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虛擬駕駛方案

一、虛擬駕駛系統(tǒng)概述
  虛擬駕駛，也被稱為汽車駕駛仿真，或汽車模擬駕駛。是指利用現(xiàn)代高科技手段如：三維圖像即時(shí)生成技術(shù)、汽車動(dòng)力學(xué)仿真物理系統(tǒng)、大視場(chǎng)顯示技術(shù)（如多通道立體投影系統(tǒng)）、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（或三自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)）、用戶輸入硬件系統(tǒng)、立體聲音響、中控系統(tǒng)等，讓體驗(yàn)者在一個(gè)虛擬的駕駛環(huán)境中，感受到接近真實(shí)效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗(yàn)。早些年由于技術(shù)復(fù)雜度高，造價(jià)昂貴，虛擬駕駛技術(shù)還一直停留在實(shí)驗(yàn)室，隨著軟件技術(shù)的提高和硬件技術(shù)的普及，近幾年，虛擬駕駛技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越多的人所接受，逐漸進(jìn)入院校和科博館。

二、虛擬駕駛應(yīng)用范圍
  1.院校汽車相關(guān)專業(yè)數(shù)字汽車科研與教學(xué)。
  2.院?？蒲袉挝唤煌?、飛行、運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)專業(yè)科研與仿真體驗(yàn)。
  3.科博管汽車仿真數(shù)字體驗(yàn)展相。
  4.未來(lái)駕校的心事培訓(xùn)手段。
  5.大型工業(yè)企業(yè)駕駛技術(shù)人工虛擬培訓(xùn)。
  6.越野、坦克作戰(zhàn)等單兵和協(xié)同實(shí)戰(zhàn)演習(xí)。
  7.互動(dòng)游戲。

三、虛擬駕駛類型
虛擬駕駛根據(jù)駕駛的模型不同，有多種不同的類型：

  1.虛擬騎車駕駛：觀眾騎坐在改裝的自行車模型上，按照日常騎車的習(xí)慣，操作自行車模型，大屏幕上顯示的虛擬場(chǎng)景隨著模擬自行車的行進(jìn)的速度和方向的變化而改變，集合場(chǎng)景音樂的播放，使觀眾充分享受騎車帶來(lái)的樂趣
  2.虛擬汽車駕駛：觀眾坐在高度仿真的汽車模型里面，駕駛艙里面的儀器儀表，方向盤，油門剎車等均模擬真車的形式，按照真實(shí)汽車的駕駛方式操作。大屏幕顯示汽車所處的虛擬場(chǎng)景，場(chǎng)景會(huì)隨著汽車的速度和方向改變而變化，而車模也會(huì)隨著場(chǎng)景中形式路面的變化而發(fā)生顛簸和沖擊，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向的離心力，結(jié)合場(chǎng)景音樂的播放，觀眾能充分享受到駕駛汽車帶來(lái)的享受。根據(jù)虛擬場(chǎng)景的不同，可模擬賽車、汽車旅游和學(xué)習(xí)駕駛等不同的駕駛體驗(yàn)。
  3.虛擬飛行駕駛：虛擬飛行技術(shù)是利用虛擬現(xiàn)實(shí)和傳感檢測(cè)技術(shù)模擬飛機(jī)飛行的，參與者可以坐進(jìn)飛機(jī)艙模擬飛行，感受真實(shí)的飛行樂趣，體驗(yàn)一次做飛行員的感受，飛機(jī)艙模擬真實(shí)飛機(jī)的儀器儀表和操作設(shè)備，大屏幕播放虛擬的飛行場(chǎng)景。
  4.虛擬機(jī)車駕駛：觀眾坐在高度仿真的機(jī)車模型里面，機(jī)車模型分為高鐵和傳統(tǒng)的機(jī)車的方式。駕駛艙里面的儀器儀表，操作設(shè)備等均模擬真實(shí)機(jī)車形式，按照真實(shí)機(jī)車的駕駛控制方式操作。大屏幕顯示機(jī)車所處的虛擬場(chǎng)景，場(chǎng)景會(huì)隨著機(jī)車車的速度和方向改變而變化，結(jié)合場(chǎng)景音樂的播放，觀眾能充分享受到駕駛機(jī)車帶來(lái)的享受。虛擬機(jī)車駕駛可模擬駕駛體驗(yàn)、也可用于學(xué)習(xí)機(jī)車駕駛培訓(xùn)等。
  5.虛擬賽艇駕駛： 觀眾可以在特定的船模上進(jìn)行虛擬駕駛巡游。船模模擬真實(shí)的船艇，操作設(shè)備和儀器儀表與真實(shí)船一模一樣，觀眾可以驅(qū)動(dòng)帆船向前或者維持船身的平衡。參與者可以身臨其境，仿佛在真實(shí)駕駛船艇一樣。大屏幕顯示船艇所處的虛擬場(chǎng)景，場(chǎng)景會(huì)隨著船艇的速度和方向改變而變化，而船模也會(huì)隨著場(chǎng)景中水面的波浪變化而發(fā)生顛簸和沖擊，并產(chǎn)生轉(zhuǎn)向的離心力，結(jié)合場(chǎng)景音樂的播放，觀眾能充分享受到駕駛船艇帶來(lái)的享受。根據(jù)虛擬場(chǎng)景的不同，可模擬賽艇、乘船旅游和學(xué)習(xí)駕駛船舶等不同的體驗(yàn)。

四、虛擬駕駛采用的技術(shù)
  1、三維圖像技術(shù)：可以模擬道路環(huán)境和水面如各類建筑、橋梁、隧道、水域、波浪、植被綠化等，還能模擬各種天氣環(huán)境如早晨、中午、黃昏；大霧、下雨、下雪等。另外，VRP特有的高畫質(zhì)渲染技術(shù)，也為三維數(shù)字模型車原型設(shè)計(jì)成為了可能，使得模型具有非常逼真的外觀。
  2、駕駛模型動(dòng)力學(xué)物理仿真技術(shù)：駕駛模型動(dòng)力學(xué)仿真物理系統(tǒng)，做為駕駛模型運(yùn)動(dòng)仿真中核心的環(huán)節(jié)，成為模擬駕駛中關(guān)鍵的部分。模擬逼真的剛體動(dòng)力學(xué)特性，如運(yùn)動(dòng)物體具有密度、質(zhì)量、速度、加速度、旋轉(zhuǎn)角速度、沖量等各種現(xiàn)實(shí)的物理動(dòng)力學(xué)屬性。在發(fā)生碰撞、摩擦、受力的運(yùn)動(dòng)模擬中，不同的動(dòng)力學(xué)屬性能得到不同的運(yùn)動(dòng)效果。
  3、六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)：六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是由六支油缸，上、下各六只萬(wàn)向鉸鏈和上、下兩個(gè)平臺(tái)組成，下平臺(tái)固定在基礎(chǔ)上，借助六只油缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，完成上平臺(tái)在空間六個(gè)自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的運(yùn)動(dòng)，從而可以模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。六自由度平臺(tái)是各種飛行及航海等領(lǐng)域操作模擬器的重要組成部分，可由數(shù)字計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制提供俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)、升降、縱向和橫向平移的六自由度瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)仿真。
  4、大視場(chǎng)顯示技術(shù)：多通道環(huán)幕（立體）投影系統(tǒng)是指采用多臺(tái)投影機(jī)組合而成的多通道大屏幕展示系統(tǒng)，它比普通的標(biāo)準(zhǔn)投影系統(tǒng)具備更大的顯示尺寸、更寬的視野、更多的顯示內(nèi)容、更高的顯示分辨率，以及更具沖擊力和沉浸感的視覺效果。
  5、用戶輸入和座椅硬件系統(tǒng)：舒適安全的座椅，仿真的方向盤、檔位、油門和剎車，這些也是模擬駕駛系統(tǒng)必不可少的元件。

五、虛擬駕駛系統(tǒng)組成
  虛擬駕駛是高科技的虛擬現(xiàn)實(shí)就是來(lái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)虛擬的駕駛環(huán)境，有接近真實(shí)效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗(yàn)。其主要設(shè)備的組成見下圖虛擬駕駛系統(tǒng)拓?fù)鋱D。

  1. 使用投影弧幕或者電視顯示模擬駕駛虛擬外景，也就是模擬駕駛模型外面的景象；投影機(jī)的選擇：一般選擇高清投影機(jī)，亮度和數(shù)量根據(jù)投影幕的大小而定。
  2. 駕駛模型使用觸摸屏模擬操作平臺(tái)：各種狀態(tài)顯示儀表，以及各種操作按鈕，通過這個(gè)平面可以看到駕駛模型的運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)，同時(shí)可以通過觸摸屏上的按鈕模擬各種模擬駕駛設(shè)備操作；駕駛模型安裝有各種操作設(shè)備。駕駛模型可以是自行車，汽車，船，飛機(jī)和機(jī)車等。
  3. 六自由度底座：采用六個(gè)電動(dòng)缸制作成底座，將駕駛模型安裝在上面。
  4. 控制器：接收并反饋駕駛模型上的操作信息，控制六自由度底座的運(yùn)動(dòng)和同步控制大屏幕顯示器上的場(chǎng)景變化
  5. 控制主機(jī)：這是整個(gè)虛擬駕駛系統(tǒng)的核心，里面安裝控制軟件和各種場(chǎng)景的虛擬景觀，通過觸摸屏對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制
    基本配置：CPU I7  內(nèi)存  8G或以上   顯卡：英偉達(dá)1070或以上
  6. 音響：選擇功率約為200W左右就可以，要求音質(zhì)好，立體聲。

六、應(yīng)用效果示意圖

七、設(shè)備配置表
以下按各種不同駕駛模型配置設(shè)備
1、虛擬汽車駕駛設(shè)備配置表

2、虛擬機(jī)車駕駛設(shè)備配置表

3、虛擬賽艇駕駛設(shè)備配置表

4、虛擬飛行駕駛設(shè)備配置表

5、虛擬自行車駕駛設(shè)備配置表