TWI817553B - 防禦性駕駛的訓練系統與訓練方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提出一種防禦性駕駛的訓練系統,包括訓練平台、車具、虛擬實境顯示器與電腦系統。訓練平台包括擺動平台與運動控制模組,車具設置在擺動平台上。電腦系統用以建立虛擬環境,並且提供模擬車具在虛擬環境的虛擬畫面給虛擬實境顯示器。電腦系統計算虛擬車具的目標行駛速度,將此目標行駛速度代入連續可微分函數以計算出虛擬車具的行駛速度,藉此更新虛擬實境顯示器所顯示的虛擬畫面。
Description
本揭露是有關於利用虛擬實境裝置來訓練防禦性駕駛的系統與方法。
傳統的駕駛訓練方法包括觀看影片、上課、實際開車等等,隨著技術的發展也開始利用虛擬實境的設備來訓練駕駛技術,學習者可以透過沉浸式的系統得到身歷其境的經驗。學習者可在虛擬環境中安全無虞的反覆進行練習,系統也可以創造各種可能發生的事故或歷史事件,讓學習者可以體會並傳承前人經驗。然而,傳統的虛擬實境系統容易造成學習者的暈眩,如何降低暈眩並在各方面研發出更佳的訓練系統,為此領域技術人員所關心的議題。
本揭露的實施例提出一種防禦性駕駛的訓練系統,包括訓練平台、車具、虛擬實境顯示器與電腦系統。訓練平台包括擺動平台與運動控制模組,擺動平台受控於運動
控制模組,運動控制模組具有控制更新週期。車具設置在擺動平台上,車具包括油門以及方向控制器,運動控制器取得油門的油門值以及方向控制器的車具方向。虛擬實境顯示器具有畫面更新週期,此畫面更新週期小於運動控制週期。電腦系統用以建立虛擬環境,並且提供模擬車具在虛擬環境的虛擬畫面給虛擬實境顯示器。電腦系統透過運動控制模組取得油門值與車具方向,將上次運動控制模組更新的第一時間加上控制更新週期以取得第二時間,根據油門值與車具方向計算虛擬車具在第二時間的目標行駛速度,並將此目標行駛速度、現在時間、第一時間、畫面更新週期代入連續可微分函數以計算出在虛擬車具在現在時間的行駛速度,藉此更新虛擬實境顯示器所顯示的虛擬畫面。
在一些實施例中,電腦系統根據以下數學式1計算出在虛擬車具在現在時間的行駛速度。
其中t 0為第一時間,△t v 為畫面更新週期,t為現在時間,V ref 為目標行駛速度,σ為常數。
在一些實施例中,訓練平台還包括多個支架與多個通訊裝置。每一個支架包含上臂與直立柱,上臂與直立柱之間形成小於180度的角度,並且上臂與直立柱之間設置肘節夾鉗。通訊裝置分別設置於上臂,這些通訊裝置用以與虛擬實境顯示器進行通訊。
在一些實施例中,電腦系統還用以在虛擬畫面中顯示空間參考物件,此空間參考物件在虛擬環境中的位置維持不變。
在一些實施例中,電腦系統將虛擬環境中的路面標誌切割為多個區塊,當其中一個區塊與虛擬車具之間的距離大於一臨界值時,模糊化此區塊。
在一些實施例中,車具包含前輪,此前輪受控於方向控制器,訓練平台還包括彈力繩,彈力繩的一端固定在前輪。
在一些實施例中,電腦系統還用以儲存一段時間內的虛擬畫面以所形成影片,並且將某一情境的時間點紀錄於資料庫。電腦系統還用以回放時間點所對應的影片。
在一些實施例中,電腦系統還用以計算虛擬車具與一路口之間的距離,計算距離相對於時間的微分,藉此判斷虛擬車具是否遵循道路方向。
在一些實施例中,電腦系統還用以判斷虛擬車具是否發生撞擊。當虛擬車具在第一方向發生撞擊時,電腦系統透過運動控制器控制擺動平台,使得車具的俯仰角先朝向第二方向移動再朝向第一方向移動,第二方向相反於第一方向。
本揭露的實施例提出一種防禦性駕駛的訓練方法,適用於上述的訓練系統。此訓練方法包括:透過運動控制器取得油門的油門值以及方向控制器的車具方向;建立虛擬環境,並且提供模擬車具在虛擬環境的虛擬畫面給虛擬
實境顯示器,此虛擬實境顯示器具有畫面更新週期,畫面更新週期小於運動控制週期;將上次運動控制模組更新的第一時間加上控制更新週期以取得第二時間,根據油門值與車具方向計算虛擬車具在第二時間的目標行駛速度;以及將目標行駛速度、現在時間、第一時間、畫面更新週期代入連續可微分函數以計算出在虛擬車具在現在時間的行駛速度,藉此更新傳送給虛擬實境顯示器的虛擬畫面。
透過上述的訓練系統與訓練方法,可以進行防禦性駕駛的訓練,優點包括減少暈眩感、平台容易移動、可回放模擬畫面等。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
100:訓練系統
110:車具
112:油門
114:方向控制器
116:前輪
118:彈力繩
120:訓練平台
121:擺動平台
122:運動控制模組
123:控制面板
124:訊號轉接盒
125:螢幕支架
126:通訊設備
127:通訊設備
128a:上臂
128b:直立柱
128c:肘節夾鉗
128:支架
130:虛擬實境顯示器
140:電腦系統
510:路面標記
710:空間參考物件
801~804:步驟
圖1是根據一實施例繪示防禦性駕駛的訓練系統的示意圖。
圖2是根據一實施例繪示訓練平台的外觀上視圖。
圖3是根據一實施例繪示訓練平台的外觀側視圖。
圖4至圖6是根據一實施例繪示虛擬環境中的範例畫面。
圖7是根據一實施例繪示虛擬畫面中空間參考物件的示意圖。
圖8是根據一實施例繪示防禦性駕駛的訓練方法的流程圖。
關於本文中所使用之「第一」、「第二」等,並非特別指次序或順位的意思,其僅為了區別以相同技術用語描述的元件或操作。
圖1是根據一實施例繪示防禦性駕駛的訓練系統的示意圖。請參照圖1,訓練系統100包括了車具110、訓練平台120、虛擬實境顯示器130與電腦系統140。使用者(駕駛者)騎在車具110上並頭戴虛擬實境顯示器130,以虛擬實境的方式駕駛車輛在虛擬環境中。在此實施例中,車具110為一台摩托車,車具110包含了油門112與方向控制器114,方向控制器114也可以稱為龍頭。在一些實施例中,車具110也可以是汽車,油門可以是腳踏板,方向控制器可以是方向盤。電腦系統140用以建立虛擬環境,車具110對應至此虛擬環境中的一個虛擬車具,電腦系統140可提供虛擬車具在虛擬環境中的虛擬畫面給虛擬實境顯示器130。虛擬實境顯示器130為頭戴式顯示器,用以提供對應左眼與右眼的虛擬畫面,藉此讓駕駛者在視覺上形成立體影像。在此實施例中,電腦系統140可以設置在訓練平台120的底座(在擺動平台121下方),但在其他實施例也可以設置在其他任意位置。
訓練平台120包括了擺動平台121、運動控制模組122、控制面板123、訊號轉接盒124、螢幕支架125、通訊設備126、通訊設備127以及多根支架128。車具
110設置在擺動平台121之上,擺動平台121包括了多軸擺動機構,多軸擺動機構受控於運動控制模組122,用以提供俯仰(pitch)角、翻滾(roll)角的運動來模擬行車體感。運動控制模組122例如是可程式化邏輯控制器(programmable logic controller,PLC),除了控制擺動平台121以外還可以擷取關於車具110的各種訊號,例如關於油門112的油門值、關於方向控制器114的車具方向、剎車值、燈號等等,運動控制模組122也電性連接至電腦系統140並將所擷取的訊號傳送給電腦系統140。控制面板123包括了電源、啟動、停止、電腦開關等按鈕。螢幕支架125上可以設置一螢幕(未繪示),讓其他使用者看到駕駛者目前看到的畫面或其他任意合適的畫面。訊號轉接盒124可電性連接至螢幕與電腦系統140,藉此電腦系統140可傳送訊號至螢幕。通訊設備126可以是無線串流器,用以透過無線的方式通訊連接至虛擬實境顯示器130,此外電腦系統140電性連接至通訊設備126,電腦系統140透過通訊設備126傳送上述虛擬畫面的串流給虛擬實境顯示器130。通訊設備127可以是虛擬實境基地台,是以有線的方式(為了簡化起見並未繪示有線線路)通訊連接至虛擬實境顯示器130,虛擬實境基地台是用以定位虛擬實境顯示器130在虛擬環境中的位置。每根支架128包括了上臂128a與直立柱128b,上臂128a與直立柱128b之間形成一角度,此角度小於180度,並且在上臂128a與直立柱128b之間設置了肘節夾鉗128c。肘節夾鉗
128c可固定上臂128a與直立柱128b之間的角度不變,也可以解開讓上臂128a與直立柱128b之間彎折,這可以減少整體的高度,方便訓練平台120移動。在此實施例中,通訊設備126、127是設置在上臂128a的頂端。
圖2是根據一實施例繪示訓練平台的外觀上視圖,圖3是根據一實施例繪示訓練平台的外觀側視圖。在圖2與圖3中標示了訓練平台上各個元件的尺寸,單位是毫米(mm)。從上視圖來看,上述的虛擬實境基地台需要一個100cm×100cm的空間才能定義虛擬空間。基於工安要求,使用者乘坐於車具上需有至少120cm×120cm的空間便於操作,而訓練平台的底座長度與寬度都是165cm。從側視圖來看,為了減少底座高度,擺動平台121採用水平式擺動機構。底座加上車具110以及使用者的乘坐高度約是190cm,加上支架128的高度約是204cm,這已經超過標準室內門高。在此實施例中由於設置了肘節夾鉗128c,這可以放倒上臂128a讓整體高度降至170cm以內。然而,圖2與圖3僅是範例,本揭露並不限制訓練平台中各個元件的尺寸。
以下將說明關於虛擬實境的各種技術手段。首先,在一些實施例中是要模擬工廠內的環境,因此可以採用360度雷射掃描儀在工廠內移動進行掃描,由於工廠內為開放式環境,可能無法掃瞄出準確的深度,因此可以搭配一個360度環景相機隨車跟拍。環景相機與掃描儀所取得的影像與點雲等資料可經過縫合拼接、輪廓萃取、以網格
重塑三維物件等等,再經過各種物理渲染模擬表面材質以後可以完成虛擬環境。然而,本揭露並不限制虛擬環境如何建置,在一些實施例中也可以從任意的資料庫取得。
接下來說明行車動態方程式,用以計算出模擬車具的加速度與速度,此方程式如以下數學式1所示。
其中M為車具加上使用者的重量,a為加速度,F t 為車具產生的力,F f 為車具與地面之間的磨擦力,F a 為車具所面臨的風阻力,F b 為剎車力。T為車具所產生的轉矩,r為車具的輪胎半徑,g為重力加速度,μ r 為摩擦力系數。C d 與“21.15”都是風阻係數。A為車具與使用者的迎風截面積。v(t-1)為車具在時間(t-1)的速度。I(t)為油門值,k i 為轉矩系數,油門值與轉矩(T)以tanh函數模擬來計算轉矩T,“213”是常數。根據牛頓運動第二定律可以計算出加速度a,經過積分以後可以得到速度v(t),也稱為行駛速度。如果再把速度積分則可以得到距離。
在轉彎時,運動控制模組122擷取方向控制器114的旋轉角度θ h ,此旋轉角度也稱為行駛方向,定義為
龍頭指向方向與車具正前方之間的夾角,正值代表右轉,負值代表左轉。根據以下數學式2可將速度劃分為前進分量v y 與左右分量v x 。將速度積分以後如數學式3所示可以得到前進位移P y (t)以及左右位移P x (t)。
在一些實施例中,運動控制模組122還可以控制擺動平台121以調整俯仰角(pitch)以及翻滾(roll)角。俯仰角的控制如以下數學式4所示,翻滾角則如數學式5所示。
[數學式5]roll=sign(Handle)|v Roll=2 ,v>0
在數學式4中,V pitch 是俯仰角的角速度,Gun為油門值,Brake是剎車值,v為當下的行駛速度。換言之,當油門值為0時,以角速度等於10調整俯仰角至0;當剎車值大於0且行駛速度小於等於30時,以角速度等於10
調整俯仰角至0;當剎車值大於70且行駛速度大於30時,以角速度等於50調整俯仰角至-1,造成前傾的體感;當油門值大於0時,以角速度等於10調整俯仰角至3,造成後仰的體感。在數學式5中,Handle代表龍頭方向(車具方向),sign( )用以取得正負號(輸出為+1或是-1),V Roll 為翻滾角的角速度。換言之,當速度大於0時,以角速度等於2調整翻滾角至+1(向右)或是-1(向左)。
在一些實施例中,運動控制模組122還可以模擬經過鐵軌的顛簸(Jolt)還有撞擊(Hit),分別如以下數學式6與數學式7所示。
[數學式6]Jolt:=pitch=sv pitch -1→sv pitch |v Pitch=100
在數學式6中,sv pitch 為當下的俯仰角,當遇到顛簸時,擺動平台121以角速度等於100向前擺動至角度(sv pitch -1)然後再瞬間拉回原本角度(sv pitch )。對於撞擊,由於電腦系統知道模擬車具與其他物件在虛擬環境中的位置,因此可以判斷模擬車具從哪個方向被撞擊。當從前方或左方撞擊時,數值α設定為1;當從後方或是右方撞擊時,數值α設定為-1。藉由數值α的設定,當被撞擊時,運動平台121會朝相反方向移動一小角度再瞬間拉回一大角度,營造瞬間的晃動感。換言之,當虛擬車具在第一方向發生撞
擊時,電腦系統140透過運動控制器122控制擺動平台121,使得車具110的俯仰角先朝向第二方向移動再朝向第一方向移動,其中第二方向相反於第一方向。第二方向可以是前方、後方、左方及右方,而第一方向則分別是後方、前方、右方及左方。
在虛擬環境中包含了各種場景,例如單一車道、十字路口、平交道、路面積水、等待行人、保持安全距離、道路施工、以及大車右轉等等,這些場景供駕駛者養成防禦性駕駛觀念。電腦系統可以透過演算法來偵測行車狀況並且判斷是否符合訓練目的。舉例來說,模擬車具行徑路口時可在停止線上架設不可見的光柵,判斷模擬車具的輪子是否壓線,以及是否觸發闖紅燈遭大車側向撞擊事件;模擬車具行徑路口時,可透過虛擬實境顯示器130上的眼動儀或是陀螺儀判斷使用者是否轉頭或捕捉視線;大車右轉則是顯示大車的內輪軌跡提醒並偵測使用者是否過於靠近;行進車道則是判斷虛擬車具是否駛於正確車道。在一些實施例中,行進車道的判斷必須要先偵測模擬車具的行進方向,有些路段的路線並非筆直,終點與起點之間存在蜿蜒道路,因此可先計算虛擬車具與下一個路口之間的距離,例如為歐式距離,接著計算此距離相對於時間的微分,如果微分大於0表示使用者正遠離下一個路口,若小於0則是靠近路口。根據模擬車具是否遠離下一個路口可以判斷模擬車具是否遵循目前道路的道路方向或是逆向。
圖4至圖6是根據一實施例繪示虛擬環境中的範
例畫面。在一些實施例中,電腦系統140可以設定虛擬環境中的各種天候,例如白天、夜晚、雨天等。電腦系統140也可以切換使用者的視角,例如第一人稱視角(如圖4所示)或是第三人稱視角(如圖5所示),這種視角提供給其他學員觀看學習。訓練過程中會觸發上述的情境給駕駛者互動練習,也可以創造歷史事件給駕駛者親身體驗危機感,例如圖6中發生大車從左側撞擊。訓練結束後將透過合適的介面總結學習成績與違規事項,若是訓練過程中不幸違規造成重大事故,除了在當下有撞擊體感以外,也有畫面供使用者警惕。透過這樣的情境設計,讓駕駛者與其他學員從多視角觀察反省。
在使用虛擬實境顯示器130時,有部分使用者會出現暈眩的症狀,在此提供幾個技術手段來減輕暈眩的情形。造成數位暈眩的原因包含虛擬環境與過往經驗不協調,虛擬畫面變化以及個人生理因素等。虛擬畫面常因為過於逼真導致消耗大量的運算造成畫面卡頓,因此可以將顯示的物件模糊化或是果凍化,降低運算量,另外在物件光照的模擬方面也可以使用先行模擬代替及時運算,這些手段雖然會降低物件的擬真度,但不影響防禦性駕駛的訓練。在一些實施例中,為了降低使用者眼睛的負擔,可以使用自動對焦,也就是讓遠景模糊並讓近景清晰的技術,這也可以降低遠景的運算量。然而,如圖5所示,虛擬環境中的路面標記510通常橫跨了近景與遠景,在上述自動對焦的技術中可能會導致不斷在模糊與清晰之間切換,這產生
鋸齒狀閃爍反而增加人眼負擔。因此,在此實施例中可以將路面標記510切割為多個區塊,這些區塊獨自模糊化,當區塊與虛擬車具之間的距離大於一臨界值時則模糊化此區塊,如果區塊與虛擬車具之間的距離小於等於臨界值則清晰顯示,如此一來可以降低運算量也可以減少暈眩。
為了讓使用者有視覺上的流暢感,虛擬實境顯示器130需要較高的畫面更新率(例如每秒50張畫面),但運動控制模組122的更新率可能不同,通常較低(例如每秒5次)。在一些實施例中,虛擬實境顯示器130的畫面更新週期小於運動控制模組122的控制更新週期,不同步的更新週期會導致畫面卡頓或控制不協調感,造成暈眩,在此提出擬和同步的手段來解決更新週期不相同的問題。在此假設畫面更新週期為△t v ,而控制更新週期為△t R ,兩者之間的關係為△t R =n△t v ,其中n為正整數。在此t 0表示上次運動控制模組122更新的時間(亦稱第一時間),將第一時間t 0加上控制更新週期△t R 可以得到第二時間t 0+△t R ,這是下次運動控制模組122更新的時間。電腦系統140可以透過運動控制模組122取得車具110的油門值與車具方向,透過上述數學式1~3可以計算虛擬車具在第一時間的行駛速度與第二時間的行駛速度(表示為V ref ,亦稱目標行駛速度),也就是說模擬車具到第二時間時必須加速到V ref ,由於從第一時間到第二時間之間包含了n次的畫面更新,在此每次更新畫面時必須平滑地更新行駛速度才不會造成暈眩。具體來說,可以將目標行駛速度V ref 、一個現在時間t、第一時間t 0、
畫面更新週期△t v 代入一個連續可微分函數以計算出虛擬車具在現在時間t的行駛速度,根據此行駛速度更新虛擬實境顯示器130所顯示的虛擬畫面可以降低暈眩感。在一些實施例中,上述的連續可微分函數如以下數學式8所示。
其中σ為一常數,代表衰退率,可選擇任意合適的實數。數學式8中計算的是速度V(t-t 0),只要經過位移便可以得到現在時間的速度V(t)。
請參照圖1,由於車具110設置在擺動平台121上,車具110並不會有左右傾倒的情形,這與實際上使用者的經驗不相同,使用者容易在起步時根據過往經驗為了補償平衡感而頻繁轉動龍頭,造成畫面過度旋轉而不適。請參照圖1,車具110的前輪116與擺動平台121之間缺乏摩擦力,這也會增加不協調感。根據這些理由,在此實施例中在前輪116的左右兩側設置了彈力繩118,彈力繩118的一端固定在前輪116,另一側則固定在訓練平台任意合適的位置。當方向控制器114旋轉時,彈力繩118會產生相反方向的拉力來模擬與地面的摩擦力。
在一些實施例中,電腦系統140也可以在虛擬畫面中顯示一個空間參考物件,例如圖7中的空間參考物件710,此空間參考物件710在虛擬環境中的位置維持不變,使用者可以注視這樣的空間參考物件710,讓使用者生理上不會喪失空間感,可以減少暈眩感。
在一些實施例中,電腦系統140還可以儲存所顯示的虛擬畫面或是任意其他視角的虛擬畫面,一段時間內的虛擬畫面形成影片儲存在資料庫中。電腦系統140也可以在資料庫中記錄各種情境(包含違規事件)的時間點。當有需要的時候,可以透過電腦系統140回放任意時間點所對應的影片,也可以提供播放、快慢轉、時間跳躍、切換視角等功能。
圖8是根據一實施例繪示防禦性駕駛的訓練方法的流程圖。請參照圖8,此方法適用於上述的訓練系統,使用此方法可以降低暈眩感。在步驟801中,透過運動控制器122取得油門112的油門值以及方向控制器114的車具方向。在步驟802,建立虛擬環境,並且提供模擬車具在虛擬環境的虛擬畫面給虛擬實境顯示器130。在步驟803,將上次運動控制模組122更新的第一時間加上控制更新週期以取得第二時間,根據油門值與車具方向計算虛擬車具在第二時間的目標行駛速度。在步驟804,將目標行駛速度、現在時間、第一時間、畫面更新週期代入連續可微分函數以計算出虛擬車具在現在時間的行駛速度,藉此更新傳送給虛擬實境顯示器130的虛擬畫面。然而,圖8中各步驟已詳細說明如上,在此便不再贅述。值得注意的是,圖8中各步驟可以實作為多個程式碼或是電路,本發明並不在此限。此外,圖8的方法可以搭配以上實施例使用,也可以單獨使用。換言之,圖8的各步驟之間也可以加入其他的步驟。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:訓練系統
110:車具
112:油門
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116:前輪
118:彈力繩
120:訓練平台
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140:電腦系統
Claims (10)
- 一種防禦性駕駛的訓練系統,包括: 一訓練平台,該訓練平台包括一擺動平台與一運動控制模組,該擺動平台受控於該運動控制模組,該運動控制模組具有一控制更新週期; 一車具,用以設置在該擺動平台上,該車具包括一油門以及一方向控制器,該運動控制器取得該油門的一油門值以及該方向控制器的一車具方向; 一虛擬實境顯示器,具有一畫面更新週期,其中該畫面更新週期小於該運動控制週期;以及 一電腦系統,用以建立一虛擬環境,並且提供一模擬車具在該虛擬環境的虛擬畫面給該虛擬實境顯示器, 其中該電腦系統透過該運動控制模組取得該油門值與該車具方向,將上次該運動控制模組更新的第一時間加上該控制更新週期以取得第二時間,根據該油門值與該車具方向計算該虛擬車具在該第二時間的目標行駛速度,並將該目標行駛速度、一現在時間、該第一時間、該畫面更新週期代入一連續可微分函數以計算出在該虛擬車具在該現在時間的行駛速度,藉此更新該虛擬實境顯示器所顯示的該虛擬畫面。
- 如請求項1所述之訓練系統,其中該電腦系統根據以下數學式1計算出在該虛擬車具在該現在時間的目標行駛速度: [數學式1] 其中 為該第一時間, 為該畫面更新週期, 為該現在時間, 為該目標行駛速度, 為一常數。
- 如請求項1所述之訓練系統,其中該訓練平台還包括: 多個支架,每一該些支架包含一上臂與一直立柱,該上臂與該直立柱之間形成一角度,該角度小於180度,並且該上臂與該直立柱之間設置一肘節夾鉗;以及 多個通訊裝置,分別設置於該些上臂,該些通訊裝置用以與該虛擬實境顯示器進行通訊。
- 如請求項1所述之訓練系統,其中該電腦系統還用以在該虛擬畫面中顯示一空間參考物件,該空間參考物件在該虛擬環境中的位置維持不變。
- 如請求項1所述之訓練系統,其中該電腦系統將該虛擬環境中的一路面標誌切割為多個區塊,當該些區塊的其中之一與該虛擬車具之間的距離大於一臨界值時,模糊化該些區塊的該其中之一。
- 如請求項1所述之訓練系統,其中該車具包含一前輪,該前輪受控於該方向控制器,該訓練平台還包括: 彈力繩,該彈力繩的一端固定在該前輪。
- 如請求項1所述之訓練系統,其中該電腦系統還用以儲存一段時間內該虛擬畫面以形成一影片,並且將一情境的時間點紀錄於一資料庫, 其中該電腦系統還用以回放該時間點所對應的該影片。
- 如請求項1所述之訓練系統,其中該電腦系統還用以計算該虛擬車具與一路口之間的距離,計算該距離相對於時間的微分,藉此判斷該虛擬車具是否遵循一道路方向。
- 如請求項1所述之訓練系統,其中該電腦系統還用以判斷該虛擬車具是否發生撞擊, 其中當該虛擬車具在第一方向發生撞擊時,該電腦系統透過該運動控制器控制該擺動平台,使得該車具的俯仰角先朝向第二方向移動再朝向該第一方向移動,該第二方向相反於該第一方向。
- 一種防禦性駕駛的訓練方法,適用於一訓練系統,其中該訓練系統包括一訓練平台、一車具與一虛擬實境顯示器,該訓練平台包括一擺動平台與一運動控制模組,該擺動平台受控於該運動控制模組,該運動控制模組具有一控制更新週期,該車具設置在該擺動平台上,該車具包括一油門以及一方向控制器,該訓練方法包括: 透過該運動控制器取得該油門的一油門值以及該方向控制器的一車具方向; 建立一虛擬環境,並且提供一模擬車具在該虛擬環境的虛擬畫面給該虛擬實境顯示器,該虛擬實境顯示器具有一畫面更新週期,其中該畫面更新週期小於該運動控制週期; 將上次該運動控制模組更新的第一時間加上該控制更新週期以取得第二時間,根據該油門值與該車具方向計算該虛擬車具在該第二時間的目標行駛速度;以及 將該目標行駛速度、一現在時間、該第一時間、該畫面更新週期代入一連續可微分函數以計算出在該虛擬車具在該現在時間的行駛速度,藉此更新傳送給該虛擬實境顯示器的該虛擬畫面。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200638298A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-01 | Chung Shan Inst Of Science | Vehicle control training system and its method |
US20130095453A1 (en) * | 2011-05-10 | 2013-04-18 | Thomas Byrne | Apparatus for Teaching Defensive Driving |
CN105788401B (zh) * | 2016-04-20 | 2018-09-28 | 公安部交通管理科学研究所 | 基于实车体的防御性驾驶模拟体验训练系统 |
US20180286268A1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | Wichita State University | Virtual reality driver training and assessment system |
CN109102734A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-12-28 | 北京精英智通科技股份有限公司 | 模拟驾驶训练系统及方法 |
JP2019086741A (ja) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | 株式会社アイロック | 四輪自動車の自動ブレーキ模擬体験装置 |
TWM613762U (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-21 | 梁郁哲 | 虛擬實境駕駛訓練系統 |
US20220011854A1 (en) * | 2018-11-23 | 2022-01-13 | 3D Interactive Co., Ltd. | Motion sickness reduction method and apparatus for vr motion platform |
CN111798717B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-05-03 | 福建百信信息技术有限公司 | 一种支持vr驾驶培训的电动车控制系统和方法 |
-
2022
- 2022-06-13 TW TW111121866A patent/TWI817553B/zh active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200638298A (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-01 | Chung Shan Inst Of Science | Vehicle control training system and its method |
US20130095453A1 (en) * | 2011-05-10 | 2013-04-18 | Thomas Byrne | Apparatus for Teaching Defensive Driving |
CN105788401B (zh) * | 2016-04-20 | 2018-09-28 | 公安部交通管理科学研究所 | 基于实车体的防御性驾驶模拟体验训练系统 |
US20180286268A1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-10-04 | Wichita State University | Virtual reality driver training and assessment system |
JP2019086741A (ja) * | 2017-11-10 | 2019-06-06 | 株式会社アイロック | 四輪自動車の自動ブレーキ模擬体験装置 |
CN109102734A (zh) * | 2018-09-04 | 2018-12-28 | 北京精英智通科技股份有限公司 | 模拟驾驶训练系统及方法 |
US20220011854A1 (en) * | 2018-11-23 | 2022-01-13 | 3D Interactive Co., Ltd. | Motion sickness reduction method and apparatus for vr motion platform |
CN111798717B (zh) * | 2020-07-03 | 2022-05-03 | 福建百信信息技术有限公司 | 一种支持vr驾驶培训的电动车控制系统和方法 |
TWM613762U (zh) * | 2021-03-29 | 2021-06-21 | 梁郁哲 | 虛擬實境駕駛訓練系統 |
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Publication number | Publication date |
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