虚拟驾驶平台结构设计的研究及应用(2)

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如今驾校成本增加，利润逐年下降，培训效率低下，必须通过改善措施争取生源，扩大经营范围、降低经营成本等方式来改变现状。模拟驾驶训练是一种行之有效的驾驶员培训方式。在各方面允许的情况下，采用不易损坏、危险性低的虚拟驾驶系统对训练内容进行模拟，在受训者对训练内容熟练操作后，再进行实车训练。这种方式避免了对实车的损耗，提高了培训效率，降低了驾驶培训的危险性。

1 虚拟现实技术

1.1 虚拟现实技术的含义

虚拟现实 (Virtual Reality，简称VR，又译作灵境、幻真)是近年来出现的高新技术，也称灵镜技术或人工环境。虚拟现实技术是利用电脑模拟，产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。

1.2 虚拟现实技术的特征及分类

虚拟现实技术的基本特征是多感知性（Multi-Sensory），是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉、力觉、触觉以及运动感知，甚至还包括觉、嗅觉感知等。由于相关技术，特别是传感技术的限制，虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。

实际应用中的虚拟现实技术，按照功能可分为四类：即桌面型、沉浸型、分布式、混合型。

1.3 国内外的研究现状及发展前景

当前，西方发达国家在虚拟现实技术的基础研究和实际应用方面都居于领先地位。美国是虚拟现实技术发源地，它的虚拟现实技术的研究处于国际上虚拟现实技术的最高水平。虚拟现实技术在美国已经广泛应用于各类虚拟训练及教育系统。美国宇航局NASA建立了航空、卫星维护虚拟现实训练系统和空间站虚拟现实训练系统，并且还建立了可供全国使用的虚拟现实教育系统。

我国的虚拟现实技术研究起步较晚，与发达国家相比还有一段差距。如今，虚拟现实技术的研究已经引起国家有关部门和科学家们的重视。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把虚拟现实技术列入到相关的研究项目中。国内的一些院校和科研机构，已投入到这一领域的研究工作中。在国内，北京航空航天大学计算机系最早进行虚拟现实技术的研究，同时也是最具权威的单位之一。

虚拟现实技术是一门实用性以及综合性很强的技术，目前在众多领域中都有广泛应用。包括军事、医疗、航空航天、虚拟设计、虚拟制造、教育培训和游戏开发等领域。

如今，虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起，成为人类探索客观世界规律的三大手段。虚拟现实技术的应用前景十分广泛，在不久的将来，虚拟现实技术会影响甚至改变我们的观念和习惯，并深入到人们的日常生活和工作之中。【3】

2 虚拟驾驶技术

2.1 虚拟驾驶技术概念

虚拟驾驶，也称为驾驶仿真或模拟驾驶。指利用虚拟现实技术，让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实的视觉、听觉效果的驾驶体验。

2.2 虚拟驾驶系统的分类

根据用途的不同，可将虚拟驾驶系统分为两类，一类是开发型虚拟驾驶系统；另一类是训练型虚拟驾驶系统。

开发型虚拟驾驶系统是研究汽车性能、探索“人-车-交通环境”闭环系统相互作用的主要工具。上世纪80年代以来，德国、瑞典、日本、美国等各大汽车厂家都分别建立了开发型虚拟驾驶系统。开发型虚拟驾驶系统利用计算机，在电子、液压、控制等技术的支持下，从“人-车-交通环境”系统出发，对汽车的安全性能等进行研究和开发。主要用于汽车安全性的动态仿真设计、新车型开发、车用控制系统开发、道路安全性能设计等。【4】