項目策劃書(加標(biāo)題版)

項目策劃書編號：實車駕駛模擬器應(yīng)用于駕校培訓(xùn)項目申請策劃書策劃單位：策劃日期：2012年10月26日一、項目名稱駕駛模擬器應(yīng)用于駕校培訓(xùn)項目申請策劃書二、內(nèi)容提要汽車駕駛模擬器是一種能模擬汽車駕駛動作，并能在主要性能上獲得與實車駕駛相同感覺的仿真設(shè)備。我國傳統(tǒng)的汽車駕駛模擬器結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，畫面真實感不強，駕駛操縱感差，局限性日益明顯。目前國內(nèi)的駕駛模擬器技術(shù)難以滿足日益增長的交通安全方面的要求。本項目提出一種基于實車改造的駕駛模擬器，對傳統(tǒng)模擬器進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)與完善，改善畫面真實感，駕駛舒適度等，旨在提高市場競爭力，更好的應(yīng)用于駕校培訓(xùn)以及相應(yīng)的推廣。關(guān)鍵詞：汽車駕駛模擬器，駕校培訓(xùn)，推廣項目研究及分工四、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題虛擬現(xiàn)實(VirtualReality,VR)技術(shù)是一種計算機仿真技術(shù)，通過給用戶提供視覺、聽覺、觸覺等各種直觀而自然的實時感知交互手段，方便用戶操作，增加用戶對現(xiàn)實的認(rèn)知能力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、人工智能、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理技術(shù)等的最新發(fā)展成果，廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、自動控制、醫(yī)療康復(fù)、教育娛樂等領(lǐng)域。汽車駕駛模擬器(VehicleDrivingSimulator,VDS)將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于汽車駕駛系統(tǒng)中，通過計算機技術(shù)產(chǎn)生汽車行駛過程中的虛擬視景、音響效果和運動仿真,使駕駛員沉浸到虛擬駕駛環(huán)境中,產(chǎn)生實車駕駛感覺,從而體驗、認(rèn)識和學(xué)習(xí)現(xiàn)實世界中的汽車駕駛,既能安全、有效地提高駕駛員技術(shù)水平,又能降低各種費用,降低事故發(fā)生率,正日益受到國內(nèi)外交通安全領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。在國外,駕駛模擬器最早出現(xiàn)在航空駕駛訓(xùn)練中,隨著仿真技術(shù)的成熟,逐漸應(yīng)用到汽車訓(xùn)練中。目前發(fā)達(dá)國家已普遍運用汽車駕駛模擬器作為培訓(xùn)工具。日本政府在1970年以正式法律規(guī)定,汽車駕駛培訓(xùn)學(xué)校必須裝備汽車駕駛模擬器；美國在20世紀(jì)70年代中期就有500多所汽車駕駛學(xué)校裝備了汽車駕駛模擬訓(xùn)練器；大多數(shù)歐洲國家也相繼制定了使用汽車駕駛訓(xùn)練模擬器的法規(guī)。日本在這一領(lǐng)域的技術(shù)比較成熟，代表企業(yè)有Forum8、豐田、本田等公司。Forum8的體驗型駕駛模擬器結(jié)合了富士重工航空宇航部門的飛行模擬器技術(shù)及斯巴魯汽車的電動六軸運動平臺；UC—win／Roadwebviewer軟件能提供道路、交通、城市等模型，進(jìn)行道路障礙、信號控制等各類互動場景的制作；能提供二次開發(fā)接口，從而進(jìn)行面向不同對象的設(shè)計和開發(fā)。豐田公司的駕駛模擬器采用卡通式的外殼設(shè)計，使用實車方向盤，能體驗到適度的力量反饋；三維VR空間圖像與駕駛模擬器控制部分組成自定義系統(tǒng)，根據(jù)駕駛操作（油門、剎車、方向盤等操作）及環(huán)境條件（路面的高低差、摩擦系數(shù)、橫風(fēng)等）對車輛的運動情況進(jìn)行分析，與多自由度運動平臺傳遞互動參數(shù)，實現(xiàn)場景的驅(qū)動；使用DirectX的API構(gòu)建環(huán)繞立體聲的音響環(huán)境，作為車輛行駛時的環(huán)境音效；能夠提供不同的環(huán)境參數(shù)，模擬實現(xiàn)不同道路材料及惡劣天氣時的路面類型。國內(nèi)在駕駛模擬器方面的研究起步較晚，經(jīng)歷了從引進(jìn)國外產(chǎn)品到自行研制一個較漫長的發(fā)展過程。近年來．國內(nèi)一些公司開發(fā)了汽車駕駛訓(xùn)練模擬器，但與國際先進(jìn)水平相比，有較大的差距。目前，北京航空航天大學(xué)、國防科技大學(xué)、中國航空精密機械研究所、東南大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)等單位在此研究領(lǐng)域正在進(jìn)行積極的開展研究工作，并開發(fā)出了一些初期的產(chǎn)品，其中，北京航空航天大學(xué)研制的MCGI-9410T計算機成像系統(tǒng)、航空精密機械研究所研制的QM—CGI汽車駕駛訓(xùn)練模擬系統(tǒng)較為有代表性，吉林工業(yè)大學(xué)建設(shè)的具有6自由度運動系統(tǒng)的開發(fā)型車輛駕駛模擬器，其規(guī)模和性能居世界先進(jìn)水平?，F(xiàn)階段，隨著汽車保有量的急劇增加，我國自行研制的訓(xùn)練型主動式汽車駕駛模擬器技術(shù)已日趨成熟并進(jìn)入商品化階段，開發(fā)型汽車駕駛模擬器也有了長足的發(fā)展，但與國際先進(jìn)水平相比，仍有一定的差距，汽車駕駛模擬器產(chǎn)品還在進(jìn)一步的改進(jìn)和完善的過程中。隨著對汽車駕駛模擬器研究的不斷深入，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)汽車駕駛模擬器在很多方面需要改進(jìn)，局限性日益明顯。主要表現(xiàn)在：第一，結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，使用效果與宣傳差距很大，不能實現(xiàn)高沉浸感和互動性的訓(xùn)練目的，主要為低端的軟硬件采購組裝，缺少獨立的知識產(chǎn)權(quán)。第二，由于場景建模工具落后，計算機生成的圖像畫面質(zhì)量不高，圖像真實感不強，缺乏真正的立體感，不能給駕駛員以真正的三維駕駛感受。第三，無法建立良好的人機工程學(xué)模型，駕駛操縱舒適感，真實感，操縱力感差。隨著國內(nèi)交通量的增加，駕駛員人數(shù)的增多，目前國內(nèi)的駕駛模擬器技術(shù)難以滿足日益增長的交通安全教育方面的要求。因此，本項目提出一種基于實車改造的駕駛模擬器，旨在克服原先系統(tǒng)的缺陷，滿足汽車駕駛模擬訓(xùn)練發(fā)展的需要。五、主要研究內(nèi)容：汽車駕駛模擬器在駕校的應(yīng)用推廣是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涵蓋模擬器的技術(shù)理論、駕校的管理、應(yīng)用和信息等多方面的內(nèi)容。課題的研究以汽車駕駛模擬器為基礎(chǔ)構(gòu)建一個道路交通模型，結(jié)合駕校的實際情況，向駕校進(jìn)行推廣汽車駕駛模擬器，讓駕駛者學(xué)員在幾乎真實的道路上進(jìn)行模擬駕駛訓(xùn)練，替代部分真實的練車環(huán)境，顯著地提高學(xué)車效率，降低道路風(fēng)險。主要研究以下三方面的內(nèi)容：1.通過對各種道路場景數(shù)據(jù)庫的建立，以及對計算機模型和人機工程學(xué)模型等的改進(jìn)，來提高和完善駕駛模擬器的各項技術(shù)。2.通過市場調(diào)查，分析駕駛模擬器應(yīng)用于駕校培訓(xùn)的可行性。3．在可行性分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行駕駛模擬器應(yīng)用的市場推廣。六、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點（一）技術(shù)關(guān)鍵點虛擬現(xiàn)實技術(shù)傳感器技術(shù)計算機技術(shù)數(shù)據(jù)通信技術(shù)多媒體技術(shù)GIS技術(shù)3D建模技術(shù)（二）創(chuàng)新點“智能模擬加實車”組訓(xùn)模式。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)生汽車行駛過程中的虛擬視景、音響效果和運動仿真，使駕駛員沉浸到虛擬駕駛環(huán)境中。真車駕駛艙，環(huán)形視景屏，使用戶獲得實車駕駛感覺。結(jié)合GIS和3D建模技術(shù)，將城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等各種地圖和真實路況場景編入場景，讓用戶身臨其境在城市的各種街道中。通過計算機技術(shù)模擬各種天氣、突發(fā)場景等，既能更加安全、全面、有效地使用戶的駕駛技能得到提高，從而降低事故發(fā)生率，又能降低各種風(fēng)險和費用。七、項目技術(shù)路線（一）系統(tǒng)整體的架構(gòu)汽車模擬駕駛系統(tǒng)主要由虛擬駕駛操作輸入系統(tǒng)、汽車動力學(xué)模型、運動仿真模型、實時操縱模型、場景管理管理平臺、視景和聲音輸出以及汽車數(shù)據(jù)模型庫、場景模型庫和聲音模型庫等組成。其中汽車動力學(xué)模型、運動仿真模型、實時操縱模型和模擬駕駛場景管理平臺是汽車虛擬駕駛系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)。系統(tǒng)的工作過程如下：在系統(tǒng)初始化時，根據(jù)用戶的需求從汽車數(shù)據(jù)模型庫中將用于仿真的車輛數(shù)據(jù)模型調(diào)入到動力學(xué)模型中，同時選擇運行的三維場景，通過模型解析模塊把它從場景數(shù)據(jù)庫中調(diào)入場景管理平臺；在仿真過程中，駕駛?cè)藛T通過虛擬駕駛操作輸入系統(tǒng)進(jìn)行模擬駕駛操作，人機交互接口將油門、制動、換檔和轉(zhuǎn)向等動力學(xué)操作信息以及發(fā)動機啟動、喇叭鳴笛等按鈕操作狀態(tài)送入汽車動力學(xué)模型和實時操縱模型中；經(jīng)過仿真計算后，汽車運動仿真數(shù)據(jù)被送入運動攝像機模塊中控制場景內(nèi)攝像機的運動，同時汽車的行駛姿態(tài)還受到地面因素的影響；然后，場景管理控制模塊根據(jù)此時攝像機的運動狀態(tài)，通過視景模塊將三維場景在投影屏幕上實時反映出來，模擬視景變化，形成行車體感，并且通過虛擬儀表輸出此時的汽車運行參數(shù)。另外，為了增強虛擬駕駛的沉浸感，系統(tǒng)還安裝有音響系統(tǒng)，根據(jù)駕駛?cè)藛T的操作和汽車運行的狀態(tài)，從聲音模型庫中調(diào)出相應(yīng)的聲音特效，如汽車的發(fā)動機轟鳴聲、喇叭鳴笛聲、緊急制動等通過聲音模塊輸出,如圖1所示［1］：

圖1駕駛模擬器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖（二）汽車操作信號的輸入操縱部件的信號流程如圖2所示[1]圖2操作設(shè)備信號流程三）系統(tǒng)邏輯圖[3]圖3系統(tǒng)邏輯圖四）駕駛模擬器效果示意圖：（圖4）模擬環(huán)境視覺屏幕模擬駕駛艙圖4：駕駛模擬器效果示意圖八、項目可行性分析1、技術(shù)可行性分析視景仿真系統(tǒng)人們對事物的感知70%以上來自于視覺，而駕駛員90%的信息來自視覺。駕駛模擬器的視景系統(tǒng)給駕駛員提供一個與地理位置相對應(yīng)的駕駛室外景,如，道路、建筑、交通車輛、山川、田野等視景，通過渲染、紋理、濃淡、光照等技術(shù)處理，產(chǎn)生一個虛擬的駕駛場景，使操縱者產(chǎn)生沉浸感和交互感。在視景三維視景仿真中，場景建模是至關(guān)重要的。因此必須建立真實、逼真、布局合理的場景。在獲取了場景所需的數(shù)據(jù)后，按照模型數(shù)據(jù)庫的設(shè)計原則，利用Creator3.2和3dsmax7．0進(jìn)行三維場景的模型構(gòu)建。操作觸感系統(tǒng)的研究

在汽車行駛的過程中，駕駛員根據(jù)交通環(huán)境、路面狀況實時操作汽車的操縱裝置來改變汽車的運動狀態(tài)，汽車改變運動狀態(tài)后，駕駛員又根據(jù)視覺、觸覺（路感）和體感的反饋信息，判斷原操作的正誤，并對下一次操作作出決策，周而復(fù)始地操作，使汽車按駕駛員的主觀意圖行駛。3） 汽車駕駛專家系統(tǒng)對于駕駛訓(xùn)練型汽車模擬器而言，模擬器實際上是一個汽車駕駛教學(xué)專家系統(tǒng)，其目的是使學(xué)員能熟悉汽車性能，掌握基本的操作方法和駕駛技術(shù)，同時能學(xué)習(xí)交通規(guī)則。所以，模擬器的專家系統(tǒng)應(yīng)包括操作規(guī)則知識庫和交通規(guī)則知識庫。2、經(jīng)濟可行性分析我國從2005年至2012年，燃油價格26次上調(diào)，由3.92元/升漲至8.33元／升。燃油價格的上漲使駕駛培訓(xùn)學(xué)校的汽油支出在成本中所占的比例不斷上揚，從而導(dǎo)致成本不斷攀升，利潤萎縮。與此同時，許多駕校將成本上漲造成的經(jīng)營壓力轉(zhuǎn)嫁給學(xué)員，致使駕駛培訓(xùn)費用屢次提升。進(jìn)而加重了學(xué)員的負(fù)擔(dān)。為降低燃油價格上漲對駕校帶來的負(fù)面影響，在實際教學(xué)中，學(xué)校采取避重就輕的原則，忽略了對學(xué)員基本技能的培訓(xùn)；同時由于基礎(chǔ)設(shè)施不完善，對一些規(guī)定的培訓(xùn)內(nèi)容無法按要求完成。而駕駛模擬器經(jīng)濟性很好，不存在燃油費用問題。3、社會可行性分析隨著國民經(jīng)濟的高速增長，人民生活水平的改善，汽車開始走向家庭，駕駛?cè)藛T的成分更加復(fù)雜，同時汽車性能的提高，道路條件的改善，使汽車的行駛速度大大提高，這些情況使公路交通呈現(xiàn)出車輛高速化、車流密集化和駕駛員非職業(yè)化的特點，要求人們利用先進(jìn)的手段對駕駛員進(jìn)行培訓(xùn)，同時實車訓(xùn)練會產(chǎn)生一定的尾氣污染，而駕駛模擬器在一定限度上可以減少尾氣排放污染，具有很好的環(huán)保性。九、項目預(yù)期目標(biāo)：1、在需求市場推廣該產(chǎn)品，逐漸取代傳統(tǒng)的駕駛模擬器，5年后普及率超過50%2、駕校用戶普遍反應(yīng)良好，實用性比傳統(tǒng)駕駛模擬器要高3、其他應(yīng)用領(lǐng)域也普遍認(rèn)可十、項目實施計劃安排：1、項目實施前期。通過對產(chǎn)品需求市場進(jìn)行問卷調(diào)查，分析學(xué)員、駕校和其他使用到該產(chǎn)品的機構(gòu)的看法，總結(jié)存在的問題，預(yù)測市場需求，確定項目實施的必要性2、項目實施階段。根據(jù)需求確定需要在傳統(tǒng)駕駛模擬器上做出的改進(jìn)，包括需增加的新功能和需改善的視覺、感覺、聽覺效果，并利用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)3、產(chǎn)品測試階段。在投入市場應(yīng)用前，對該產(chǎn)品進(jìn)行有針對性測試4、用戶反饋階段。根據(jù)用戶的需求反饋，做相應(yīng)的改進(jìn)和新功能的添加5、產(chǎn)品推廣階段。在駕駛培訓(xùn)市場得到很好普及的同時，可以推廣到其他要使用駕駛模擬器的領(lǐng)域，比如交通工程領(lǐng)域、駕駛行為心理學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和車輛工程領(lǐng)域等等。附錄1采用駕駛模擬器的駕駛培訓(xùn)的調(diào)查問卷駕校篇您好！非常感謝您在百忙之中抽出寶貴的5分鐘參加此次調(diào)查問卷！1．基本信息駕校名稱： 地址： 年均學(xué)員數(shù)量： （注：駕校學(xué)員為學(xué)車考駕照的，陪練駕校學(xué)員為新手練車的）2．駕?，F(xiàn)有多少駕駛模擬器？A.0輛 B.5輛及以下 C.6-10輛 D. 輛3．百分之多少的學(xué)員有意愿或主動要求在駕駛模擬器上練習(xí)？A.20%以下 B.20%-50% C.50%-80% D.80%以上您對駕校引入模擬器訓(xùn)練，在一定程度上代替真實駕車訓(xùn)練的看法是什么。將高科技產(chǎn)品引入駕訓(xùn)教訓(xùn)之中，是一種必然的趨勢。是一種試探性的創(chuàng)新，有前景和效果值得期待。作為駕訓(xùn)模式的探索，可以存在，但是自己現(xiàn)在還不愿意嘗試。會降低受訓(xùn)人員的駕駛水平，給以后的交通狀況帶來隱患，不應(yīng)提倡。您覺得，如果在駕訓(xùn)過程中，引入模擬器訓(xùn)練的環(huán)節(jié)，訓(xùn)練時間所占的百分比可在多大程度上代替真實駕車訓(xùn)練。80%及以上50%左右30%左右完全不能代替真實駕車訓(xùn)練6．如果在駕訓(xùn)中引入模擬器訓(xùn)練，您覺得在哪個科目中引入最為合適。（可多選）場地倒庫移庫科目。場地特殊地形，特殊路況科目。道路實際駕駛科目。任何科目都無法引入。7．如果您認(rèn)為引入模擬器駕駛訓(xùn)練具有優(yōu)勢，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在哪方面。（可多選）在一定程度上降低駕校培訓(xùn)的費用，節(jié)省燃油，環(huán)保?？梢匀我庠O(shè)計模擬路況，隧道、立交橋、岸堤等，沒有真實場地的環(huán)境限制。模擬器可以對駕駛者的技術(shù)動作，反應(yīng)速度進(jìn)行評估，給受訓(xùn)者提出的建議更有針對性。其他： 如果您認(rèn)為引入模擬器駕駛訓(xùn)練存在缺陷，缺陷最為突出的是哪方面。受訓(xùn)人員心態(tài)和真實駕駛相差太多，無法培養(yǎng)受訓(xùn)人員小心駕駛的安全意識。模擬器仿真的效果有限，與真車駕駛感覺不同，受訓(xùn)人員進(jìn)入真車駕駛后，會有生疏感覺。模擬器的駕駛訓(xùn)練提示比較呆板，不如教練在身邊實時指導(dǎo)的訓(xùn)練效果。其它： _ 您認(rèn)為現(xiàn)有駕駛模擬器有什么缺陷？（可多選）操縱系統(tǒng)沒有真實感，體驗度很差。畫面粗糙，無法聯(lián)系到真實場景?？蛇x場景、路況、突發(fā)狀況太少。其它： _ _當(dāng)駕駛模擬器單價最高為多少時，駕校方會考慮引進(jìn)加入訓(xùn)練？A.20萬 B.30萬 C.50萬 D.100萬附錄2采用駕駛模擬器的駕駛培訓(xùn)的調(diào)查問卷群眾篇您好！非常感謝您在百忙之中抽出寶貴的5分鐘參加此次調(diào)查問卷！1．基本信息性別：A.男 B.女年齡：A.18-29歲B.30-49歲 C.50-59歲D.60-70歲受教育程度：初中及以下 B.高中/中專/職高C.大學(xué)/大專 D.碩士、博士有無駕照：A.有 B.正在考C.沒有（有駕照的或正在考駕照的填選）駕校讓您使用過駕駛模擬器進(jìn)行駕駛培訓(xùn)嗎？沒有 B.2課時左右 C.5課時左右 D. 課時左右使用模擬器進(jìn)行駕駛訓(xùn)練的時候，與使用真實汽車并有教練在身邊指導(dǎo)進(jìn)行訓(xùn)練的時候，您在心態(tài)上會有多大不同。能懷著與真實駕駛同樣緊張的心情，全身心地投入模擬器駕駛訓(xùn)練，感覺非常真實。模擬器訓(xùn)練時心情要稍微放松一些，不過自己也會集中精力，充分完成訓(xùn)練。兩種心態(tài)感覺相差很大，不過模擬器駕駛可以達(dá)到一定的訓(xùn)練目的，但并不充分。模擬器訓(xùn)練完全沒有真實性，心態(tài)上沒有一點壓力，通過模擬器訓(xùn)練很難得到駕駛技術(shù)的進(jìn)步。您對駕校引入模擬器訓(xùn)練，在一定程度上代替真實駕車訓(xùn)練的看法是什么。將高科技