CN107610545A - 一种基于vr的危险预测教育系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于VR的危险预测教育系统，其中，包括：驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构、动感仿真机构和控制装置，驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构均与控制装置连接；驾驶操控机构用于驾驶座舱及模拟驾驶操控部件；视景仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时的视景输出媒介；声音仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时的声效输出媒介；动感仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时在道路上行驶的运动动感；控制装置用于控制所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构的运行。本发明还公开了一种基于VR的危险预测教育方法。本发明提供的基于VR的危险预测教育系统实现了危险预测教育。
Description
技术领域
本发明涉及交通安全智能教育技术领域，尤其涉及一种基于VR的危险预测教育系统及一种基于VR的危险预测教育方法。
背景技术
危险预测能力是指驾驶人通过长时间的驾驶，或者通过专门的驾驶危险教育培训所形成的一种根据已经出现的交通环境信息对潜在驾驶危险进行预测的能力，这种能力可以使驾驶人尽早的感知潜在的危险，并采取必要措施化解潜在的驾驶危险。
随着我国经济社会的持续发展，我国的机动车保有量不断增加、驾驶人队伍不断壮大，随之而来我国的道路交通事故发生率也居高不下。从事故原因分析发现，许多交通事故是可以避免的，关键是驾驶人是否掌握了有效的驾驶危险预测能力。驾驶人如能掌握周围交通环境突变信息的先兆，就可能争取更多的时间采取应急措施以防止事故发生。解决这一问题的主要途径就是提高驾驶人对驾驶危险的预测能力。
我国交通科研单位已经研发了面向不同交通参与者群体系列化交通安全宣教装备，已在全国推广应用，推动了宣教工作深化发展。但是在危险预测教育方面由于缺少相应装备，无法对驾驶人开展针对性的危险预测教育。
因此如何能够实现危险预测教育成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种基于VR的危险预测教育系统及一种基于VR的危险预测教育方法，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种基于VR的危险预测教育系统，其中，所述基于VR的危险预测教育系统包括：驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构、动感仿真机构和控制装置，所述声音仿真机构和所述动感仿真机构均设置在所述驾驶操控机构上，所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构均与所述控制装置连接；
所述驾驶操控机构用于驾驶座舱及模拟驾驶操控部件，并使得体验者能够进行模拟驾驶互动体验；
所述视景仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时的视景输出媒介，且能够使得体验者实现与模拟驾驶场景之间的实时交互；
所述声音仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时的声效输出媒介；
所述动感仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时在道路上行驶的运动动感；
所述控制装置用于控制所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构的运行，并用于为体验者提供危险预测体验项目选择，以及用于根据体验者的危险预测处置情况和驾驶操控情况提供危险预测评分，以及用于为体验者提供危险预测教育。
优选地，所述驾驶操控机构包括汽车驾驶座舱和模拟驾驶操控部件，所述模拟驾驶操控部件与所述汽车驾驶座舱连接，且所述模拟驾驶操控部件与所述控制装置连接；所述汽车驾驶座舱包括钢骨架、玻璃钢外壳和驾驶座椅，所述钢骨架搭载所述玻璃钢外壳，所述驾驶座椅内嵌在所述玻璃钢外壳内；所述模拟驾驶操控部件包括方向盘、换挡设备和踏板，所述方向盘位于所述汽车驾驶座舱前方，所述换挡设备和所述踏板位于所述方向盘下方。
优选地，所述动感仿真部件包括三自由度运动平台，所述三自由度运动平台设置在所述汽车驾驶座舱下方，所述三自由度运动平台包括交流伺服电动缸、万向连接轴和控制模块，所述交流伺服电动缸和所述万向连接轴连接，所述交流伺服电动缸和所述控制模块连接，所述控制模块与所述控制装置连接。
优选地，所述视景仿真机构包括虚拟现实设备，所述虚拟现实设备与所述控制装置无线连接，能够显示模拟驾驶时的道路交通场景以及能够使得体验者实现与模拟驾驶场景之间的实时交互。
优选地，所述虚拟现实设备包括HTC Vive虚拟现实头盔。
优选地，所述声音仿真机构包括相互连接的双声道同轴扬声器和车载双声道功放，且所述车载双声道功放与所述控制装置连接。
优选地，所述控制装置包括主控模块和与所述主控模块连接的危险预测教育模块，所述主控模块用于控制所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构的运行，所述危险预测教育模块用于为体验者提供危险预测体验项目选择，以及用于根据体验者的危险预测处置情况和驾驶操控情况提供危险预测评分，以及用于为体验者提供危险预测教育。
优选地，所述主控模块包括控制台、控制主机、触摸显示屏和辅助部件，所述控制台、触摸显示屏和辅助部件均与所述控制主机连接。
优选地，所述危险预测教育模块与所述控制主机连接，所述危险预测教育模块包括VR虚拟现实实现的360°全景模拟驾驶体验场景。
作为本发明的第二个方面，提供一种基于VR的危险预测教育方法，其中，所述基于VR的危险预测教育方法包括：
提供用于体验者进行模拟驾驶互动体验的驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构；
待体验者根据需要选择体验项目后，控制启动驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构；
根据体验者体验过程中的危险预测处置情况和驾驶操控情况进行危险预测评分；
根据所述危险预测评分情况得到危险预测教育内容，并向体验者显示所述危险预测教育内容。
本发明提供的基于VR的危险预测教育系统，能够有效营造逼真的道路交通环境，实现了危险预测教育的模拟体验，使体验者有效掌握危险预测的操作技能，切实提高危险预测能力，减少道路交通事故的发生。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的基于VR的危险预测教育系统的结构示意图。
图2为本发明提供的基于VR的危险预测教育系统的具体实施方式的结构示意图。
图3为本发明提供的危险预测教育模块采用的VR虚拟现实实现的360°全景模拟驾驶体验场景示意图。
图4为本发明提供的基于VR的危险预测教育系统的体验项目构成示意图。
图5为本发明提供的基于VR的危险预测教育方法的流程图。
图6为本发明提供的基于VR的危险预测教育方法的具体实施方式的体验流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种基于VR的危险预测教育系统，其中，如图1所示，所述基于VR的危险预测教育系统10包括：驾驶操控机构110、视景仿真机构120、声音仿真机构130、动感仿真机构140和控制装置150，所述声音仿真机构130和所述动感仿真机构140均设置在所述驾驶操控机构110上，所述驾驶操控机构110、视景仿真机构120、声音仿真机构130和动感仿真机构140均与所述控制装置150连接；
所述驾驶操控机构110用于驾驶座舱及模拟驾驶操控部件，并使得体验者能够进行模拟驾驶互动体验；
所述视景仿真机构120用于提供体验者进行模拟驾驶时的视景输出媒介，且能够使得体验者实现与模拟驾驶场景之间的实时交互；
所述声音仿真机构130用于提供体验者进行模拟驾驶时的声效输出媒介；
所述动感仿真机构140用于提供体验者进行模拟驾驶时在道路上行驶的运动动感；
所述控制装置150用于控制所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构的运行，并用于为体验者提供危险预测体验项目选择，以及用于根据体验者的危险预测处置情况和驾驶操控情况提供危险预测评分，以及用于为体验者提供危险预测教育。
本发明提供的基于VR的危险预测教育系统，能够有效营造逼真的道路交通环境，实现了危险预测教育的模拟体验，使体验者有效掌握危险预测的操作技能，切实提高危险预测能力，减少道路交通事故的发生。
作为所述驾驶操控机构110的具体实施方式，如图2所示，所述驾驶操控机构110包括汽车驾驶座舱101和模拟驾驶操控部件，所述模拟驾驶操控部件与所述汽车驾驶座舱101连接，且所述模拟驾驶操控部件与所述控制装置150连接；所述汽车驾驶座舱101包括钢骨架、玻璃钢外壳和驾驶座椅102，所述钢骨架搭载所述玻璃钢外壳，所述驾驶座椅102内嵌在所述玻璃钢外壳内；所述模拟驾驶操控部件包括方向盘103、换挡设备104和踏板105，所述方向盘103位于所述汽车驾驶座舱102前方，所述换挡设备104和所述踏板105位于所述方向盘下方。
需要说明的是，所述汽车驾驶座舱101采用半开放式设计理念，所述方向盘103、换挡设备104和踏板105通过USB总线与控制装置150相连，所述汽车驾驶座舱101及驾驶操控部件用于体验者进行模拟驾驶互动体验，完成车辆起步、加速、减速、转向、停车等驾驶动作，运行车辆实现危险预测驾驶体验任务。
还需要说明的是，为了提高增强体验者的体验感，所述驾驶操控部件采用经过改造的罗技G27型力反馈方向盘、换挡机构及踏板总成，方向盘采用专业改装套件改造，将G27原有11寸的方向盘改装为13寸方向盘，该方向盘与真实车辆的方向盘尺寸接近，具有比G27原始方向盘更真实的操作手感。
具体地，所述动感仿真部件140包括三自由度运动平台401，所述三自由度运动平台401设置在所述汽车驾驶座舱101下方，所述三自由度运动平台401包括交流伺服电动缸、万向连接轴和控制模块，所述交流伺服电动缸和所述万向连接轴连接，所述交流伺服电动缸和所述控制模块连接，所述控制模块与所述控制装置连接。
需要说明的是，所述动感仿真部件与汽车驾驶座舱采用一体化设计理念，将运动平台隐藏安装在汽车驾驶座舱下方，通过配置橡胶风琴罩实现安全防护，所述动感仿真部件用于为体验者进行模拟驾驶时提供在道路上行驶的运动动感仿真模拟。
具体地，所述视景仿真机构120包括虚拟现实设备，所述虚拟现实设备与所述控制装置150无线连接，能够显示模拟驾驶时的道路交通场景以及能够使得体验者实现与模拟驾驶场景之间的实时交互。
优选地，所述虚拟现实设备包括HTC Vive虚拟现实头盔201。
可以理解的是，所述视景仿真机构120用于体验者进行模拟驾驶时的视景输出媒介，显示模拟驾驶时的道路交通场景，辅助实现体验者与模拟驾驶场景之间进行实时交互。
具体地，所述声音仿真机构130包括相互连接的双声道同轴扬声器301和车载双声道功放，且所述车载双声道功放与所述控制装置连接。
需要说明的是，所述声音仿真机构130用于体验者进行模拟驾驶时的声效输出媒介，形成环绕声场，提高体验者的环境沉浸感。
作为所述控制装置150的具体实施方式，所述控制装置150包括主控模块和与所述主控模块连接的危险预测教育模块，所述主控模块用于控制所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构的运行，所述危险预测教育模块用于为体验者提供危险预测体验项目选择，以及用于根据体验者的危险预测处置情况和驾驶操控情况提供危险预测评分，以及用于为体验者提供危险预测教育。
优选地，所述主控模块包括控制台501、控制主机、触摸显示屏502和辅助部件，所述控制台501、触摸显示屏502和辅助部件均与所述控制主机连接。
可以理解的是，所述主控模块用于完成基于VR的危险预测教育系统的运行控制，包括系统启动、体验、紧急停止、关闭等功能。
具体地，所述危险预测教育模块与所述控制主机连接，所述危险预测教育模块包括VR虚拟现实实现的360°全景模拟驾驶体验场景。
进一步地，根据附图3所示，所述危险预测教育模块采用VR虚拟现实技术营造360°全景模拟驾驶体验场景，包括前向视景仿真601、内外后视镜视景仿真602及仪表面盘仿真603，能够正确反映道路交通环境以及机动车、非机动车、行人等动态对象的状态。
根据图3所示，所述危险预测教育模块采用虚拟手701实现实际方向盘操作在虚拟场景中的实时映射，能够使体验者在虚拟场景中看到自己双手的化身，实现初步的混合现实效果，确实提高体验者的真实感与沉浸感。
进一步具体地，所述危险预测教育模块包括待机、体验项目选择、危险预测体验、危险预测评分、危险预测教育5个功能单元，所述危险预测教育模块用于为体验者提供危险预测体验项目，同时在体验者体验过程中对其危险预测及处置情况、驾驶操控情况进行危险预测评分，最后在体验者体验结束后对其进行危险预测教育。
根据图4所示，所述危险预测体验单元采用触发交通事件的方式使体验者直观感受驾驶过程中常见的危险情况，体验项目包括行人危险预测、非机动车危险预测、机动车危险预测（高速公路）、机动车危险预测（普通公路），体验场景包括普通公路、城市道路、高速公路，体验场景中涵盖15个典型交通危险事件。
作为本发明的第二个方面，提供一种基于VR的危险预测教育方法，其中，如图5所示，所述基于VR的危险预测教育方法包括：
S110、提供用于体验者进行模拟驾驶互动体验的驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构；
S120、待体验者根据需要选择体验项目后，控制启动驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构；
S130、根据体验者体验过程中的危险预测处置情况和驾驶操控情况进行危险预测评分；
S140、根据所述危险预测评分情况得到危险预测教育内容，并向体验者显示所述危险预测教育内容。
本发明提供的基于VR的危险预测教育方法，能够有效营造逼真的道路交通环境，实现了危险预测教育的模拟体验，使体验者有效掌握危险预测的操作技能，切实提高危险预测能力，减少道路交通事故的发生。
下面结合图6所示对本发明提供的基于VR的危险预测教育方法进行详细说明。具体地，所述通过基于VR的危险预测教育装置进行危险预测教育方法的方法可以包括：待机、体验项目选择、危险预测体验、危险预测评分、危险预测教育等5个环节。
（1）待机环节
待机环节是当体验装置启动后或者上一次体验结束后，处于无人体验时的状态。当有体验者佩戴VR头盔，调整好VR头盔视点，管理人员通过点击“进入系统”按钮，系统结束待机进入体验项目选择环节。
（2）体验项目选择环节
体验项目选择环节是在体验者开始体验之前，对体验项目进行选择的环节。此时，屏幕上显示所有体验项目，当管理人员选定体验项目后，通过点击“开始体验”按钮，系统进入危险预测体验环节。
（3）危险预测体验环节
危险预测体验环节是让体验者通过驾驶操作在三维虚拟道路场景中体验模拟驾驶的过程。在模拟驾驶过程中，体验者根据系统的要求和提示，进行模拟驾驶，同时需要合理处置视景中触发的交通事件。在体验过程中，系统将根据评分规则实时判断体验者的驾驶操作。当驾驶人出现违法行为时，系统将根据评分规则扣除相应分数并实时提示体验者。一旦体验者的12分被扣完或者发生严重的道路交通事故，系统将中止体验过程，直接进入评分环节（失败）。体验者在未被记满12分的情况完成全路段体验的，系统将在停车后进入评分环节（成功）。
（4）危险预测评分环节
危险预测评分环节是在体验者完成体验后，对其体验过程进行简要的回顾和评分结果的显示。该环节将根据体验者的体验情况，执行相应的评分流程。评分环节完成后，系统进入危险预测教育环节。
（5）危险预测教育环节
危险预测教育环节采用危险源高亮显示配合引导图文的方式进行。危险预测教育环节结束后，系统返回到待机环节。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述基于VR的危险预测教育系统包括：驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构、动感仿真机构和控制装置，所述声音仿真机构和所述动感仿真机构均设置在所述驾驶操控机构上，所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构均与所述控制装置连接；
所述驾驶操控机构用于驾驶座舱及模拟驾驶操控部件，并使得体验者能够进行模拟驾驶互动体验；
所述视景仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时的视景输出媒介，且能够使得体验者实现与模拟驾驶场景之间的实时交互；
所述声音仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时的声效输出媒介；
所述动感仿真机构用于提供体验者进行模拟驾驶时在道路上行驶的运动动感；
所述控制装置用于控制所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构的运行，并用于为体验者提供危险预测体验项目选择，以及用于根据体验者的危险预测处置情况和驾驶操控情况提供危险预测评分，以及用于为体验者提供危险预测教育。
2.根据权利要求1所述的基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述驾驶操控机构包括汽车驾驶座舱和模拟驾驶操控部件，所述模拟驾驶操控部件与所述汽车驾驶座舱连接，且所述模拟驾驶操控部件与所述控制装置连接；所述汽车驾驶座舱包括钢骨架、玻璃钢外壳和驾驶座椅，所述钢骨架搭载所述玻璃钢外壳，所述驾驶座椅内嵌在所述玻璃钢外壳内；所述模拟驾驶操控部件包括方向盘、换挡设备和踏板，所述方向盘位于所述汽车驾驶座舱前方，所述换挡设备和所述踏板位于所述方向盘下方。
3.根据权利要求2所述的基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述动感仿真部件包括三自由度运动平台，所述三自由度运动平台设置在所述汽车驾驶座舱下方，所述三自由度运动平台包括交流伺服电动缸、万向连接轴和控制模块，所述交流伺服电动缸和所述万向连接轴连接，所述交流伺服电动缸和所述控制模块连接，所述控制模块与所述控制装置连接。
4.根据权利要求1所述的基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述视景仿真机构包括虚拟现实设备，所述虚拟现实设备与所述控制装置无线连接，能够显示模拟驾驶时的道路交通场景以及能够使得体验者实现与模拟驾驶场景之间的实时交互。
5.根据权利要求4所述的基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述虚拟现实设备包括HTC Vive虚拟现实头盔。
6.根据权利要求1所述的基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述声音仿真机构包括相互连接的双声道同轴扬声器和车载双声道功放，且所述车载双声道功放与所述控制装置连接。
7.根据权利要求1所述的基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述控制装置包括主控模块和与所述主控模块连接的危险预测教育模块，所述主控模块用于控制所述驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构的运行，所述危险预测教育模块用于为体验者提供危险预测体验项目选择，以及用于根据体验者的危险预测处置情况和驾驶操控情况提供危险预测评分，以及用于为体验者提供危险预测教育。
8.根据权利要求7所述的基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述主控模块包括控制台、控制主机、触摸显示屏和辅助部件，所述控制台、触摸显示屏和辅助部件均与所述控制主机连接。
9.根据权利要求8所述的基于VR的危险预测教育系统，其特征在于，所述危险预测教育模块与所述控制主机连接，所述危险预测教育模块包括VR虚拟现实实现的360°全景模拟驾驶体验场景。
10.一种基于VR的危险预测教育方法，其特征在于，所述基于VR的危险预测教育方法包括：
提供用于体验者进行模拟驾驶互动体验的驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构；
待体验者根据需要选择体验项目后，控制启动驾驶操控机构、视景仿真机构、声音仿真机构和动感仿真机构；
根据体验者体验过程中的危险预测处置情况和驾驶操控情况进行危险预测评分；
根据所述危险预测评分情况得到危险预测教育内容，并向体验者显示所述危险预测教育内容。
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