汽车模拟驾驶及突发险情仿真系统

摘 要

随着我国人均汽车拥有量的上升，以及交通事故频发，市场对模拟汽车驾驶系统提出了迫切需求。基于交通数据，提出一种汽车模拟驾驶及突发险情仿真系统，该系统采用三维渲染技术、数据通信技术和多媒体技术等多种技术，重点针对特定的道路、突发险情和特定天气等复杂驾驶环境开展针对性的模拟驾驶训练。具有针对性强，效果逼真，简单高效的特点。

【关键词】驾驶仿真 模拟训练 复杂场景

由于随着我经济的飞速发展与人们生活水平的提高，我国个人拥有车辆的比例上升，交通事故发生率呈上升趋势。主要原因在于驾驶员的素质较低以及紧急突况应对能力不足。一般驾校的驾驶训练主要针对正常自然条件下进行开展，而忽略了实际驾驶过程中的恶劣天气环境。然而一些交通事故恰恰是在这种情况下发生的。此外传统的驾校实训要消耗大量的人力物力财力。交通事故的发生给国家人民生命财产造成严重损失，因此已引起了各界高度重视，提高人们的交通常识与应对紧急突发状况的技能势在必行。

要解决上述的种种问题，基于物联网的汽车模拟驾驶及突发险情仿真系统的研究与生产能让驾驶人规范相关技术动作，特别在一些实车训练中无法训练的特定的道路（高速、山区）、突发险情（爆胎、转向失控）和天气（雪天、雾天）等情况下，能够让驾驶人先进行适应模拟练习，掌握一些驾驶技巧，避免以后类似道路和天气下行车产生的恐惧感，减少类似情况下的驾驶失误导致的财产与人员伤亡，即使遇到突发状况也能轻松应对。该系统采用三维渲染技术、数据通信技术和多媒体技术等多种技术，使得受训人员能够体验在各种极端特殊环境下的驾驶与操作场景，从而提高应对能力。

目前我国也有汽车模拟驾驶的产品，只是技术还不是很成熟还不能广泛的推广，没有很强的针对性，所以目前驾校也是运用传统的教学方式让学员学车而没有在逼真的环境中学习驾驶技术不能达到预期的效果，而且就算已经掌握了一些驾驶技术的驾驶员也没有真实的体验各种环境下的驾驶条件。在现实生活中不能很好应对突发的状况。然而基于物联网的汽车模拟驾驶及突发险情仿真系统是一种有效的实训工具，具有广阔的发展前景和使用领域。

1 设计方案

汽车模拟驾驶及突发险情仿真系统是一款综合性较强的，涉及到软件、硬件结合的综合系统。该系统的目标是要完成整智能仿真系统，实现在仿真驾驶室中能够模拟真实环境进行驾驶，并有多种突发险情逼真场景。

如能够做到在模拟不同天气状况下行驶时，开启不同灯光3D视景会出现不同的效果；在模拟爆胎险情时，驾驶椅及显像屏会侧偏并在发生爆胎的瞬间有巨大响声及震动；在有可能发生碰撞险情时，若驾驶人正确避让模拟驾驶室会给予一定反馈，若不能正确避让将会模拟碰撞发生：音响系统发出碰撞声，3D视景会出现车窗爆裂景象，驾驶椅向前闯动，安全气囊迅速充气膨胀等反应。

总之，该基于物联网的智能仿真系统需实现根据驾驶员操作给予驾驶员反馈的险情逼真模拟。考验及训练驾驶员在常见突发险情下对汽车的操作及如何保护自身，以达到能够通过使用该系统提高驾驶员熟练操作程度，特别是在常见的突发险情状况下。

该系统包括两个子系统：视景仿真子系统和模拟驾驶室子系统，系统架构如图1所示。

系统的工作流程如下：驾驶员对系统汽车部件部件（例如方向盘、档位、油门、刹车等）进行操作，相应的传感器会采集到操作信号，并且传输给单片机，再由单片机处理之后传递给视景子系统，视景子系统依据单片机上传的操作数据，结合动力学模型，计算出运动参数。基于这些参数，构建仿真模型，结合3D渲染技术，通过音响及显示器分别将声音和画面展示出来。然后，视景子系统将构建的模拟仿真数据发送到模拟驾驶子系统，传输给变频器震动装置，控制电机运动等装置，从而使受训人员感觉到身临其境的驾驶体验，从而提高对特殊驾驶场景的应对能力，提高驾驶水平。

2 结语

与传统的模拟驾驶系统相比基于物联网的汽车模拟驾驶及突发险情仿真系统的优势体现在：本方案3D视景技术，能够全面虚拟真实环境的突发状况下，驾驶人操作正确或操作失误带来的环境变化，从而避免驾驶人遇到突发状况时产生的恐惧感，并强化一些驾驶技巧。本方案传感器信息融合技术，提高了系统的灵敏度与驾驶人的体验度。本方案交通交管部门的事故数据，咨询相关交通交管部门，得出高发的事故类型、事故发生原因及突发险情时驾驶人正确的操作。

未来将从以下方面做进一步研究予以完善：碰撞检测和地形匹配算法的研究；动力学模型的引入与编程实现；场景的初始化和图形晕染。

参考文献

[1]陈旭东.汽车模拟驾驶虚拟场景设计与研究[D].成都：西南交通大学，2016.

[2]潘东岭.虚拟现实技术在模拟汽车驾驶中的应用研究[J].信息系统工程，2015（06）：135.