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VR汽車安全駕駛與緊急避險訓(xùn)練系統(tǒng)

一、概述
虛擬現(xiàn)實技術(shù)（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(shè)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(shù)，其基本特征是沉浸、交互和想象。由于虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(shù)一經(jīng)問世，已被廣泛應(yīng)用在軍事、航天、醫(yī)學(xué)、教育等行業(yè)。

二、項目建設(shè)目的
本實訓(xùn)項目提出將“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”應(yīng)用于汽車安全駕駛與緊急避險訓(xùn)練，通過模擬真實、安全的訓(xùn)練場景，可有效培養(yǎng)駕駛員的駕駛技能和應(yīng)急處置能力，提高其預(yù)判能力、應(yīng)變能力、心理素質(zhì)和安全行車意識，可有效提升單位訓(xùn)練操管水平。
（一）全新學(xué)習(xí)實訓(xùn)場景
虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以按照虛擬的環(huán)境下 1:1 還原構(gòu)建相關(guān)場景，使駕駛員能進行相應(yīng)場景的體驗和訓(xùn)練。虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了現(xiàn)實中難以模擬的學(xué)習(xí)場景，構(gòu)造出沉浸性、交互性都將優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)方式的新型教學(xué)環(huán)境。
（二）突破傳統(tǒng)實訓(xùn)方式
運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，突破傳統(tǒng)訓(xùn)練的限制，使駕駛員可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)需求，在自己方便的時間通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備選擇適合的學(xué)習(xí)訓(xùn)練內(nèi)容，按照適合于自己的方式和速度進行學(xué)習(xí)。這種探索性的學(xué)習(xí)模擬訓(xùn)練有利于激發(fā)創(chuàng)造性思維，提高學(xué)習(xí)者的動力。虛擬實訓(xùn)環(huán)境大大增加了實訓(xùn)時間和內(nèi)容，減少了實訓(xùn)環(huán)節(jié)中的危險性。
（三）節(jié)約有限實訓(xùn)資源
虛擬環(huán)境構(gòu)建實訓(xùn)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(xùn)練，減少了實訓(xùn)的物資損耗，從而有效節(jié)約實訓(xùn)成本。
三、配置及功能
硬件按照1:1真實比例還原東風(fēng)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(yīng)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(xùn)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(xué)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(xué)生的學(xué)習(xí)達到事半功倍的效果。
系統(tǒng)可以對訓(xùn)練人員以語音形式、視覺提示和文字總結(jié)三種方式進行指導(dǎo)，對學(xué)員的駕駛技巧、反應(yīng)速度和處置情況進行評分總結(jié)，使學(xué)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(luò)交換機	臺	1
6	音響設(shè)備	套	1
7	1:1還原東風(fēng)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(shè)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
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(xùn)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	訓(xùn)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
3	操作不當(dāng)	當(dāng)訓(xùn)練人員操作不當(dāng)如拉手剎行駛、掛擋點火啟動、減速不當(dāng)、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(shè)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(cè)或雙側(cè)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(xùn)練人員處置不當(dāng)如急剎、不緊握方向盤將導(dǎo)致車輛甩尾或側(cè)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(zhuǎn)向失控	行車過程中，車輛轉(zhuǎn)向機構(gòu)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(xùn)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(xùn)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(yīng)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(xùn)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(xùn)練人員正常行駛
13		其他車輛醉酒駕駛、疲勞駕駛導(dǎo)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(yīng)能多樣組合

六、技術(shù)要求
實訓(xùn)仿真車型：東風(fēng)EQ1118G
1.硬件性能指標(biāo)
（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(biāo)
（1）交互系統(tǒng)信息處理延遲：≤10ms；
（2）系統(tǒng)分辨率：自適應(yīng)；
（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(biāo)、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(biāo)
（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(zhuǎn)移；
（4）數(shù)據(jù)定期備份。
4.環(huán)境適應(yīng)性指標(biāo)
（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℃）。

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