VR汽車(chē)安全駕駛與緊急避險訓練系統_VR汽車(chē)駕駛模擬器

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VR汽車(chē)安全駕駛與緊急避險訓練系統

一、概述
虛擬現實(shí)技術(shù)（Virtual Reality）是一種利用計算機軟硬件系統仿真虛擬三維環(huán)境，通過(guò)多種傳感器或多媒體影音設備使操作用戶(hù)進(jìn)入該仿真環(huán)境，對參與者直接施加視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等感受，最終實(shí)現人與虛擬環(huán)境自然交互的計算機人機接口技術(shù)，其基本特征是沉浸、交互和想象。由于虛擬現實(shí)技術(shù)可為用戶(hù)提供逼真、自然、直觀(guān)、交互性強的計算機接口界面，因此該技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，已被廣泛應用在軍事、航天、醫學(xué)、教育等行業(yè)。

二、項目建設目的
本實(shí)訓項目提出將“虛擬現實(shí)技術(shù)”應用于汽車(chē)安全駕駛與緊急避險訓練，通過(guò)模擬真實(shí)、安全的訓練場(chǎng)景，可有效培養駕駛員的駕駛技能和應急處置能力，提高其預判能力、應變能力、心理素質(zhì)和安全行車(chē)意識，可有效提升單位訓練操管水平。
（一）全新學(xué)習實(shí)訓場(chǎng)景
虛擬現實(shí)技術(shù)可以按照虛擬的環(huán)境下 1:1 還原構建相關(guān)場(chǎng)景，使駕駛員能進(jìn)行相應場(chǎng)景的體驗和訓練。虛擬現實(shí)技術(shù)為學(xué)習者提供了現實(shí)中難以模擬的學(xué)習場(chǎng)景，構造出沉浸性、交互性都將優(yōu)于傳統教學(xué)方式的新型教學(xué)環(huán)境。
（二）突破傳統實(shí)訓方式
運用虛擬現實(shí)技術(shù)，突破傳統訓練的限制，使駕駛員可以根據自己的學(xué)習需求，在自己方便的時(shí)間通過(guò)虛擬現實(shí)設備選擇適合的學(xué)習訓練內容，按照適合于自己的方式和速度進(jìn)行學(xué)習。這種探索性的學(xué)習模擬訓練有利于激發(fā)創(chuàng )造性思維，提高學(xué)習者的動(dòng)力。虛擬實(shí)訓環(huán)境大大增加了實(shí)訓時(shí)間和內容，減少了實(shí)訓環(huán)節中的危險性。
（三）節約有限實(shí)訓資源
虛擬環(huán)境構建實(shí)訓場(chǎng)景和操作過(guò)程，使大多數課程可以在虛擬實(shí)驗室中進(jìn)行，大多數的技能可以在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行訓練，減少了實(shí)訓的物資損耗，從而有效節約實(shí)訓成本。
三、配置及功能
硬件按照1:1真實(shí)比例還原東風(fēng)EQ1118G卡車(chē)主駕駛位（含座椅、方向盤(pán)、喇叭、燈光控制器、雨刮控制器、檔位、手剎、油門(mén)、剎車(chē)、離合、安全帶，并且能在相應場(chǎng)景座椅能通過(guò)傾斜、抖動(dòng)等功能進(jìn)行真實(shí)反饋），軟件按照1:1真實(shí)比例還原實(shí)訓場(chǎng)景，帶給操作者極高的沉浸感。
以VR頭戴式眼鏡為載體，通過(guò)定位追蹤器定位使用者的手部位置，通過(guò)駕駛位與虛擬場(chǎng)景中的物體進(jìn)行交互以模擬真實(shí)的操作，學(xué)員帶上頭顯即可進(jìn)行視覺(jué)體驗，配合駕駛位的觸覺(jué)感受、動(dòng)感平臺的反饋運動(dòng)及3D環(huán)繞立體聲，可以真實(shí)的模擬現場(chǎng)的感覺(jué)。場(chǎng)景使用真實(shí)的物理引擎，具有重力、摩擦力、慣性，可以模擬車(chē)輛行駛、失控等各項場(chǎng)景，逼真的模擬場(chǎng)景和深切的操作感受可以讓學(xué)生的學(xué)習達到事半功倍的效果。
系統可以對訓練人員以語(yǔ)音形式、視覺(jué)提示和文字總結三種方式進(jìn)行指導，對學(xué)員的駕駛技巧、反應速度和處置情況進(jìn)行評分總結，使學(xué)員能了解自身能力素質(zhì)水平。

四、硬件需求清單

序號	產(chǎn)品名稱(chēng)	單位	數量
1	虛擬現實(shí)頭盔	套	1
2	VR 適配信息綜合處理機	套	1
3	VR 適配顯示器	臺	1
4	屏體線(xiàn)材及配件	套	1
5	網(wǎng)絡(luò )交換機	臺	1
6	音響設備	套	1
7	1:1還原東風(fēng)卡車(chē)主駕駛位	套	1
8	機柜	個(gè)	1
9	UPS電源（≥2400W）	個(gè)	1
10	綜合布線(xiàn)		若干
11	其他必要設備

五、虛擬場(chǎng)景需求

序號	分類(lèi)	具體場(chǎng)景	處理措施
基本行駛場(chǎng)景需求
1	路況	模擬公路行駛場(chǎng)景，包含視野不佳的道路、連續急彎山路、長(cháng)隧道、紅綠燈路口、上下陡坡、泥濘濕滑路面、凹凸不平路面等道路	訓練人員根據實(shí)際情況操作車(chē)輛,包含正確控制方向、車(chē)速正確使用喇叭、雨刮、燈光等
2	天氣	模擬不同天氣場(chǎng)景，包括刺眼陽(yáng)光、雨雪天、大霧天、黑夜等場(chǎng)景	訓練人員根據實(shí)際情況操作車(chē)輛,包含正確控制方向、車(chē)速正確使用喇叭、雨刮、燈光等
3	操作不當	當訓練人員操作不當如拉手剎行駛、掛擋點(diǎn)火啟動(dòng)、減速不當、猛打方向盤(pán)時(shí)可模擬車(chē)輛抖動(dòng)、熄火、失控等情況
緊急情況場(chǎng)景設想
1	車(chē)燈故障	在隧道、夜間、雨雪天、大霧天等場(chǎng)景行車(chē)時(shí)單側或雙側車(chē)燈故障，出現忽明忽暗或無(wú)法提供照明等情況	打開(kāi)雙閃，低速行駛至安全開(kāi)闊路段并靠邊停車(chē)
2	剎車(chē)失靈	車(chē)輛在高速行駛時(shí)出現剎車(chē)失靈，無(wú)法正常制動(dòng)	打開(kāi)雙閃并鳴笛示警，緊握方向盤(pán)，降低檔位，車(chē)速減慢后緩放手剎制動(dòng)
3	爆胎	車(chē)輛行駛中突發(fā)爆胎，方向失控，若訓練人員處置不當如急剎、不緊握方向盤(pán)將導致車(chē)輛甩尾或側翻（爆炸輪胎不同時(shí)，車(chē)輛失控情景不同）	雙手立刻緊握方向盤(pán)控制方向，緩慢減速直至靠邊停車(chē)
4	轉向失控	行車(chē)過(guò)程中，車(chē)輛轉向機構故障，控制方向困難	降低車(chē)速并緩慢制動(dòng)
5	汽車(chē)自燃	車(chē)輛行駛中出現自燃	打開(kāi)雙閃并鳴笛示警，靠邊停車(chē)
6	雨刮器故障	雨雪天雨刮器故障，訓練人員視野受限	打開(kāi)雙閃并鳴笛示警，靠邊停車(chē)
7	極端惡劣雨雪天氣	道路能見(jiàn)度極低，訓練人員視野嚴重受限	打開(kāi)打開(kāi)雙閃和雨刮器并鳴笛示警，根據視野能見(jiàn)度選擇低速行駛或靠邊停車(chē)
8	狹窄路段會(huì )車(chē)	視野不佳的狹窄路段突遇來(lái)車(chē)會(huì )車(chē)，存在撞車(chē)危險	通過(guò)視野不佳的路段時(shí)應減速行駛并鳴笛示警，突遇來(lái)車(chē)時(shí)快速制動(dòng)，緩慢會(huì )車(chē)通過(guò)
9	緊急避讓	路邊行人、動(dòng)物突然奔跑進(jìn)入車(chē)道	要求訓練人員密切注意道路情況，迅速察覺(jué)危險并根據路況選擇緊急制動(dòng)或避讓
10		視野盲區突然出現行人、車(chē)輛
11		高速行駛中前車(chē)拋物
12		其他車(chē)輛強行別車(chē)、超車(chē)、突然變道或掉頭，阻礙訓練人員正常行駛
13		其他車(chē)輛醉酒駕駛、疲勞駕駛導致路況危險
14		通過(guò)路口時(shí)其他車(chē)輛突然沖出
15		高速行駛中前車(chē)突然減速
16		前方突然發(fā)生交通事故、山體滑坡、行駛道路中出現積水深坑或障礙物
基本行駛場(chǎng)景和緊急情況應能多樣組合

六、技術(shù)要求
實(shí)訓仿真車(chē)型：東風(fēng)EQ1118G
1.硬件性能指標
（1）主機硬盤(pán)容量≥8T；讀取速度≥3400MB/s，容量≥500G；
（2）主機CPU：Intel i7-10700F同等或更高配置，頻率≥4.8ghz，核心≥8核心，線(xiàn)程≥16線(xiàn)程；
（3）主機GPU：NVIDIA GTX1660Super同等或更高配置；顯存位寬≥256-bit，顯存頻率≥14GBPS，顯存類(lèi)型GDDR6,顯存容量≥8G；
（4）PC顯示器：24英寸；
（5）主機RAM：≥16G；≥16GB 頻速≥3200 類(lèi)型288-Pin DDR4 SDRAM；
（6）主機操作系統：Windows7或更高配置；
（7）VR頭盔分辨率≥2880×1600；
（8）VR頭盔刷新率：≥90Hz；
（9）VR頭盔視角廣度：110°；
（10）VR頭盔數據傳輸方式：有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)；
（11）VR適配顯示器屏幕尺寸：82-85英寸；
（12）VR適配顯示器屏幕分辨率：3840x2160或以上；
（13）VR適配顯示器支持接口：USB、HDMI、DP；
（14）VR適配顯示器屏幕比例：16:9。
2.軟件性能指標
（1）交互系統信息處理延遲：≤10ms；
（2）系統分辨率：自適應；
（3）系統交互方式：手勢追蹤、傳感器
（4）模型貼圖尺寸：≥1024×1024；
（5）模型產(chǎn)品形式：*.max、*.fbx；
（6）模型面數：≤50萬(wàn)面；
（7）視頻分辨率：≥1920×1080；
（8）圖片格式：*.tif、*.tga、*.png、*.jpg；
（9）圖片分辨率：＞90dpi；
（10）交互模式：正常駕駛體驗/隨機緊急場(chǎng)景/選擇指定場(chǎng)景；
（11）UI交互形式：點(diǎn)擊觸發(fā)、配有文字、語(yǔ)音、動(dòng)畫(huà)；
（12）提示信息：高亮光標、觸發(fā)動(dòng)畫(huà)、文字信息和語(yǔ)音；
（13）軟件交互節點(diǎn)數：≥100個(gè)交互節點(diǎn)。
3.數據安全指標
（1）采用RAID5數據冗余策略；
（2）系統對病毒木馬等自動(dòng)進(jìn)行查殺處理；
（3）軟件利用異常處理，拋出異常，使錯誤轉移；
（4）數據定期備份。
4.環(huán)境適應性指標
（1）工作溫度：-10℃-40℃；
（2）工作濕度：10%-90%；
（3）存放溫度：-15℃-50℃；
（4）存放濕度：不低于75%（25℃）。

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