项目策划书(加标题版)

项目策划书编号：实车驾驶模拟器应用于驾校培训项目申请策划书策划单位：策划日期：2012年10月26日一、项目名称驾驶模拟器应用于驾校培训项目申请策划书二、内容提要汽车驾驶模拟器是一种能模拟汽车驾驶动作，并能在主要性能上获得与实车驾驶相同感觉的仿真设备。我国传统的汽车驾驶模拟器结构简单，功能单一，画面真实感不强，驾驶操纵感差，局限性日益明显。目前国内的驾驶模拟器技术难以满足日益增长的交通安全方面的要求。本项目提出一种基于实车改造的驾驶模拟器，对传统模拟器进行技术改进与完善，改善画面真实感，驾驶舒适度等，旨在提高市场竞争力，更好的应用于驾校培训以及相应的推广。关键词：汽车驾驶模拟器，驾校培训，推广项目研究及分工四、国内外研究现状及存在问题虚拟现实(VirtualReality,VR)技术是一种计算机仿真技术，通过给用户提供视觉、听觉、触觉等各种直观而自然的实时感知交互手段，方便用户操作，增加用户对现实的认知能力。虚拟现实技术集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理技术等的最新发展成果，广泛应用于军事、航空航天、自动控制、医疗康复、教育娱乐等领域。汽车驾驶模拟器(VehicleDrivingSimulator,VDS)将虚拟现实技术应用于汽车驾驶系统中，通过计算机技术产生汽车行驶过程中的虚拟视景、音响效果和运动仿真,使驾驶员沉浸到虚拟驾驶环境中,产生实车驾驶感觉,从而体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶,既能安全、有效地提高驾驶员技术水平,又能降低各种费用,降低事故发生率,正日益受到国内外交通安全领域的广泛关注。在国外,驾驶模拟器最早出现在航空驾驶训练中,随着仿真技术的成熟,逐渐应用到汽车训练中。目前发达国家已普遍运用汽车驾驶模拟器作为培训工具。日本政府在1970年以正式法律规定,汽车驾驶培训学校必须装备汽车驾驶模拟器；美国在20世纪70年代中期就有500多所汽车驾驶学校装备了汽车驾驶模拟训练器；大多数欧洲国家也相继制定了使用汽车驾驶训练模拟器的法规。日本在这一领域的技术比较成熟，代表企业有Forum8、丰田、本田等公司。Forum8的体验型驾驶模拟器结合了富士重工航空宇航部门的飞行模拟器技术及斯巴鲁汽车的电动六轴运动平台；UC—win／Roadwebviewer软件能提供道路、交通、城市等模型，进行道路障碍、信号控制等各类互动场景的制作；能提供二次开发接口，从而进行面向不同对象的设计和开发。丰田公司的驾驶模拟器采用卡通式的外壳设计，使用实车方向盘，能体验到适度的力量反馈；三维VR空间图像与驾驶模拟器控制部分组成自定义系统，根据驾驶操作（油门、刹车、方向盘等操作）及环境条件（路面的高低差、摩擦系数、横风等）对车辆的运动情况进行分析，与多自由度运动平台传递互动参数，实现场景的驱动；使用DirectX的API构建环绕立体声的音响环境，作为车辆行驶时的环境音效；能够提供不同的环境参数，模拟实现不同道路材料及恶劣天气时的路面类型。国内在驾驶模拟器方面的研究起步较晚，经历了从引进国外产品到自行研制一个较漫长的发展过程。近年来．国内一些公司开发了汽车驾驶训练模拟器，但与国际先进水平相比，有较大的差距。目前，北京航空航天大学、国防科技大学、中国航空精密机械研究所、东南大学、吉林工业大学等单位在此研究领域正在进行积极的开展研究工作，并开发出了一些初期的产品，其中，北京航空航天大学研制的MCGI-9410T计算机成像系统、航空精密机械研究所研制的QM—CGI汽车驾驶训练模拟系统较为有代表性，吉林工业大学建设的具有6自由度运动系统的开发型车辆驾驶模拟器，其规模和性能居世界先进水平。现阶段，随着汽车保有量的急剧增加，我国自行研制的训练型主动式汽车驾驶模拟器技术已日趋成熟并进入商品化阶段，开发型汽车驾驶模拟器也有了长足的发展，但与国际先进水平相比，仍有一定的差距，汽车驾驶模拟器产品还在进一步的改进和完善的过程中。随着对汽车驾驶模拟器研究的不断深入，我们发现传统汽车驾驶模拟器在很多方面需要改进，局限性日益明显。主要表现在：第一，结构简单，功能单一，使用效果与宣传差距很大，不能实现高沉浸感和互动性的训练目的，主要为低端的软硬件采购组装，缺少独立的知识产权。第二，由于场景建模工具落后，计算机生成的图像画面质量不高，图像真实感不强，缺乏真正的立体感，不能给驾驶员以真正的三维驾驶感受。第三，无法建立良好的人机工程学模型，驾驶操纵舒适感，真实感，操纵力感差。随着国内交通量的增加，驾驶员人数的增多，目前国内的驾驶模拟器技术难以满足日益增长的交通安全教育方面的要求。因此，本项目提出一种基于实车改造的驾驶模拟器，旨在克服原先系统的缺陷，满足汽车驾驶模拟训练发展的需要。五、主要研究内容：汽车驾驶模拟器在驾校的应用推广是一项复杂的系统工程，涵盖模拟器的技术理论、驾校的管理、应用和信息等多方面的内容。课题的研究以汽车驾驶模拟器为基础构建一个道路交通模型，结合驾校的实际情况，向驾校进行推广汽车驾驶模拟器，让驾驶者学员在几乎真实的道路上进行模拟驾驶训练，替代部分真实的练车环境，显著地提高学车效率，降低道路风险。主要研究以下三方面的内容：1.通过对各种道路场景数据库的建立，以及对计算机模型和人机工程学模型等的改进，来提高和完善驾驶模拟器的各项技术。2.通过市场调查，分析驾驶模拟器应用于驾校培训的可行性。3．在可行性分析的基础上，进行驾驶模拟器应用的市场推广。六、关键技术及创新点（一）技术关键点虚拟现实技术传感器技术计算机技术数据通信技术多媒体技术GIS技术3D建模技术（二）创新点“智能模拟加实车”组训模式。通过虚拟现实技术产生汽车行驶过程中的虚拟视景、音响效果和运动仿真，使驾驶员沉浸到虚拟驾驶环境中。真车驾驶舱，环形视景屏，使用户获得实车驾驶感觉。结合GIS和3D建模技术，将城市、乡镇等各种地图和真实路况场景编入场景，让用户身临其境在城市的各种街道中。通过计算机技术模拟各种天气、突发场景等，既能更加安全、全面、有效地使用户的驾驶技能得到提高，从而降低事故发生率，又能降低各种风险和费用。七、项目技术路线（一）系统整体的架构汽车模拟驾驶系统主要由虚拟驾驶操作输入系统、汽车动力学模型、运动仿真模型、实时操纵模型、场景管理管理平台、视景和声音输出以及汽车数据模型库、场景模型库和声音模型库等组成。其中汽车动力学模型、运动仿真模型、实时操纵模型和模拟驾驶场景管理平台是汽车虚拟驾驶系统的核心子系统。系统的工作过程如下：在系统初始化时，根据用户的需求从汽车数据模型库中将用于仿真的车辆数据模型调入到动力学模型中，同时选择运行的三维场景，通过模型解析模块把它从场景数据库中调入场景管理平台；在仿真过程中，驾驶人员通过虚拟驾驶操作输入系统进行模拟驾驶操作，人机交互接口将油门、制动、换档和转向等动力学操作信息以及发动机启动、喇叭鸣笛等按钮操作状态送入汽车动力学模型和实时操纵模型中；经过仿真计算后，汽车运动仿真数据被送入运动摄像机模块中控制场景内摄像机的运动，同时汽车的行驶姿态还受到地面因素的影响；然后，场景管理控制模块根据此时摄像机的运动状态，通过视景模块将三维场景在投影屏幕上实时反映出来，模拟视景变化，形成行车体感，并且通过虚拟仪表输出此时的汽车运行参数。另外，为了增强虚拟驾驶的沉浸感，系统还安装有音响系统，根据驾驶人员的操作和汽车运行的状态，从声音模型库中调出相应的声音特效，如汽车的发动机轰鸣声、喇叭鸣笛声、紧急制动等通过声音模块输出,如图1所示［1］：

图1驾驶模拟器系统结构图（二）汽车操作信号的输入操纵部件的信号流程如图2所示[1]图2操作设备信号流程三）系统逻辑图[3]图3系统逻辑图四）驾驶模拟器效果示意图：（图4）模拟环境视觉屏幕模拟驾驶舱图4：驾驶模拟器效果示意图八、项目可行性分析1、技术可行性分析视景仿真系统人们对事物的感知70%以上来自于视觉，而驾驶员90%的信息来自视觉。驾驶模拟器的视景系统给驾驶员提供一个与地理位置相对应的驾驶室外景,如，道路、建筑、交通车辆、山川、田野等视景，通过渲染、纹理、浓淡、光照等技术处理，产生一个虚拟的驾驶场景，使操纵者产生沉浸感和交互感。在视景三维视景仿真中，场景建模是至关重要的。因此必须建立真实、逼真、布局合理的场景。在获取了场景所需的数据后，按照模型数据库的设计原则，利用Creator3.2和3dsmax7．0进行三维场景的模型构建。操作触感系统的研究

在汽车行驶的过程中，驾驶员根据交通环境、路面状况实时操作汽车的操纵装置来改变汽车的运动状态，汽车改变运动状态后，驾驶员又根据视觉、触觉（路感）和体感的反馈信息，判断原操作的正误，并对下一次操作作出决策，周而复始地操作，使汽车按驾驶员的主观意图行驶。3） 汽车驾驶专家系统对于驾驶训练型汽车模拟器而言，模拟器实际上是一个汽车驾驶教学专家系统，其目的是使学员能熟悉汽车性能，掌握基本的操作方法和驾驶技术，同时能学习交通规则。所以，模拟器的专家系统应包括操作规则知识库和交通规则知识库。2、经济可行性分析我国从2005年至2012年，燃油价格26次上调，由3.92元/升涨至8.33元／升。燃油价格的上涨使驾驶培训学校的汽油支出在成本中所占的比例不断上扬，从而导致成本不断攀升，利润萎缩。与此同时，许多驾校将成本上涨造成的经营压力转嫁给学员，致使驾驶培训费用屡次提升。进而加重了学员的负担。为降低燃油价格上涨对驾校带来的负面影响，在实际教学中，学校采取避重就轻的原则，忽略了对学员基本技能的培训；同时由于基础设施不完善，对一些规定的培训内容无法按要求完成。而驾驶模拟器经济性很好，不存在燃油费用问题。3、社会可行性分析随着国民经济的高速增长，人民生活水平的改善，汽车开始走向家庭，驾驶人员的成分更加复杂，同时汽车性能的提高，道路条件的改善，使汽车的行驶速度大大提高，这些情况使公路交通呈现出车辆高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的特点，要求人们利用先进的手段对驾驶员进行培训，同时实车训练会产生一定的尾气污染，而驾驶模拟器在一定限度上可以减少尾气排放污染，具有很好的环保性。九、项目预期目标：1、在需求市场推广该产品，逐渐取代传统的驾驶模拟器，5年后普及率超过50%2、驾校用户普遍反应良好，实用性比传统驾驶模拟器要高3、其他应用领域也普遍认可十、项目实施计划安排：1、项目实施前期。通过对产品需求市场进行问卷调查，分析学员、驾校和其他使用到该产品的机构的看法，总结存在的问题，预测市场需求，确定项目实施的必要性2、项目实施阶段。根据需求确定需要在传统驾驶模拟器上做出的改进，包括需增加的新功能和需改善的视觉、感觉、听觉效果，并利用现有技术实现3、产品测试阶段。在投入市场应用前，对该产品进行有针对性测试4、用户反馈阶段。根据用户的需求反馈，做相应的改进和新功能的添加5、产品推广阶段。在驾驶培训市场得到很好普及的同时，可以推广到其他要使用驾驶模拟器的领域，比如交通工程领域、驾驶行为心理学领域、医学领域和车辆工程领域等等。附录1采用驾驶模拟器的驾驶培训的调查问卷驾校篇您好！非常感谢您在百忙之中抽出宝贵的5分钟参加此次调查问卷！1．基本信息驾校名称： 地址： 年均学员数量： （注：驾校学员为学车考驾照的，陪练驾校学员为新手练车的）2．驾校现有多少驾驶模拟器？A.0辆 B.5辆及以下 C.6-10辆 D. 辆3．百分之多少的学员有意愿或主动要求在驾驶模拟器上练习？A.20%以下 B.20%-50% C.50%-80% D.80%以上您对驾校引入模拟器训练，在一定程度上代替真实驾车训练的看法是什么。将高科技产品引入驾训教训之中，是一种必然的趋势。是一种试探性的创新，有前景和效果值得期待。作为驾训模式的探索，可以存在，但是自己现在还不愿意尝试。会降低受训人员的驾驶水平，给以后的交通状况带来隐患，不应提倡。您觉得，如果在驾训过程中，引入模拟器训练的环节，训练时间所占的百分比可在多大程度上代替真实驾车训练。80%及以上50%左右30%左右完全不能代替真实驾车训练6．如果在驾训中引入模拟器训练，您觉得在哪个科目中引入最为合适。（可多选）场地倒库移库科目。场地特殊地形，特殊路况科目。道路实际驾驶科目。任何科目都无法引入。7．如果您认为引入模拟器驾驶训练具有优势，优势主要体现在哪方面。（可多选）在一定程度上降低驾校培训的费用，节省燃油，环保。可以任意设计模拟路况，隧道、立交桥、岸堤等，没有真实场地的环境限制。模拟器可以对驾驶者的技术动作，反应速度进行评估，给受训者提出的建议更有针对性。其他： 如果您认为引入模拟器驾驶训练存在缺陷，缺陷最为突出的是哪方面。受训人员心态和真实驾驶相差太多，无法培养受训人员小心驾驶的安全意识。模拟器仿真的效果有限，与真车驾驶感觉不同，受训人员进入真车驾驶后，会有生疏感觉。模拟器的驾驶训练提示比较呆板，不如教练在身边实时指导的训练效果。其它： _ 您认为现有驾驶模拟器有什么缺陷？（可多选）操纵系统没有真实感，体验度很差。画面粗糙，无法联系到真实场景。可选场景、路况、突发状况太少。其它： _ _当驾驶模拟器单价最高为多少时，驾校方会考虑引进加入训练？A.20万 B.30万 C.50万 D.100万附录2采用驾驶模拟器的驾驶培训的调查问卷群众篇您好！非常感谢您在百忙之中抽出宝贵的5分钟参加此次调查问卷！1．基本信息性别：A.男 B.女年龄：A.18-29岁B.30-49岁 C.50-59岁D.60-70岁受教育程度：初中及以下 B.高中/中专/职高C.大学/大专 D.硕士、博士有无驾照：A.有 B.正在考C.没有（有驾照的或正在考驾照的填选）驾校让您使用过驾驶模拟器进行驾驶培训吗？没有 B.2课时左右 C.5课时左右 D. 课时左右使用模拟器进行驾驶训练的时候，与使用真实汽车并有教练在身边指导进行训练的时候，您在心态上会有多大不同。能怀着与真实驾驶同样紧张的心情，全身心地投入模拟器驾驶训练，感觉非常真实。模拟器训练时心情要稍微放松一些，不过自己也会集中精力，充分完成训练。两种心态感觉相差很大，不过模拟器驾驶可以达到一定的训练目的，但并不充分。模拟器训练完全没有真实性，心态上没有一点压力，通过模拟器训练很难得到驾驶技术的进步。您对驾校引入模拟器训练，在一定程度上代替真实驾车训练的看法是什么。将高科技