韋永龍

廣西經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術學院 智能與信息工程學院，廣西南寧，530021

0 引言

隨著人們對汽車安全保障要求的提高，汽車自動駕駛技術逐漸得到關注和使用。自動駕駛協(xié)助系統(tǒng)可以幫助駕駛員減輕駕駛負擔，提高駕駛效率和安全性。然而，ASDS需要駕駛?cè)藛T接受專門的訓練和教育，才能保障系統(tǒng)的安全和有效。傳統(tǒng)的ASDS系統(tǒng)培訓方式存在成本高、危險性高等缺陷。而使用VR技術進行ASDS培訓，可以在安全的虛擬環(huán)境中模擬各種駕駛場景，從而提高學員的駕駛技能和反應能力，同時降低真實駕駛場景的危險性和成本。文章將總結(jié)VR技術在ASDS培訓中的應用優(yōu)勢，并提出未來研究方向。

1 應用技術介紹

VR技術是指虛擬室內(nèi)空間圖像的精準定位與解算技術、觸覺/焦點反饋、三維地圖顯示解算技術、互聯(lián)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)等多種技術的集成，利用交互式三維立體虛擬動態(tài)視覺效果。場景與虛擬實體線視覺效果與個人行為的融合系統(tǒng)是全自動仿真模擬，根據(jù)虛擬計算機技術轉(zhuǎn)化為全自動仿真虛擬自然環(huán)境，使所有虛擬客戶的所有視覺效果立即被VR覆蓋虛擬自然環(huán)境，客戶在真實虛擬室內(nèi)環(huán)境中的移動偏移和物體旋轉(zhuǎn)，不僅會立即推動整個虛擬自然環(huán)境發(fā)生變化，讓所有客戶仿佛置身于虛擬自然環(huán)境中，獲得“身臨其境”的感覺。

2 ASDS的重要性分析

對道路交通事故造成的交通違法行為進行分析，可知大部分交通安全事故與駕駛員不良安全駕駛個人行為習慣的養(yǎng)成密切相關?，F(xiàn)階段，無人駕駛屬于市場經(jīng)濟體系中的一種發(fā)展趨勢，ASDS旨在逐步擴大我國的安全駕駛比例和完善駕培過程訓練系統(tǒng)。第一，提高安全系數(shù)，主動的安全管理系統(tǒng)設計方案有利于合理降低汽車駕駛風險。第二，立即糾正司機不良駕駛習慣。第三，保持安全行車距離，根據(jù)氣溫和自然環(huán)境的細微變化，盡快調(diào)整兩車之間或是車與其他物體之間的距離。最終記錄行駛?cè)^程，對汽車聲像圖數(shù)據(jù)庫進行同步分析記錄，為道路交通事故證據(jù)的調(diào)查處理提供關鍵參考和客觀事實依據(jù)。

3 當VR遇到ASDS

3.1 系統(tǒng)構(gòu)成與功能

駕駛模擬系統(tǒng)使用虛擬現(xiàn)實技術模擬各種路況情境下，對駕駛員駕駛技術的考核測試，包括安全事故和異常引起的行駛、轉(zhuǎn)向、停車和振動等。因此，系統(tǒng)要能夠提供一個虛擬的、自然的駕駛環(huán)境，汽車的行駛特性、安全性能等方面要得到改善和增強，這一切都離不開汽車系統(tǒng)和電子產(chǎn)品的完美結(jié)合。曾有專家指出，電子技術的發(fā)展改變了汽車產(chǎn)品的概念，這是新電子產(chǎn)業(yè)受到關注的主要原因之一。除了車載影音設備、車載通信和車載辦公系統(tǒng)外，現(xiàn)代汽車電子從電子元器件的使用進入了一個新的階段，包括微電路、執(zhí)行器等。目前國內(nèi)外汽車都配備了緊急制動系統(tǒng)，當發(fā)生緊急情況時，系統(tǒng)會自動檢測制動踏板的力度和速度，判斷緊急制動力是否足夠，必要時加大制動力。緊急制動在短時間內(nèi)完成，該系統(tǒng)將高速車輛的側(cè)滑距離減少到25m左右，可以保證車輪平衡和動力分配，確保汽車在惡劣的環(huán)境下也能保持平衡。目前，汽車的所有機械部分都是可控的，但汽車的空間有限，搭建系統(tǒng)的空間更是有限。理想的狀態(tài)是電子控制單元和控制部分緊密連接成一個整體，因此小型化和電路集成化是非常重要的一條路徑。電控單元必須滿足智能化的需要。以安全氣囊為例，在關鍵時期必須立即展開。大多數(shù)情況下，安全氣囊處于待機狀態(tài)。因此，氣囊應具備自檢和維護能力，以持續(xù)確認氣囊的正常運行。

3.2 視覺仿真技術

視覺與自然環(huán)境模擬的重點是圍繞新的VR模擬技術，基于各種模擬方法，構(gòu)建一個真實交互的視覺自然環(huán)境，讓移動用戶與特殊的自然環(huán)境即時連接，進行合理互動，完成特殊自然環(huán)境實際意義下的各種功能。在司機的3D模擬中，我們會看到馬路上的人行橫道、等待信號燈的汽車、路兩旁的行人、工程建筑、雕塑、廣告牌等。系統(tǒng)仿真是在保證當前硬件配置適用的前提下，根據(jù)系統(tǒng)仿真中必須注意的關鍵點，體現(xiàn)在所有3D場景的整體規(guī)劃中。基于模型的開發(fā)方法是以模擬仿真技術為基礎，從而形成了包括汽車電子控制系統(tǒng)等在內(nèi)的產(chǎn)品[1]。

3.3 虛實定位融合技術

真實部件與Unity模塊中的虛擬汽車方向盤緊密集成，使用三維空間的矩陣變換來測量真實物體和虛擬物體的部分，兩者重疊。這種三維向量空間中的變換主要包括空間向量注釋函數(shù)公式變換、尺度變換、旋轉(zhuǎn)變換等基本數(shù)學思維方法。而3D線性變換引流矩陣的主要功能可分為3D線性變換、3D注釋變換、透視變換和整體限制因素。

3.4 交互式動畫技術

交互式剎車踏板動畫視頻是一種通用的動畫視頻，具體是指剎車踏板動畫開始時立即適用的剎車踏板事件的自動響應和交互式動畫效果。例如，當我們使用腳制動器時，它可以是全自動的。啟動一系列交互式動畫以開始播放視頻。而我們的交互動畫是基于Unity的，實際效果是在后期應用中合成的。

3.5 ASDS系統(tǒng)的硬件要求

3.5.1 雷達傳感器

使用遠程雷達檢測傳感器集成在汽車保險杠周圍的四個角落，其中兩個用于檢測前方物體，兩個用于檢測后方物體。無線電定位反射波受物體的材質(zhì)、大小和外觀的影響而發(fā)生變化，從而可以確定反射物體的精確角坐標。根據(jù)這個方法，傳感器可以立即準確地測量物體之間的距離、兩個或多個物體之間的相對運動以及視角相關性。由于具有目標檢測和距離測量的功能，該傳感器被用于一些安全應用，如盲點檢測和交通出行警告。

3.5.2 多功能相機傳感器

便利ADAS系統(tǒng)的主要功能是通過車輛安裝的各種傳感器進行感測，將感知數(shù)據(jù)發(fā)送給控制器，在有限的情況下給予駕駛者較高的便利性。便利性ADAS系統(tǒng)和安全性ADAS系統(tǒng)最大的區(qū)別是便利性ADAS系統(tǒng)主要是根據(jù)駕駛者的意圖或潛在意圖方便駕駛者駕駛，不會強制介入車輛控制[2]。應用相機捕捉并解決二值化?？尚行苑治鰞?yōu)化算法和過濾設備用于收集關于自然環(huán)境的信息。根據(jù)這一特性，該攝像頭可用于不同的駕駛功能，例如智能汽車大燈操控。

3.5.3 主視圖相機

眾所周知，無人駕駛的一個必要條件是獲取所有車輛自然環(huán)境的所有相關信息。主視圖周圍的攝像頭可以在“魚眼”攝像頭的基礎上給出詳細的360°視圖，同時還增加了真實感。因此，可以圍繞主視圖傳感器使用多個應用程序。一個作用是盲點檢測，這使得跟蹤騎自行車的人和路人變得容易。監(jiān)控攝像頭保證用車無壓力。駕駛員泊車，尤其是全自動泊車，非常輕松省力。主視圖周圍的攝像頭是非常小的傳感器，因此可以以非常節(jié)省空間的方式創(chuàng)建，例如安裝在車頂或后視鏡上。

3.5.4 激光無線電定位

短程激光無線電定位傳感器安裝在汽車后視鏡區(qū)域，可以使用1～10米的探測范圍，激光無線電定位傳感器用于空間站緊急停車輔助系統(tǒng)的軟件中。傳感器能夠區(qū)分汽車需要減速的障礙物，例如過馬路的行人；汽車不需要減速的障礙物，例如尾氣排放增加、道路破損等。

3.5.5 多功能激光無線電定位

多功能激光無線電定位傳感器是紅外傳感器和監(jiān)控攝像頭傳感器的組合。它可以用于與攝像頭和激光無線電定位傳感器相同的應用，同時紅外傳感器與攝像頭組合的體積也是非常小的。

3.5.6 傳感器融合

不同的傳感器各有優(yōu)缺點，為了提高環(huán)境監(jiān)測的效率，將幾個環(huán)境監(jiān)測傳感器的信息結(jié)合起來是一個很好的解決方案?；诳梢暬?、快速而強大的汽車跟蹤軟件，所有數(shù)據(jù)均存入3D云中，然后通過云服務可以檢測車輛的位置、方向和完整運動，包括瞬時速度和偏航率。激光雷達測風在車載激光雷達的評測中，需要針對測試指標構(gòu)建車用激光雷達測試場景，建立標定場、控制點和檢測點，通過設置標靶，結(jié)合已有的高精度、高置信度測試儀器進行激光雷達標定[3]。

4 VR技術與ASDS加持下駕培系統(tǒng)的運作方式

4.1 局部動作的掌握

在模擬駕駛的情況下，充分利用駕駛汽車模擬器，讓學生更清晰地識別道路上的駕駛情況，然后有時間做出一些應對措施，從而保證路人和司機的安全系數(shù)。

4.2 交替動作的掌握

利用智能駕駛模擬器對學員進行培訓，學員掌握各種操作方法，再進行真車駕駛，有效縮短教學時間，學員快速進入模式，提升駕駛實踐技能。

4.3 動作的輔助完善

在學習了駕駛專業(yè)技能后，學生必須在規(guī)定的角色中推廣自己的駕駛主題活動，提高活動的邏輯性和靈活性，融入交通同行法則[4]。虛擬現(xiàn)實技術在模擬駕駛方面具有以下優(yōu)勢：節(jié)約了學習成本，把虛擬現(xiàn)實技術集成到各種車系的不同實踐模擬仿真中，只需要重新部署或重新設計系統(tǒng)軟件，對駕駛員技術進行量化評估，設計出更好的解決方案，有效地操作程序；確保安全，防止新手駕駛造成道路交通事故[5]。

5 結(jié)語

從我國的駕校駕培來看，虛擬現(xiàn)實技術是一種新的技術，將該技術應用到ASDS系統(tǒng)之后，在實現(xiàn)技術落地的同時，也開創(chuàng)了一項新的應用。而在駕培方面，也可以通過這樣的技術組合實現(xiàn)安全、高效且精確的駕駛培訓過程，全方位加強學員與教練的教學互動。