CN104464438A - 基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟训练系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种适用于基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟训练系统，步骤1：数据采集，获取需要构建的虚拟环境的建筑数据和相关地理信息；步骤2：场景建模，从相关数据中提取有用信息，建立训练场地的3D模型；步骤3：视觉特效，利用相关数据实现不同天气下的交通场景，锻炼用户不同环境下的应变能力；步骤4：视景仿真，用户带上头盔，启动计算机生成虚拟环境，并在头盔显示频上显示，让用户身临其境；步骤5：动作仿真，根据驾驶员的操作及视景仿真的道路状况，生成3D虚拟视景，实现视觉模拟；步骤6：碰撞检测，计算汽车与模拟物体的碰撞；步骤7：硬件系统，通过传感器采集驾驶员的各种操作，将相应感官刺激传给用户。

Description

基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟训练系统
 
技术领域
本发明是涉及一种利用虚拟现实技术帮助驾驶员提高驾驶水平的方法，具体地说是涉及计算机图形技术和计算机仿真技术，涉及传感技术和虚拟现实应用于汽车驾驶训练。
背景技术
虚拟现实技术是高科技手段如高速图形计算机、头盔显示器或其它三维视觉通道、三维位置跟踪器和立体声音响等构造出一种人工环境，它具有模仿人的视觉、听觉、触觉等感知功能的能力，具有使人可以亲身体验沉浸在这种虚拟环境中并与之交互作用的能力。
近年来，汽车行业发展迅猛，车辆密集化、行车高速化、轿车家庭化和驾驶员非职业化已经成为必然趋势。但是由于车辆数量和驾驶人数的迅速增加，交通事故率居高不下，尤其是新驾驶员发生事故的比列更大。这说明，我国驾驶员的培训还没有达到很好的效果。另一方面，实车培训驾驶员费用很高，而且对环境也有危害，这些问题都是迫切需要解决的。
随着虚拟现实技术的发展，人们尝试将虚拟现实技术应用于汽车驾驶模拟训练系统中，就是通过计算机产生汽车行驶过程中的虚拟场景、音响效果和运动仿真，使驾驶员沉浸到虚拟驾驶环境中，并有一种实车驾驶的感觉，驾驶员根据虚拟驾驶环境提供的视觉、听觉、触觉感受，构想其驾驶动作，计算机根据驾驶员的操作状态，改变汽车在虚拟环境中的状态，其过程的不断循环，构成驾驶员——虚拟环境之间的交互作用，实现汽车驾驶的虚拟训练。
但是目前国内已经研制出的汽车驾驶模拟器普遍存在的问题是沉浸感不强，难以给训练者带来高度真实的实车驾驶感受。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种利用虚拟现实技术帮助驾驶员提高驾驶水平的驾驶训练模拟系统，构建一个模拟训练的环境，然后让驾驶员置身虚拟现实的场景中，采集驾驶员的各种操作，并将相应的感官刺激传给驾驶员，从而驾驶员作出反应，如此循环，实验的汽车驾驶的模拟训练，提高了驾驶员的驾驶水平。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：利用虚拟现实技术实现模拟驾驶训练，其包含以下步骤：
步骤1：数据采集，获取需要构建的虚拟环境的建筑数据和相关
地理信息
步骤2：场景建模，从获取的相关数据中提取有用信息，建立训
练场地的3D模型
步骤3：视觉特效，从相关数据中提取有用信息，实现不同天气
下的交通场景，锻炼用户不同环境下的应变能力
步骤4：视景仿真，用户带上头盔，进入驾驶舱，启动计算机生
成虚拟环境，并在头盔显示频上显示，让用户身临其境
步骤5：动作仿真，根据驾驶员的操作及视景仿真的道路状况，
生成3D虚拟视景，实现视觉模拟
步骤6：碰撞检测，计算汽车与模拟物体的碰撞，以及地形的影响。步骤1-6所述的虚拟环境见图2
步骤7：硬件系统，通过传感器采集驾驶员的各种操作，并用动作仿真模块进行计算，将相应感官刺激传给用户，从而用户做出反应，见图1。驾驶员在环境中可以实现日常生活中不常遇到的道路状况模拟仿真，如车辆碰撞、酒后驾驶等危险场景；对比恶劣天气条件与正常天气条件之间的差异。系统框图见图3。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过虚拟现实技术建立相应的交通场景，最终利用驾驶训练模拟平台对驾驶员进行针对性培训，加强驾驶员在恶劣天气条件下的驾驶感觉，强化驾驶员在紧急情况下的应急反应意识和能力，进而提高驾驶员水平。
附图说明
图1是是驾驶员——虚拟环境之间的交互作用图
图2是虚拟环境的构成图
图3是实现基于虚拟现实技术的汽车驾驶训练系统的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
基于虚拟现实技术的一个汽车驾驶训练模拟系统，用这种虚拟现实的方法进行驾驶模拟训练，提高驾驶员水平。具体包括：进入步骤1：数据采集，获取需要构建的虚拟环境的建筑数据和相关地理信息；进入步骤2：场景建模，从获取的相关数据中提取有用信息，建立训练场地的3D模型；进入步骤3：视觉特效，从相关数据中提取有用信息，实现不同天气下的交通场景，锻炼用户不同环境下的应变能力；进入步骤4：视景仿真，用户带上头盔，进入驾驶舱，启动计算机生成虚拟环境，并在头盔显示频上显示，让用户身临其境；进入步骤5：动作仿真，根据驾驶员的操作及视景仿真的道路状况，生成3D虚拟视景，实现视觉模拟；进入步骤6：碰撞检测，计算汽车与模拟物体的碰撞，以及地形的影响；进入步骤7：硬件系统，通过传感器采集驾驶员的各种操作，并用动作仿真模块进行计算，将相应感官刺激传给用户，从而用户做出反应。比如让驾驶员在暴雨天气驾驶车辆，那么通过这一系列步骤的循环，他就会渐渐对暴雨天气下可能会发生的情况有所了解，并能作出反应。
本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟训练系统，其特征是:步骤1：数据采集，获取需要构建的虚拟环境的建筑数据和相关地理信息；步骤2：场景建模，从相关数据中提取有用信息，建立训练场地的3D模型；步骤3：视觉特效，利用相关数据实现不同天气下的交通场景，锻炼用户不同环境下的应变能力；步骤4：视景仿真，用户带上头盔，启动计算机生成虚拟环境，并在头盔显示频上显示，让用户身临其境；步骤5：动作仿真，根据驾驶员的操作及视景仿真的道路状况，生成3D虚拟视景，实现视觉模拟；步骤6：碰撞检测，计算汽车与模拟物体的碰撞；步骤7：硬件系统，通过传感器采集驾驶员的各种操作，将相应感官刺激传给用户。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟训练系统，其特征是:所述的虚拟环境的道路状况、天气情况及驾驶员自身的情况等都由操作者自己自定义设置。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟训练系统，其特征是:所述碰撞检测模块通过检测汽车当时所处的地形和路面对汽车行驶姿态的影响以及计算汽车与各种虚拟物体的碰撞，来避免发生穿透现象及计算相应的碰撞反应，再反馈给模拟环境中的汽车。
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