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VR汽車安全駕駛與緊急避險訓練系統(tǒng)
一、概述
虛擬現(xiàn)實技術（Virtual Reality）是一種利用計算機軟硬件系統(tǒng)仿真虛擬三維環(huán)境，通過多種傳感器或多媒體影音設備使操作用戶進入該仿真環(huán)境，對參與者直接施加視覺、聽覺和觸覺等感受，最終實現(xiàn)人與虛擬環(huán)境自然交互的計算機人機接口技術，其基本特征是沉浸、交互和想象。由于虛擬現(xiàn)實技術可為用戶提供逼真、自然、直觀、交互性強的計算機接口界面，因此該技術一經(jīng)問世，已被廣泛應用在軍事、航天、醫(yī)學、教育等行業(yè)。
二、項目建設目的
本實訓項目提出將“虛擬現(xiàn)實技術”應用于汽車安全駕駛與緊急避險訓練，通過模擬真實、安全的訓練場景，可有效培養(yǎng)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)和安全行車意識，可有效提升單位訓練操管水平。
（一）全新學習實訓場景
虛擬現(xiàn)實技術可以按照虛擬的環(huán)境下 1:1 還原構建相關場景，使駕駛員能進行相應場景的體驗和訓練。虛擬現(xiàn)實技術為學習者提供了現(xiàn)實中難以模擬的學習場景，構造出沉浸性、交互性都將優(yōu)于傳統(tǒng)教學方式的新型教學環(huán)境。
（二）突破傳統(tǒng)實訓方式
運用虛擬現(xiàn)實技術，突破傳統(tǒng)訓練的限制，使駕駛員可以根據(jù)自己的學習需求，在自己方便的時間通過虛擬現(xiàn)實設備選擇適合的學習訓練內(nèi)容，按照適合于自己的方式和速度進行學習。這種探索性的學習模擬訓練有利于激發(fā)創(chuàng)造性思維，提高學習者的動力。虛擬實訓環(huán)境大大增加了實訓時間和內(nèi)容，減少了實訓環(huán)節(jié)中的危險性。
（三）節(jié)約有限實訓資源
虛擬環(huán)境構建實訓場景和操作過程，使大多數(shù)課程可以在虛擬實驗室中進行，大多數(shù)的技能可以在虛擬場景中進行訓練，減少了實訓的物資損耗，從而有效節(jié)約實訓成本。
三、配置及功能
硬件按照1:1真實比例還原東風EQ1118G卡車主駕駛位（含座椅、方向盤、喇叭、燈光控制器、雨刮控制器、檔位、手剎、油門、剎車、離合、安全帶，并且能在相應場景座椅能通過傾斜、抖動等功能進行真實反饋），軟件按照1:1真實比例還原實訓場景，帶給操作者極高的沉浸感。
以VR頭戴式眼鏡為載體，通過定位追蹤器定位使用者的手部位置，通過駕駛位與虛擬場景中的物體進行交互以模擬真實的操作，學員帶上頭顯即可進行視覺體驗，配合駕駛位的觸覺感受、動感平臺的反饋運動及3D環(huán)繞立體聲，可以真實的模擬現(xiàn)場的感覺。場景使用真實的物理引擎，具有重力、摩擦力、慣性，可以模擬車輛行駛、失控等各項場景，逼真的模擬場景和深切的操作感受可以讓學生的學習達到事半功倍的效果。
系統(tǒng)可以對訓練人員以語音形式、視覺提示和文字總結三種方式進行指導，對學員的駕駛技巧、反應速度和處置情況進行評分總結，使學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 |
單位 |
數(shù)量 |
|
1 |
虛擬現(xiàn)實頭盔 |
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 |
屏體線材及配件 |
套 |
1 |
|
5 |
網(wǎng)絡交換機 |
臺 |
1 |
|
6 |
音響設備 |
套 |
1 |
|
7 |
1:1還原東風卡車主駕駛位 |
套 |
1 |
|
8 |
機柜 |
個 |
1 |
|
9 |
UPS電源（≥2400W） |
個 |
1 |
|
10 |
綜合布線 |
|
若干 |
|
11 |
其他必要設備 |
|
|
五、虛擬場景需求
|
序號 |
分類 |
具體場景 |
處理措施 |
|
基本行駛場景需求 |
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|
1 |
路況 |
模擬公路行駛場景，包含視野不佳的道路、連續(xù)急彎山路、長隧道、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(jù)實際情況操作車輛,包含正確控制方向、車速正確使用喇叭、雨刮、燈光等 |
|
2 |
天氣 |
模擬不同天氣場景，包括刺眼陽光、雨雪天、大霧天、黑夜等場景 |
|
|
3 |
操作不當 |
當訓練人員操作不當如拉手剎行駛、掛擋點火啟動、減速不當、猛打方向盤時可模擬車輛抖動、熄火、失控等情況 |
|
|
緊急情況場景設想 |
|||
|
1 |
車燈故障 |
在隧道、夜間、雨雪天、大霧天等場景行車時單側或雙側車燈故障，出現(xiàn)忽明忽暗或無法提供照明等情況 |
打開雙閃，低速行駛至安全開闊路段并靠邊停車 |
|
2 |
剎車失靈 |
車輛在高速行駛時出現(xiàn)剎車失靈，無法正常制動 |
打開雙閃并鳴笛示警，緊握方向盤，降低檔位，車速減慢后緩放手剎制動 |
|
3 |
爆胎 |
車輛行駛中突發(fā)爆胎，方向失控，若訓練人員處置不當如急剎、不緊握方向盤將導致車輛甩尾或側翻（爆炸輪胎不同時，車輛失控情景不同） |
雙手立刻緊握方向盤控制方向，緩慢減速直至靠邊停車 |
|
4 |
轉向失控 |
行車過程中，車輛轉向機構故障，控制方向困難 |
降低車速并緩慢制動 |
|
5 |
汽車自燃 |
車輛行駛中出現(xiàn)自燃 |
打開雙閃并鳴笛示警，靠邊停車 |
|
6 |
雨刮器故障 |
雨雪天雨刮器故障，訓練人員視野受限 |
打開雙閃并鳴笛示警，靠邊停車 |
|
7 |
極端惡劣雨雪天氣 |
道路能見度極低，訓練人員視野嚴重受限 |
打開打開雙閃和雨刮器并鳴笛示警，根據(jù)視野能見度選擇低速行駛或靠邊停車 |
|
8 |
狹窄路段會車 |
視野不佳的狹窄路段突遇來車會車，存在撞車危險 |
通過視野不佳的路段時應減速行駛并鳴笛示警，突遇來車時快速制動，緩慢會車通過 |
|
9 |
緊急避讓 |
路邊行人、動物突然奔跑進入車道 |
要求訓練人員密切注意道路情況，迅速察覺危險并根據(jù)路況選擇緊急制動或避讓 |
|
10 |
視野盲區(qū)突然出現(xiàn)行人、車輛 |
||
|
11 |
高速行駛中前車拋物 |
||
|
12 |
其他車輛強行別車、超車、突然變道或掉頭，阻礙訓練人員正常行駛 |
||
|
13 |
其他車輛醉酒駕駛、疲勞駕駛導致路況危險 |
||
|
14 |
通過路口時其他車輛突然沖出 |
||
|
15 |
高速行駛中前車突然減速 |
||
|
16 |
前方突然發(fā)生交通事故、山體滑坡、行駛道路中出現(xiàn)積水深坑或障礙物 |
||
|
基本行駛場景和緊急情況應能多樣組合 |
|||
六、技術要求
實訓仿真車型：東風EQ1118G
1.硬件性能指標
（1）主機硬盤容量≥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，線程≥16線程；
（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 類型288-Pin DDR4 SDRAM；
（6）主機操作系統(tǒng)：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(shù)據(jù)傳輸方式：有線或無線；
（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(tǒng)信息處理延遲：≤10ms；
（2）系統(tǒng)分辨率：自適應；
（3）系統(tǒng)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(shù)：≤50萬面；
（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/隨機緊急場景/選擇指定場景；
（11）UI交互形式：點擊觸發(fā)、配有文字、語音、動畫；
（12）提示信息：高亮光標、觸發(fā)動畫、文字信息和語音；
（13）軟件交互節(jié)點數(shù)：≥100個交互節(jié)點。
3.數(shù)據(jù)安全指標
（1）采用RAID5數(shù)據(jù)冗余策略；
（2）系統(tǒng)對病毒木馬等自動進行查殺處理；
（3）軟件利用異常處理，拋出異常，使錯誤轉移；
（4）數(shù)據(jù)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℃）。