科技发明制作A类|江阴雨辰互联

2023年7月29日发(作者：)

序号：

编码：

第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛

作品申报书

作品名称：

基于虚拟现实技术的驾驶训练及考核模拟器

学校全称：山东大学威海分校

申报者姓名

（集体名称）： SDU杰迅小组

类别：

□自然科学类学术论文

□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文

√科技发明制作A类

□科技发明制作B类

报送方式：

√省级报送作品

□高校直送作品说明

1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。

2.申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。

3.表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。

4.序号、编码由第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛全国组委会填写。

5.学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.5×22cm）。

6.发起高校的三件直送作品和各省（区、市）通过初评的作品（数量参照“作品数额分配方案”）各一式四份分别按全国组委会规定的时间用特快专递寄至全国竞赛组委会办公室。

7.作品申报书须按要求由各省或各校竞赛组织协调机构统一寄送。

8.其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构咨询。

9.寄送地址：南开大学团委第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛组委会办公室

联系人：

联系电话：

传真：

邮政编码：300071 A2申报者情况（集体项目）

说明：1．必须由申报者本人按要求填写；

2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；

3．本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。

申报者姓名

学校

学历

韦鹏

本专科生

性别

学制

男出生年月 1987年2月

04计算机

4 入学时间 2004年9月

山东大学威海分校系别、专业、年级

代作品名称

表毕业论文情题目

况

通讯地址

常住地

通讯地址

其他作者情况

资格学校学籍管理认定

部门意见

姓名

刘珂

胡建东

李功明

宋振伟

方亮

陈淑栋

基于虚拟现实技术的驾驶训练及考核模拟器

无

山东大学威海分校126信箱邮政编码

办公电话

山东省威海市山东大学威海分校邮政编码

住宅电话

性别

男

年龄

学历所在单位

本专科生山东大学威海分校

264209

以上作者是否为2007年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。

□是□否（部门签章）

年月日本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果

院、系负责人 □是□否

或导师意见负责人签名：

年月日 B3．申报作品情况（科技发明制作）

说明：1．必须由申报者本人填写；

2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；

3．本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、

原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书；

4．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。

作品全称

基于虚拟现实技术的驾驶训练及考核模拟器

（ B ）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控

制、工程、交通、建筑等）

B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）

作品分类

C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）

D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健

康、卫生、食品等）

E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化

工、生态、环保等）本作品由多媒体计算机、驾驶舱座等组成。能模拟汽车驾驶等运行环境和操作效果，包括模拟道路、驾驶车辆、行人、建筑物、交通标志等，各种场景随着驾驶的过程实时变化。适合初学驾驶的人驾驶学习和交通安全教育，并应达到国家相关标准。另外，配有相关仿真虚拟软件。本作品的特色与创新之处：

1、采用3D模型，画面真实，道路的模拟部分和标志标线全部按照国家交通法规设计、道路全部为国内道路，并包括单边桥，作品设计、发明直角转变，上坡定点停车与坡道起步，限速通过限宽门，百米的目的和基本思加减档，起伏路驾驶，曲线行驶等各个操作，各操作方法与真路，创新点，技术关键和主要技术指标

车无异。

2、视觉效果采用计算机实时成像、逼真度高，声音采用计算机语音合成技术，能逼真模拟汽车行进中的各种机械动力声、喇叭声、周围环境声等。

3、模拟不同天气，不同车型，不同路段，使学习者可以应对各种情况，并及时对学习者的操作失误给予指正。并提供标准操作供学习者参考。

4、提供回放录像，供学习者再次复习，并可对比标准操作自行纠正。

5、语音提示功能，可以针对学习者在学习过程中的操作不足给予指正，并可以在考试中发出各种操作命令。 6、可以模拟考官考试，随即发出驾驶指令，并根据驾驶员采取的操作判分。

7、随机模拟各种突发情况，以考核驾驶员的应变能力。

8、提供场景信息及规则信息编辑器，用户可自行编辑场景及规则

研究方法与实施方案（技术路线）

1、模拟环境的构建：收集不同的驾驶场景资料，构建出真实的模拟环境，对各种不同的地形，天气进行细致的刻画。可根据需要，设计雾天行车、夜间行车、雨天行车、雪天行车等恶劣天气的行车情景。利用3D MAX强大的建模能力以及OpenGL卓越的绘图功能,对现实世界进行模拟.

2、车辆的设置:由于车辆的物理参数众多,将它们都进行考虑是不符合实际的. 建立准确的汽车动力学模型，合适的选取车辆的关键性能参数合理设置,输入计算机中,对其进行处理,从而真实的反应驾驶的驾驶水平

3、规则的选取:对驾驶者的评估应严格按照驾驶员考试的评估标准,关键在于要在模拟进行的同时,及时收集驾驶车辆的参数.

、 4、根据实际需要选取现实中的一处超经进行建模，建立场景信息及规则信息库，导入系统中，检验系统的功效 1、人机交互：为了系统的流畅性，我们使用DirectInput处理。为了构造真实的身临其境的环境，对声音使用DirectSound进行播放，增加真实感

2、对驾驶人员状态的评估：在进行模拟的过程中，应时刻对驾驶员的驾驶技术进行评估，对于不符要求的技术动作作品的科学性先进应随时提出并纠正。

突发事件的预先或随机设置，以及驾驶操作的标准序列。

性（必须说明与现有3、技术相比、该作品是4、驾驶规程与实际操作的自动比较及评估。

否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性5、提供回放录像，供学习者再次复习，并可对比标准操作自行纠正。

分析说明和参考文6、语音提示功能，可以针对学习者在学习过程中的操作不献资料）

足给予指正，并可以在考试中发出各种操作命令。

7、可以模拟考官考试，随即发出驾驶指令，并根据驾驶员采取的操作判分。

8、随机模拟各种突发情况，以考核驾驶员的应变能力。

9、比现行的驾驶模拟器能更好的模拟场景，并加入考核系统

无

作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果作品所处

阶段

技术转让方式

（ B ）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段

D （自填）

作品可展示的

形式

√实物、产品 □模型 □图纸 √磁盘 √现场演示

√图片 √录像 √样品

虚拟现实技术，是近年发展起来的高级计算机技术，是建立在计算机图形学、仿真学、并行技术、人工智能、多媒体技术及高性能计算机系统等技术基础之上的一门新兴的技术。

基于虚拟现实技术的驾驶训练及考核模拟器是基于虚拟使用说明及该作品的技术特点和优势，范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测

现实来实现虚拟驾驶，主要用于对驾驶员的培训。这是一套提供该作品的适应集软件和控制模拟器的综合训练及考核系统。

目前，我国私家汽车急剧增加，要求考取驾照的人越来越多，考取驾照的新手也越来越多。由于教练车数量有限，每个人实际上的训练时数有限。同时，由于操作等方面的原因，在训练时造成的车辆损坏及事故也频有发生。因此，研发一套基于虚拟现实的训练系统，采用3D模型，画面真实，良好的立体造型给人一种身临其境的感觉，有利于学员的更好更快学习。有很大的必要性和很大的市场需求。

建立这样一套训练器，可以解决如下问题：

1．对于一般驾驶培训部门，可以提高教学效率，减少实车训练课时，缩短培训周期。

2．对于个人或者是培训部门，不仅减少燃油消耗等费用，减少机件和磨损，延长汽车的寿命，有利于保护环境，减少学员由于操作不熟练而造成的事故和伤害。

3．对于培训部门，可以减轻教练员的劳动强度。对于学员，可以减少学员紧张情绪和心理压力，克服心理障碍。

4．由于采用标准系统学习，可以使驾驶员的驾驶操作训练动作规范，标准统一，并且通过系统提供的变化环境，使驾驶员可以从容地应对各种突发情况及道路带来的障碍。

5．此系统具有模拟驾驶的仿真性，可以掌握学习者的练习成绩，及时纠正操作错误。在短期内达到一种最好的效果

本产品的研究和开发，能够在很大程度上缓解教练员及教练车的紧张状况，减少车辆部件的磨损及损坏，减少事故的发生。使驾驶员的培训效率更高。此模拟器可以投入批量生产，创造可观的经济效益。

□提出专利申报

申报号

申报日期年月日

专利申报情况

□已获专利权批准

批准号

批准日期年月日

√未提出专利申请

科研管理部门

签章

年月日 C.当前国内外同类课题研究水平概述

说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；

2.填写此栏有助于评审。

基于虚拟现实技术的驾驶训练及考核模拟器是基于虚拟现实来实现虚拟驾驶，主要用于对驾驶员的培训。

虚拟现实技术，是近年发展起来的高级计算机技术，是建立在计算机图形学、仿真学、并行技术、人工智能、多媒体技术及高性能计算机系统等技术基础之上的。虚拟现实有时也称灵镜和幻境，英文名称Virtual Reality，简称VR，是一种可以创造和体验虚拟世界（Virtual World）的计算机系统。Virtual Reality 一词最早是由美国VPL公司的创建人之一Jaron Lanier 于20 世纪80 年代初正式提出来的。

目前国内外的虚拟现实实验室有：

1、北京航空航天大学虚拟现实实验室（虚拟现实国家重点实验室）

主要负责开发军用、工业用虚拟现实系统，并负责国内虚拟现实软件技术评测工作。目前，正在从事“虚拟奥运博物馆”系统的研发工作，它将通过三维实时仿真、大场景图像多通道实时输出等先进技术，实现奥运比赛项目仿真模拟、虚拟奥运艺术作品展示、历届奥运历史再现、奥运比赛精彩回放和北京2008奥运场馆虚拟漫游等内容的展示。 2、美国Michigan大学虚拟现实实验室

该实验室的研究工作主要集中于虚拟环境的工业应用方面。他们关注的是工程设计的虚拟原型构筑（virtual prototyping），这方面的工作特别针对汽车和海洋工业应用；其次是制造过程的仿真以及相关的工程应用。另外，也包括虚拟现实在事故仿真、医学、建筑、考古、教育和其它领域的应用。

3、美国东北大学虚拟环境实验室

该实验室主要开展的是车辆驾驶员虚拟环境的研究。正在从事的项目有：基于虚拟环境的驾驶仿真器，用户角度出发的道路和交通状况的动态可视化研究，恶劣环境（强光、雨天和大雾）适用的驾驶仿真器，高速公路驾驶仿真等一系列与驾驶有关的虚拟环境研究项目。

4、英国Leeds大学计算机研究学院

该大学的研究主要集中在虚拟原型的构造和仿真以及可视化技术方面。

目前国内主流汽车模拟驾驶系统有：

 北京黎明公司的VR-AutoMoto是一套用于驾驶培训和道路练习的汽车模拟驾驶系统，该系统利用计算机三维虚拟仿真技术产生逼真的三维立体的道路驾驶场景，受训人员佩戴立体成像眼镜，看到的场景是立体场景，具有很强的身临其境的感觉，操纵着具体力反馈功能的方向盘，实时交互行进中的三维立体道路场景，在各场景中可以进行相互之间会车，超车，让车等技能的训练，使驾驶者初步了解汽车驾驶的基本原理和基本知识，体会驾驶汽车的动作要领，感受汽车驾驶过程中的无穷乐趣。在驾驶训练中受训人员可通过现场复现功能键来观察分析自己的驾驶训练情况，特别是训练过程中发生重大错误，如撞车、撞障碍物，或人行道时,可利用再现的效果来判断和分析错误原因。适合于毫无驾驶经验的学员的驾驶培训和具备驾驶员资格的新手的实战练习。

◆BPM-5型电脑控制主被动式汽车模拟驾驶系统是由电脑控制主被动式汽车驾驶模拟系统(器)是以计算机仿真和计算机三维成像等高技术为核心的新一代汽车驾驶模拟器。它能模拟汽车驾驶的运行环境和操作效果，培训汽车驾驶人员。模拟系统的图形部分是由计算机实时形成的，学员在视频上看到的道路，自走车辆、各驾驶车辆、行人、建筑物、交通标志等均是随着学员驾驶的过程不断实时变化的，如同驾驶真车一样，有身临其境的感觉。

◆TS-9000PR汽车模拟驾驶系统 TS-9000PR汽车模拟驾驶系统就是以我国道路交通管理条例和驾驶员考试要求为依据，以国内道路交通环境为背景，以激光视盘为教学载体，以国产汽车为模拟教练车型，采用先进的计算机及电子表视听技术进行直观教学。TS-9000PR汽车模拟驾驶培训系统由电脑主控中心、多台模拟驾驶舱及投影教学系统组成。驾驶座舱完全采用实车零部件，操纵性能充分符合实车运动模型。

D.推荐者情况及对作品的说明

推荐者情况

姓名

工作单位

通讯地址

单位电话

师恩培

性别

男

年龄

5职称

教授