王韬　章颖芳　储蕾芳

【摘 要】为了缓解驾培市场压力，提高用户在驾培阶段的机动车驾驶能力，通过对当前驾培行业存在的问题进行分析，探讨传统驾培行业的发展方向，引入虚拟现实融合显示技术，对传统驾培模式进行数字化升级，构建基于虚拟现实技术的全新一体化机动车驾驶能力培养模式。

【关键词】虚拟现实;驾培模式;用户体验

中图分类号：TP3 文献标志码：A              文章编号：1007-0125（2020）10-0123-02

随着国家经济的发展，国内机动车驾驶人数呈爆发式增长，驾驶技能作为将来社会必备的生活技能，有驾培需求的用户群体也越来越多，驾培行业的市场缺口也逐渐拉大，随之而来的各种问题也慢慢显露。

一、当前驾培行业存在的问题及发展方向

依据公安部交管局公布的官方消息，2018年上半年，全国新领证驾驶人数量达1325万人，而截止到2016年，国内共有驾培机构16512家，远远不能满足当前驾培市场需求。

驾培行业供求失衡，直接导致了驾培过程中乱象丛生。传统驾培采用的一对一教学模式导致目前驾培行业从业人员配置不足。同时，由于驾校对教练员的需求较大，从而导致了教练员的教学水平参差不齐，一些业务水平较低、个人素质较差的也进入教练员队伍，从而引发了学员对教练员服务态度的批评。另一方面，传统驾培模式上车率低，学员不能彻底掌握机动车驾驶技能，无法应对真正上路时发生的各种状况。目前，中国因交通事故导致的年死亡人数居世界第二，引发交通事故的第四大因素便是由于驾驶车辆的人员技术不熟练，经验不足，遇有突发情况惊慌失措，发生操作错误。

随着科技的进步，数字技术也越来越成熟，数字技术对于行业的创新升级提供了数字解决方案，为产业的转型提供了新的发展方向。虚拟现实技术作为数字化技术的重要组成之一，可以改变人们学习生活方式。综上，可以认真思考将虚拟现实技术运用到传统驾培模式的数字化升级中。

二、虚拟现实技术在驾驶模拟仿真领域的应用

（一）虚拟现实技术简述。虚拟现实技术是一种基于计算机进行数据处理结合立体显示和传感器技术的数字技术。随着科技的不断发展，各行各业对虚拟现实技术的应用需求不断增加，虚拟现实技术的应用层面也不断拓展，目前虚拟现实技术在设计、教育培训、医学等领域的应用也越发成熟。

（二）驾驶模拟仿真研究现状。驾驶模拟仿真是基于虚拟现实技术下，结合计算机数据处理模拟机动車驾驶动作，获取真实的驾驶数据的虚拟仿真系统。根据用途的不同一般划分为两类：一类是用于产品开发中的实验数据采集;另一类是用于科普教育和娱乐游戏。与传统驾驶模式相比，驾驶模拟仿真具有更加安全、实验采集数据更加精准的优势。目前国内对于驾驶模拟仿真技术的探索一般集中于科研院所、高校和相关车企的车辆性能研发部门中。大型的虚拟仿真驾驶系统研发投入经费巨大，更多应用于研究车辆的驾驶安全性能、交通信号控制等方面，也可用于航空航天等高尖端领域。高校平台自主研发的小型驾驶模拟器一般用于轨道交通专业教学方面。除此之外，当前市面上更多的是基于视觉效果的虚拟驾驶游戏，用户沉浸感不强，对于用户驾驶技能的提高无实际意义。

（三）虚拟驾培市场分析。在国民生活水平逐渐提高的同时，对驾驶证有需求的群体也越来越大。从机动车保有量和驾驶人数的比例来看，驾驶人数依然存在巨大增长空间，驾培市场的发展空间较大。而当前对虚拟驾驶的应用研究更多集中在科研层面，没有一款真正应用于市场的虚拟驾培应用开发。而当前市面上一套基础的虚拟现实设备仅需一千元起，传统驾培模式的升级成本较低。基于传统驾培模式存在的各种问题，结合虚拟现实的技术优势，在当前的市场缺口下，以基于虚拟现实技术的新型驾培模式应用开发是驾培市场发展的必然趋势。

三、基于虚拟现实技术的新型驾培模式设计开发

（一）新型驾培模式设计。机动车驾培行业引入虚拟现实技术进行模式的升级创新，将虚拟现实技术与传统驾培方法进行深度融合，进而达到传统驾培教学模式的创新。模式采用虚拟现实技术与传统驾培车相互配合培训的方式，不仅能提高用户的机动车驾驶能力，还能减少能源的消耗，构建全新一体化机动车驾驶能力培养模式。利用虚拟现实技术原理，将传统驾培过程进行数字化建模输出，通过资源整合与线下驾培机构进行传统驾培模式的升级改造。以新一代虚拟现实技术为依托的新型驾培模式以用户体验为中心，通过虚拟现实输出设备，生成模拟驾驶环境，打破传统驾培模式的时间、空间束缚。

新型驾培模式具有多种自主培训程序，根据用户的不同需求进行个性化课程定制，提高用户的驾培体验。通过模式内嵌的考核机制，对用户的驾驶技能进行分级考核，用户可以对驾驶能力薄弱的地方进行针对性练习。

（二）新型驾培模式开发。当前市场上的虚拟驾驶更多是停留在简单的视觉层面上，不能让用户有真实的沉浸感。所以，真实的驾驶环境尤为重要。基于虚拟现实技术的新型驾培模式设计要求贴近用户真实的驾培体验，这要求新型驾培模拟车必须能够与传统驾培车的各项硬件设施机能吻合，同时各项传感设备匹配模式内的系统信息资源，整合后模拟出真实的驾驶环境，能够达到环境光照系统一致，虚拟环境中的物体位置实时更新。

以现行传统驾培车为例，结合5G技术下的物联网，以计算机作为数据处理中心，基于视频合成技术的穿透式HMD的视频透视式头盔显示器作为实现虚实融合显示的主要工具，用户头部戴设置跟踪器，由运动捕捉系统捕捉跟踪器位置，通过计算机处理后得到用户视角在三维空间中的位置。使用3DS Max建模软件将真实驾培场景中的地形、建筑物、障碍物进行建模，使用QuickTime VR进行图像编码处理，建立属性数据库，通过对图形数据和属性数据库的共同管理分析及操作，实现数据可视化。在用户使用新型驾培模拟车时，通过车顶布置的高灵敏摄像头捕捉用户的手势动作，精确辨别用户对转向盘、换挡操纵手柄等部件做出的动作，通过传感器进行压力、方向的数据反馈，采集状态参数并实时记录传输，判断驾培模拟车在虚拟环境中的运行状态。以基于计算机视觉的注册算法与基于硬件传感器的注册算法结合的混合注册方法进行三维注册，将模拟出的实时路况与编码过的虚拟环境影像相叠加，保持虚拟影像与模拟出的真实路况在三维空间中位置的一致性，即在空间上的整合。此外，利用Unity光照系统，模拟用户在自然驾培过程中的光照体验。最后运用虚实融合显示技术，将经过混合的影像稳定一致地投影到用户视口，达到视觉上的沉浸效果。

在传统驾培过程中，除了培训用户的基本驾驶技能外，更多是培养用户的“驾驶路感”。用户可以通过方向盘转动后机动车的位置朝向变化、发动机的声音变化、机动车行驶过程中的晃动等物理信息判断机动车的状态。在新型驾培模式中，使用基于转向阻力矩的方向盘交互方法，可以有效模拟出机动车在正常行驶、刹车等不同情况下的机动车转弯角速度，计算机动车在转弯运动后其在虚拟空间里的位置信息和朝向信息。通过计算机动车在虚拟环境中的位置变化，计算机动车的时速，通过音频模块播放机动车在所处时速时发动机的转速声音，使用立体音模式播放。在模拟机动车在驾驶过程中发生颠簸时，通过安装在座位下的震动传感器实时反馈给用户。

四、结语

虚拟现实作为一种高科技数字化技术，在未来的行业升级转型中将发挥巨大的作用。从市场实际需求出发，充分利用数字技术的发展成果，将虚拟现实技术运用到传统驾培模式的数字化开发中， 可以更加高效便捷地服务相关需求用户，并为其他的教育培训行业提供一定的模式参考和设计指导方向。

参考文献：

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作者简介：王 韬（1997-），男，上海工程技术大学中韩多媒体设计学院研究生在读，研究方向：数媒与影像数字化。