VR汽车安全驾驶与紧急避险训练系统，VR汽车模拟器
2023-02-11 20:10VR汽车安全驾驶与紧急避险训练系统
一、概述
虚拟现实技术（Virtual Reality）是一种利用计算机软硬件系统仿真虚拟三维环境，通过多种传感器或多媒体影音设备使操作用户进入该仿真环境，对参与者直接施加视觉、听觉和触觉等感受，最终实现人与虚拟环境自然交互的计算机人机接口技术，其基本特征是沉浸、交互和想象。由于虚拟现实技术可为用户提供逼真、自然、直观、交互性强的计算机接口界面，因此该技术一经问世，已被广泛应用在军事、航天、医学、教育等行业。
二、项目建设目的
本实训项目提出将“虚拟现实技术”应用于汽车安全驾驶与紧急避险训练，通过模拟真实、安全的训练场景，可有效培养驾驶员的驾驶技能和应急处置能力，提高其预判能力、应变能力、心理素质和安全行车意识，可有效提升单位训练操管水平。
（一）全新学习实训场景
虚拟现实技术可以按照虚拟的环境下 1:1 还原构建相关场景，使驾驶员能进行相应场景的体验和训练。虚拟现实技术为学习者提供了现实中难以模拟的学习场景，构造出沉浸性、交互性都将优于传统教学方式的新型教学环境。
（二）突破传统实训方式
运用虚拟现实技术，突破传统训练的限制，使驾驶员可以根据自己的学习需求，在自己方便的时间通过虚拟现实设备选择适合的学习训练内容，按照适合于自己的方式和速度进行学习。这种探索性的学习模拟训练有利于激发创造性思维，提高学习者的动力。虚拟实训环境大大增加了实训时间和内容，减少了实训环节中的危险性。
（三）节约有限实训资源
虚拟环境构建实训场景和操作过程，使大多数课程可以在虚拟实验室中进行，大多数的技能可以在虚拟场景中进行训练，减少了实训的物资损耗，从而有效节约实训成本。
三、配置及功能
硬件按照1:1真实比例还原东风EQ1118G卡车主驾驶位（含座椅、方向盘、喇叭、灯光控制器、雨刮控制器、档位、手刹、油门、刹车、离合、安全带，并且能在相应场景座椅能通过倾斜、抖动等功能进行真实反馈），软件按照1:1真实比例还原实训场景，带给操作者极高的沉浸感。
以VR头戴式眼镜为载体，通过定位追踪器定位使用者的手部位置，通过驾驶位与虚拟场景中的物体进行交互以模拟真实的操作，学员带上头显即可进行视觉体验，配合驾驶位的触觉感受、动感平台的反馈运动及3D环绕立体声，可以真实的模拟现场的感觉。场景使用真实的物理引擎，具有重力、摩擦力、惯性，可以模拟车辆行驶、失控等各项场景，逼真的模拟场景和深切的操作感受可以让学生的学习达到事半功倍的效果。
系统可以对训练人员以语音形式、视觉提示和文字总结三种方式进行指导，对学员的驾驶技巧、反应速度和处置情况进行评分总结，使学员能了解自身能力素质水平。
四、硬件需求清单
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序号 |
产品名称 |
单位 |
数量 |
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1 |
虚拟现实头盔 |
套 |
1 |
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2 |
VR 适配信息综合处理机 |
套 |
1 |
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3 |
VR 适配显示器 |
台 |
1 |
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4 |
屏体线材及配件 |
套 |
1 |
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5 |
网络交换机 |
台 |
1 |
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6 |
音响设备 |
套 |
1 |
|
7 |
1:1还原东风卡车主驾驶位 |
套 |
1 |
|
8 |
机柜 |
个 |
1 |
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9 |
UPS电源（≥2400W） |
个 |
1 |
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10 |
综合布线 |
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若干 |
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11 |
其他必要设备 |
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五、虚拟场景需求
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序号 |
分类 |
具体场景 |
处理措施 |
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基本行驶场景需求 |
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1 |
路况 |
模拟公路行驶场景，包含视野不佳的道路、连续急弯山路、长隧道、红绿灯路口、上下陡坡、泥泞湿滑路面、凹凸不平路面等道路 |
训练人员根据实际情况操作车辆,包含正确控制方向、车速正确使用喇叭、雨刮、灯光等 |
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2 |
天气 |
模拟不同天气场景，包括刺眼阳光、雨雪天、大雾天、黑夜等场景 |
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3 |
操作不当 |
当训练人员操作不当如拉手刹行驶、挂挡点火启动、减速不当、猛打方向盘时可模拟车辆抖动、熄火、失控等情况 |
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紧急情况场景设想 |
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1 |
车灯故障 |
在隧道、夜间、雨雪天、大雾天等场景行车时单侧或双侧车灯故障，出现忽明忽暗或无法提供照明等情况 |
打开双闪，低速行驶至安全开阔路段并靠边停车 |
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2 |
刹车失灵 |
车辆在高速行驶时出现刹车失灵，无法正常制动 |
打开双闪并鸣笛示警，紧握方向盘，降低档位，车速减慢后缓放手刹制动 |
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3 |
爆胎 |
车辆行驶中突发爆胎，方向失控，若训练人员处置不当如急刹、不紧握方向盘将导致车辆甩尾或侧翻（爆炸轮胎不同时，车辆失控情景不同） |
双手立刻紧握方向盘控制方向，缓慢减速直至靠边停车 |
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4 |
转向失控 |
行车过程中，车辆转向机构故障，控制方向困难 |
降低车速并缓慢制动 |
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5 |
汽车自燃 |
车辆行驶中出现自燃 |
打开双闪并鸣笛示警，靠边停车 |
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6 |
雨刮器故障 |
雨雪天雨刮器故障，训练人员视野受限 |
打开双闪并鸣笛示警，靠边停车 |
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7 |
极端恶劣雨雪天气 |
道路能见度极低，训练人员视野严重受限 |
打开打开双闪和雨刮器并鸣笛示警，根据视野能见度选择低速行驶或靠边停车 |
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8 |
狭窄路段会车 |
视野不佳的狭窄路段突遇来车会车，存在撞车危险 |
通过视野不佳的路段时应减速行驶并鸣笛示警，突遇来车时快速制动，缓慢会车通过 |
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9 |
紧急避让 |
路边行人、动物突然奔跑进入车道 |
要求训练人员密切注意道路情况，迅速察觉危险并根据路况选择紧急制动或避让 |
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10 |
视野盲区突然出现行人、车辆 |
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11 |
高速行驶中前车抛物 |
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12 |
其他车辆强行别车、超车、突然变道或掉头，阻碍训练人员正常行驶 |
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13 |
其他车辆醉酒驾驶、疲劳驾驶导致路况危险 |
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14 |
通过路口时其他车辆突然冲出 |
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15 |
高速行驶中前车突然减速 |
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16 |
前方突然发生交通事故、山体滑坡、行驶道路中出现积水深坑或障碍物 |
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基本行驶场景和紧急情况应能多样组合 |
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六、技术要求
实训仿真车型：东风EQ1118G
1.硬件性能指标
（1）主机硬盘容量≥8T；读取速度≥3400MB/s，容量≥500G；
（2）主机CPU：Intel i7-10700F同等或更高配置，频率≥4.8ghz，核心≥8核心，线程≥16线程；
（3）主机GPU：NVIDIA GTX1660Super同等或更高配置；显存位宽≥256-bit，显存频率≥14GBPS，显存类型GDDR6,显存容量≥8G；
（4）PC显示器：24英寸；
（5）主机RAM：≥16G；≥16GB 频速≥3200 类型288-Pin DDR4 SDRAM；
（6）主机操作系统：Windows7或更高配置；
（7）VR头盔分辨率≥2880×1600；
（8）VR头盔刷新率：≥90Hz；
（9）VR头盔视角广度：110°；
（10）VR头盔数据传输方式：有线或无线；
（11）VR适配显示器屏幕尺寸：82-85英寸；
（12）VR适配显示器屏幕分辨率：3840x2160或以上；
（13）VR适配显示器支持接口：USB、HDMI、DP；
（14）VR适配显示器屏幕比例：16:9。
2.软件性能指标
（1）交互系统信息处理延迟：≤10ms；
（2）系统分辨率：自适应；
（3）系统交互方式：手势追踪、传感器
（4）模型贴图尺寸：≥1024×1024；
（5）模型产品形式：*.max、*.fbx；
（6）模型面数：≤50万面；
（7）视频分辨率：≥1920×1080；
（8）图片格式：*.tif、*.tga、*.png、*.jpg；
（9）图片分辨率：＞90dpi；
（10）交互模式：正常驾驶体验/随机紧急场景/选择指定场景；
（11）UI交互形式：点击触发、配有文字、语音、动画；
（12）提示信息：高亮光标、触发动画、文字信息和语音；
（13）软件交互节点数：≥100个交互节点。
3.数据安全指标
（1）采用RAID5数据冗余策略；
（2）系统对病毒木马等自动进行查杀处理；
（3）软件利用异常处理，抛出异常，使错误转移；
（4）数据定期备份。
4.环境适应性指标
（1）工作温度：-10℃-40℃；
（2）工作湿度：10%-90%；
（3）存放温度：-15℃-50℃；
（4）存放湿度：不低于75%（25℃）。