 引言

现如今，学车人数逐渐增多，并且绝大多数都是高校生。为了不耽误进入社会后的时间，很多高校生会选择在校时考取驾照。所以，在全国各地大学周围的驾校内，报名人数远远比驾校容纳量要多，引起逃课学车、拿驾照迟缓等情况，而且还给驾校及练车者带来了巨大困扰。“虚拟现实”简称VR，指让使用者具有身临其境的沉浸感与模拟真实场景的交互性，可以加深体验、启发认知。伴随移动互联网科技、AI技术的进步，加快了VR系统在工业、医疗、科教以及军事等方面的使用，沉浸式VR产品由于实用便携、更能体现虚拟现实成果而慢慢今后主要的发展潮流，因为沉浸式交互系统、VR外设硬件系统的持续突破，VR系统也慢慢向着完善健全的产业化趋势扩展。

1 VR技术分析

VR虚拟驾驶，也被称作车辆驾驶虚拟，或车辆模拟驾驶，即采取现代高科技方式如：3D图形即时生成系统、车辆动力学虚拟物理软件、大视场显示系统、六自由度运动系统、客户输入硬件软件、立体音音响、中控平台、VR科技等，使客户在一个模拟的驾驶氛围中，感觉到亲近真实体验的视觉、听觉与体感的车辆驾驶。VR技术能够为驾驶者创造一个模拟的练车环境，这种环境尽管使虚拟环境，但是可以给学员提供与实地练车相同的感受。上坡下坡可以让学员感觉前倾和后仰，虚拟出的颠簸区段也可以让学员产生真实体验，搭配其烟雾系统，更加可以模拟出真实环境下的大雾天和大雨天。

2 车辆驾驶教学方面VR技术的运用优点

2.1 创新车辆驾驶教学形式

将VR技术用于车辆驾驶教学方面，打破了原来驾驶教学受到的时空制约，如同将教学任务搬进了课堂。培训不再仅仅使乏味的理论讲述，多媒体培训不再局限在图像与视屏方面，学员能够直接参与培训过程，亲自感受仿真学习氛围。

2.2 增加学员学习兴趣

使用VR系统的车辆驾驶教学工作摆脱了原来的教学形式，可以虚拟真实的教学场景，为学员创造了许多感官刺激。在培训过程，VR技术能够带来专业内容的游戏培训方式，能够激发学员强大的学习欲望，增加他们的学习兴趣。所有学员都能够参与进虚拟显示的场景中，处理了很多学员未参加动手的问题，如此能够提升全体学员的学习兴趣。

2.3 加大培训的深度及广度

部分危险性高与很难开展的培训任务，且实际操作的任务无法面面俱到，这样都能够利用VR技术展开虚拟培训，由此能够加大车辆驾驶训练的深度。汽车技术持续进步，要求及时采购新培训设备方可追上科技改进的速度。利用虚拟仿真系统，只用拓展系统内容，使学员对新科技产品展开学习与拆装训练，由此加大了培训的广度。

2.4 完善了培训考核模式

原来的培训对学员的考核形式重点是培训报告与培训操作，利用虚拟仿真系统，能够克服传统考核形式的弊端[1]。虚拟仿真系统能够将学员虚拟拆装处理的精准度与速度视为评价标准，智能对其操作做出评分。虚拟系统还能够安装虚拟考试软件，随机抽出题目，系统将记录学员在考试环节的操作，展开科学与客观的评分。

3 VR技术的基本原理

计算机一种高速运算的电子计算设备，人类大脑功能比较有限，新时期为研发规划出一种帮助人类大脑做出大量先进高级的成果，探究技术进步的极限，VR技术诞生了。伴随VR技术的推广，其给人们带来的良好享受必定是不能小视的，但是，这种东西被很多人认为是一种把大量零件组装形成的高级设备，其内部存在高级计算系统能够帮助人们完成许多困难的工作。新时期，尽管技术超前，但是逐渐的人们慢慢追求人性的无法取代行，人类追求着能够把该种内部高级科技使用得更为贴近人性，补充现代人们生活空虚的方面，即代表了VR系统产生的必然性。枯燥的社会生活与现实压力使得人们追求虚拟环境的生存模式，VR刚好迎合了人们该种需求，VR技术聚集了计算机高级科技，但其与计算机最明显的区别在于，VR技术不仅具有视觉感知，其还具备听觉、触觉以及运动感知，也包含味觉感知、嗅觉感知[2]。完美的虚拟现实要具备一切人所拥有的感知能力。但是，要达到身临其境的效果很难，若想真正骗过人的大脑，基本上是无法完成的目标，这同样是VR技术几十年后才迈向普及道路的原因。目前，VR产品能够大体分为两种，一是要利用外界硬件帮助计算的，例如Oculus Rift与HTC Vive，这些产品需要接入一台高质量计算机才可以运行。另外一种就是依靠设备内设硬件帮助计算的，例如Pico Neo VR整体机、大鹏VR整体机，这类VR产品的特征是不用其他设备帮助，可以完全独立运行。而这些产品均是许多技术的统一，包含实时3D电脑图形系统，广角立体显示系统，对观察人员头、眼与手的追踪系统，及其触觉、力学显示、立体音、在线传送、语音输入/输出系统等等。

4 现代车辆驾驶现状与培训要点

现代车辆驾驶选择现实模式最真实的培训学员驾驶技巧。驾驶技巧根本上属于培训与拓展学员多感官协调运用的技能，其依靠车辆这个载体，从狭义方面来说便于人民交通出行，实际上不止这样。个人觉得实际上培训了学员对车辆内部设施的空管把控与协调技能、对外部环境危急相声和视觉冲击的处理能力、对区段情况的视觉判断与认知水平、对灾祸的处置能力，其实是对学员整体技能的考察[3]。但是，现代车辆驾驶教学消耗场地、车辆、汽油以及人员等资源的基础上，无法给学员带来全新的感受，甚至许多国家产生拥挤瘫痪情况，简单地说，人们为考驾照而忧愁。这时，VR技术的使用就显得十分重要了，其存在虚拟仿真系统环境的特征，用于车辆驾驶教学方面将是重要趋势。

5 车辆驾驶教学方面VR技术的运用

车辆驾驶教学方面VR技术的使用实质上属于车辆驾驶模拟系统，非常适宜。VR技术令学员融入仿真驾驶的虚拟场景下，达到了“身临其境”的效果，能够让学员在享受VR这种新型科技达到顺利学习驾驶技术的目的。

5.1 对于内部设施

方向盘、刹车与油门、离合器操控实现触觉反馈。高质量的车内包括自带小型车辆设施，场地能够自由选取，大都集中在家里。节约空间，新手能够真正享受个人空间提供的满足感，避免了外部交通拥挤造成的影响[4]。新手驾驶的基础上，车内获得以上设备状态与控制面板的开关输入信号，利用传感器电路调整成电信号，然后调整成数字信号传入电脑内。电脑自带识别软件判断和模拟该信号，真正达到了计算机与VR系统的有效融合。

5.2 对于外部声音

雨声、雷击，外部骑车喇叭，外部碰撞的听觉反应。车内借助声音传导系统，新手的车内除了一般操作外还需戴上刺激听觉神经的全新高级耳麦，其连接声音传导器，然后连接电脑。电脑加载逼真的雷击、雨声、汽车喇叭和碰撞声音，传导进人耳，产生立体声，考察了学员的应变技能。

5.3 对于外部视野

外部汽车和本汽车、路况区段、红绿灯、每种气候的视觉应变。车内选择Agent创模系统与适当物理因素创建汽车3D模型和红绿灯效果。

基于图形渲染系统更新路况区段，并体现虚拟车辆针对周边物体的部位，把实时物理虚拟状态体现在三台电脑屏幕上，学员按照屏幕上提示的内容展开操作，接着图形渲染系统按照其操作展开计算形成新状态，及时更新然后传送至屏幕上，以此重复。而VRAY渲染设备与C4D均可以得到较好的图形渲染成效。而且，借助粒子系统仿真雨天效果。

5.4 对于外部意外灾祸

汽车碰撞等问题的解决能力。而且模拟汽车严重碰撞时的火药味，营造氛围。完全能够使用美国某VR公司研制的一种Cyrano圆形产品。扩散特殊的火药气味，但是，要选择适宜的匹配手机APP store确定其气味[5]。气味属于一种较强的情绪催化剂，可以让人们联想到许多事情并出行真实感受，该种嗅觉刺激会比视觉及听觉好很多。所以，它在车辆驾驶教学方面的使用非常重要。

5.5 VR系统的巅峰使用

智能纠正软件。车辆驾驶教学不可或缺的是对学员的科学引导，则既然无真人指导，VR系统必将依靠本身优势取得这种成效。评判软件会在电脑中智能形成一套规范人性化的车辆驾驶流程，科学的对学员操作展开对比并及时打分，体现在右上角的屏幕中，低于该标准会对学员提供指导，显示准确应对措施，取得面向训练的车辆驾驶效果，让学员主动完成驾驶练习。

6 结语

现如今，VR在车辆驾驶教学中的使用非常可观,但从整体来说，其有些发展阻碍依旧不得忽视。首先，其不能让人类真正进到虚拟世界，于OculusRift开发圈存在一个典型的笑话,每当有人使用户站着走走时，对方一般不敢随便走动，由于Oculus Rift依旧要借助线缆连入计算装置上,由此极大限制了用户的行动范围。他们的行动范围比较限，毕竟不能营造真实的自然氛围给人带来的舒适感受。其次，虚拟现实最大的问题可能是怎样在虚拟环境下和目标展开互动。输人设备依旧尚待优化。最后，其带给人们疲劳的感觉,VR有些产品的镜头若应用不当会使人产生恶心感[6]。通过调查发现，女性一般会比男性更容易形成恶心感。所以，这些问题还是当下人类改进VR技术需要克服的瓶颈。而且，如何让VR技术得到普及，不管老少，不管男女皆宜，会是一个难题。

从某种含义上来讲，VR属于一种普遍的创新观念，比如特别是在当下车辆驾驶教学方面就非常适合融入该种鲜活的观念，其是人类进步思想的产物。VR技术打破原来现实的车辆驾驶对自然环境的浪费，机器人性的疲劳，基于新型的VR技术给当代人一种新型的多感官、人性化感受，非常难得。基于VR环境，人们必定全面寻求且享受这种新的生活模式。