CN106530891A - 基于vr技术的驾驶模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于VR技术的驾驶模拟系统。本发明提供的系统包括模拟驾驶舱、操作检测模块、VR眼镜、定位手套、服务器；操作检测模块安装在模拟驾驶舱内，用于采集驾驶者操作过程中的操作数据，并将操作数据传输给服务器；VR眼镜用于显示模拟驾驶场景，通过内置的无线通讯模块与服务器通讯；定位手套带有定位传感器，定位手套将空间定位数据发送给服务器；服务器用于存储模拟驾驶场景，根据操作数据调节VR眼镜显示的模拟驾驶场景，根据空间定位数据调节VR眼镜显示画面中手的位置。本发明提供的系统，融入VR技术，使得驾驶培训不受场地、时间以及天气等因素的硬性，降低了因练习对大气造成的污染破坏，节省了学员的时间。

Description

基于VR技术的驾驶模拟系统

技术领域

本发明涉及一种基于VR技术的驾驶模拟系统。

背景技术

随着经济的发展，汽车走进千家万户，越来越多的人迫切需要进行驾驶培训和考核。目前传统驾驶培训中，科目二和科目三需要上车实际操作，这两个科目至少需要30个课时来进行练习。然而，受场地、时间、天气的多个因素影响，经常会出现一辆车多人同时练习的情况，大大增加了培训时间，学员也无法得到充分地训练。考试前，学员还需到考试场地进行适应场性练习，由于考试人数过多，需排队等候，浪费了学员大量的时间。另外，现有的练习方式会造成资源的浪费以及空气的污染，驾校还需要提供大面积的训练场地，无疑增加了驾校的负担。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的基于VR技术的驾驶模拟系统，融入VR(虚拟现实)技术，使得驾驶培训不受场地、时间以及天气等多种因素的影响；降低了因练习对大气造成的污染破坏；充分利用设备的使用率，避免给学员造成时间的浪费；驾校无需要提供大面积的训练场地，大大降低了驾校的投入。

第一方面，本发明的一种基于VR技术的驾驶模拟系统，包括：模拟驾驶舱、操作检测模块、VR眼镜、定位手套、服务器；所述模拟驾驶舱模拟真实车辆的驾驶室；所述操作检测模块安装在所述模拟驾驶舱内，用于采集驾驶者操作过程中的操作数据，并将所述操作数据传输给所述服务器；所述VR眼镜用于显示模拟驾驶场景，所述VR眼镜通过内置的无线通讯模块与所述服务器通讯；所述定位手套带有定位传感器，所述定位手套将空间定位数据发送给所述服务器；所述服务器用于存储模拟驾驶场景，根据所述操作数据调节所述VR眼镜显示的模拟驾驶场景，根据所述空间定位数据调节所述VR眼镜显示画面中手的位置。

优选地，所述操作检测模块包括角度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器；所述角度传感器用于检测方向盘的旋转角度；所述第一位移传感器用于检测刹车踏板在踩踏过程中的位移量；所述第二位移传感器用于检测油门踏板在踩踏过程中的位移量；所述服务器用于根据所述方向盘的旋转角度、所述刹车踏板的位移量、所述油门踏板的位移量计算所述车辆的运动状态参数，根据所述运动状态参数调节所述VR眼镜的显示的模拟驾驶场景；VR眼镜顶部设有激光测距装置，所述激光测距装置用于测量驾驶者坐在所述模拟驾驶舱的座椅上时所述VR眼镜顶部距模拟驾驶舱顶部的距离值，并将所距离值发送给所述服务器；所述服务器用于根据所述VR眼镜顶部距模拟驾驶舱顶部的距离值调节所述VR眼镜显示画面的视角；所述模拟驾驶舱底座下方设有底座，所述模拟驾驶舱通过多个传动杆与所述底座连接，每个所述传动杆均配有单独的直线电机，所述直线电机用于控制所述传动杆的伸缩，所述直线电机与所述服务器连接。

优选地，还包括显示屏，所述显示屏与所述服务器连接，所述显示屏用于同步显示所述VR眼镜显示的画面。

优选地，所述服务器用于存储操作规则，记录驾驶者操作过程中的操作数据，根据所述操作数据与所述操作规则对比的结果对驾驶者的操作进行打分。

优选地，所述服务器用于根据所述操作数据与所述操作规则对比的结果输出对驾驶者的分析报告。

优选地，还包括控制面板，所述控制面板与所述服务器连接，所述控制面板用于选择模拟驾驶场景。

优选地，所述VR眼镜还包括视距调节装置和瞳距调节装置。

优选地，还包括音效装置，所述音效装置安装在所述模拟驾驶舱内，所述音效装置与所述服务器连接。

优选地，所述模拟驾驶舱内的座椅还设置有振动装置，所述振动装置与所述服务器连接。

优选地，所述服务器中存储有驾驶事故虚拟场景，当选择驾驶事故虚拟场景时，所述操作检测模块和所述定位手套将采集的数据存储到所述服务器中所述驾驶事故虚拟场景对应的存储地址中。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于VR技术的驾驶模拟系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本发明实施例提供的一种基于VR技术的驾驶模拟系统，包括：模拟驾驶舱1、操作检测模块2、VR眼镜3、定位手套4、服务器5。

模拟驾驶舱1模拟真实车辆的驾驶室，包括座椅、安全带、方向盘、点火开关、油门踏板、刹车踏板、离合踏板、档位操作杆、手刹杆、后视镜以及灯光、雨刷控制等；模拟驾驶舱1比1复制了考试车辆驾驶室内的构造，给驾驶者提供一个与考试时完全一致的驾驶环境。

操作检测模块2安装在模拟驾驶舱1内，用于采集驾驶者操作过程中的操作数据，并将操作数据传输给服务器5。操作检测模块2包括角度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、以及与各个操纵杆连接的检测电路等。

角度传感器用于检测方向盘的旋转角度；第一位移传感器用于检测刹车踏板在踩踏过程中的位移量；第二位移传感器用于检测油门踏板在踩踏过程中的位移量；服务器5用于根据方向盘的旋转角度、刹车踏板的位移量、油门踏板的位移量计算车辆的运动状态参数，根据运动状态参数调节VR眼镜的显示的模拟驾驶场景；其中，运动状态参数包括车辆的速度、加速度、拐弯角度等，加速度通过油门踏板和刹车踏板的位移量计算得到，根据加速度和初始速度即可计算车辆的当前速度。服务器5根据车辆的运动参数实时调节VR眼镜显示的画面的速度、角度等参数，给驾驶者最真实的体验。服务器5和VR眼镜3均配有无线通讯模块，服务器5和VR眼镜3通过无线方式进行通讯。

不同身高的驾驶者坐在座椅上会有不同的视角，为了模拟上述状况，VR眼镜3顶部设有激光测距装置6，激光测距装置6用于测量驾驶者坐在模拟驾驶舱1的座椅上时所述VR眼镜3顶部距模拟驾驶舱1顶部的距离值，并将所距离值发送给服务器5，服务器5用于根据VR眼镜3顶部距模拟驾驶舱顶部的距离值调节所述VR眼镜显示画面的视角。

对学习手动挡的初学者来说，首先需要学会配合使用离合器和档位切换。通过第三位移传感器检测离合踏板在踩踏过程中的位移量，通过检测电路检测档位操作杆处于第几个档位，上述的测量数据均发送给服务器5，服务器根据对离合踏板和档位操作杆的检测数据与服务其中预存的操作规则中的相关数据比较，检测驾驶者的操作是够规范。传统的培训方式中，需由教练时刻盯着学员，换挡错误或离合器控制的不好时，容易导致发动机熄火等故障，久而久之会影响车辆部件的性能，缩短了车辆部件的使用寿命。本实施例的方式能更准确地监测驾驶者换挡操作的规范性，及时提醒驾驶者改正不正确的操作方式，也不存在车辆损耗的问题。

车辆的手刹、灯光、雨刷等控制操纵杆也均有对应检测电路，检测驾驶者是否在合适的时机进行了正确的操作。

在车辆考试中，安全意识是最重要的，因此，使用本实施例的系统训练时，首先检测驾驶者是否正确使用安全带，如没有正确佩戴，则发出报警装置。

模拟驾驶舱1底座下方设有底座，模拟驾驶舱1通过多个传动杆与底座连接，模拟驾驶舱1依靠传动杆支撑离开地面，每个传动杆均配有单独的直线电机，直线电机用于控制传动杆的伸缩，直线电机与服务器5连接。服务器5根据模拟道路的路况，联动控制各个直线电机来驱动传动杆的伸缩，达到控制模拟驾驶舱1的俯仰偏摆。通过上述装置可以模拟上坡、下坡、过单边桥等情况下车辆的俯仰偏摆状况，给驾驶者身临其境的感觉。

VR眼镜3用于显示模拟驾驶场景，VR眼镜3通过内置的无线通讯模块与服务器通讯。服务器5中存储有大量不同的模拟驾驶场景，有科目二、科目三的模拟场景，也可以模拟夜间场景，考察驾驶者在夜间行车过程中的操作是否规范，如灯光的使用情况。通过与服务器连接的控制面板8，即可选择训练的项目、模拟驾驶场景等。本实施例的系统不受场地、时间、天气的制约，可以模拟不同考场的内场考试驾驶环境，夜间驾驶环境、雨天驾驶环境等各种实际驾驶环境，为学员提供更多特殊状况下的训练机会，提高学员遇到突发情况的应对能力。

定位手套4带有定位传感器，定位手套4将空间定位数据发送给服务器5，通过空间定位数据可以确定定位手套4在模拟驾驶舱1三维空间内的位置。服务器5根据空间定位数据调节VR眼镜3显示画面中手的位置，这样人眼通过VR眼镜3即可看到自己的手处于什么位置，提高了驾驶者的沉浸感。其中，定位传感器为磁定位传感器，电磁发射源在模拟驾驶舱1内产生按一定时空规律分布的电磁场，驾驶者佩戴有定位手套4的手在电磁场内运动时，定位传感器也随着运动，并将接收到的信号通过发送给服务器5，服务器5根据这些信号可以解算出定位传感器在模拟驾驶舱1内的位置，其中，具体的位置解算方法为现有技术，在此不再赘述。

VR眼镜3还包括视距调节装置和瞳距调节装置。视距调节装置和瞳距调节装置均为设置VR眼镜3上的调节旋钮，在驾驶者佩戴上VR眼镜后，通过瞳距调节装置调节合适的瞳距，通过视距调节装置调节合适的视距，以达到较好的观看体验，降低长时间佩戴引起的疲劳感和眩晕感。近视或远视患者可以通过调节视距观察到清晰的画面，无需佩戴眼镜，提高了佩戴VR眼镜3的舒适度。

本发明实施例的系统还包括显示屏7，显示屏7与服务器5连接，显示屏7用于同步显示VR眼镜3显示的画面。教练通过显示屏即可观测到学员的行驶状况等，为学员提供相应的指导。

本发明实施例的系统还包括音效装置，音效装置安装在模拟驾驶舱1内，音效装置与服务器5连接，通过音效装置播放训练或考试过程中的指令，还可以通过音效装置模拟驾驶过程中的一些音效，增加驾驶者的沉浸感。

模拟驾驶舱1内的座椅还设置有振动装置，振动装置与服务器连接，通过振动装置模拟车辆行驶过程中的振动状态，尤其是在坡起训练过程中，模拟发动机的振动状态，有助于学员掌握坡起训练中的要领。

服务器5中存储有操作规则，使用过程中记录驾驶者操作过程中的操作数据，将操作数据与对应的操作规则对比，根据对比的结果对驾驶者的操作进行打分，并对驾驶者的操作进行分析，为驾驶者提供精准的分析报告，驾驶者通过报告数据可以很直观地认识到自身的不足。服务器5还会录制驾驶者的操作视频，驾驶者通过观看视频找到操作不当的地方。

本发明实施例提供的基于VR技术的驾驶模拟系统，融入VR(虚拟现实)技术，提高了驾驶者使用过程中的沉浸感；使得驾驶培训不受场地、时间以及天气等多种因素的影响，可随时模拟各种驾驶环境；降低了因练习对大气造成的污染破坏；充分利用设备的使用率，避免给学员造成时间的浪费；驾校无需要提供大面积的训练场地，大大降低了驾校在土地方面的投入，驾校选址范围更广。

本发明实施例提供的基于VR技术的驾驶模拟系统，不仅能用于驾驶考试的模拟培训，还可以用来采集驾驶员在驾驶过程中的各种参数，为车辆生产商提供相关数据。制作不同的驾驶事故虚拟场景存储到服务器5中，用来模拟真实的突发状况和事故现场，并为每个驾驶事故虚拟场景设立单独的存储地址。当选择事故模拟时，服务器5通过VR眼镜3显示选择驾驶事故虚拟场景，在整个事故模拟过程中，操作检测模块2和定位手套4会不断采集驾驶员操作过程中产生的数据，并存储到服务器5中该驾驶事故虚拟场景对应的存储地址中。后期通过对服务器5中的存储数据进行统计分析，可以得到驾驶员面对突发状况的驾驶习惯，从而对于未来车辆设计提供相关数据，以改进车辆的相关性能，如刹车系统、防撞性能、车灯系统等等。

另外，通过对服务器5中的存储数据进行统计分析，可以得到驾驶员面对不同的路况以及突发状况的应对方式，为驾驶培训提供参考数据，培训时可以根据常见的错误应对方式进行重点矫正。本发明实施例提供的基于VR技术的驾驶模拟系统，能够为学员提供了更多一般培训过程遇不到的事故场景，有助于提高学员的驾驶技能，这些都是传统的驾驶培训方式无法做到的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于VR技术的驾驶模拟系统，其特征在于，包括：模拟驾驶舱、操作检测模块、VR眼镜、定位手套、服务器；

所述模拟驾驶舱模拟真实车辆的驾驶室；

所述操作检测模块安装在所述模拟驾驶舱内，用于采集驾驶者操作过程中的操作数据，并将所述操作数据传输给所述服务器；

所述VR眼镜用于显示模拟驾驶场景，所述VR眼镜通过内置的无线通讯模块与所述服务器通讯；

所述定位手套带有定位传感器，所述定位手套将空间定位数据发送给所述服务器；

所述服务器用于存储模拟驾驶场景，根据所述操作数据调节所述VR眼镜显示的模拟驾驶场景，根据所述空间定位数据调节所述VR眼镜显示画面中手的位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述操作检测模块包括角度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器；所述角度传感器用于检测方向盘的旋转角度；所述第一位移传感器用于检测刹车踏板在踩踏过程中的位移量；所述第二位移传感器用于检测油门踏板在踩踏过程中的位移量；所述服务器用于根据所述方向盘的旋转角度、所述刹车踏板的位移量、所述油门踏板的位移量计算所述车辆的运动状态参数，根据所述运动状态参数调节所述VR眼镜的显示的模拟驾驶场景；

VR眼镜顶部设有激光测距装置，所述激光测距装置用于测量驾驶者坐在所述模拟驾驶舱的座椅上时所述VR眼镜顶部距模拟驾驶舱顶部的距离值，并将所距离值发送给所述服务器；所述服务器用于根据所述VR眼镜顶部距模拟驾驶舱顶部的距离值调节所述VR眼镜显示画面的视角；

所述模拟驾驶舱底座下方设有底座，所述模拟驾驶舱通过多个传动杆与所述底座连接，每个所述传动杆均配有单独的直线电机，所述直线电机用于控制所述传动杆的伸缩，所述直线电机与所述服务器连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏与所述服务器连接，所述显示屏用于同步显示所述VR眼镜显示的画面。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器用于存储操作规则，记录驾驶者操作过程中的操作数据，根据所述操作数据与所述操作规则对比的结果对驾驶者的操作进行打分。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述服务器用于根据所述操作数据与所述操作规则对比的结果输出对驾驶者的分析报告。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括控制面板，所述控制面板与所述服务器连接，所述控制面板用于选择模拟驾驶场景。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述VR眼镜还包括视距调节装置和瞳距调节装置。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括音效装置，所述音效装置安装在所述模拟驾驶舱内，所述音效装置与所述服务器连接。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟驾驶舱内的座椅还设置有振动装置，所述振动装置与所述服务器连接。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述服务器中存储有驾驶事故虚拟场景，当选择驾驶事故虚拟场景时，所述操作检测模块和所述定位手套将采集的数据存储到所述服务器中所述驾驶事故虚拟场景对应的存储地址中。