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用于道路交通安全教育的模拟驾驶体验系统研究

王振军  
【摘要】:道路交通安全事关人民群众的生命财产安全,事关经济社会的协调发展。我国道路交通参与者的交通安全意识还比较淡薄,道路交通事故造成的人员伤亡和财产损失十分惨重。目前开展的道路交通安全教育主要采用图文说教式的被动教育方式,而且模拟驾驶器主要以培训驾驶员操控技能为主,很少有交通事故或紧急状况的体验教育功能,更没有立体视觉的冲击体验效果,教育效果不理想。 为此,本文提出了构建基于模拟驾驶器的立体视觉虚拟道路紧急状况和模拟事故体验为主的安全教育体系,通过模拟驾驶器、立体视觉虚拟场景、驾驶行为判别、紧急道路状况和虚拟事故实时生成等技术研究,在模拟驾驶器上实现体验式安全教育,使参与者“亲身经历”交通事故,体验生命的重要性,在脑海中打下深刻的烙印,从而更好地解决交通安全教育的有效性问题。 首先在对体验式交通安全教育的需求进行分析的基础上,讨论了体现交通安全体验教育功能的模拟驾驶器的机电构造和虚拟场景的实现方法,通过构建各种天气环境下的体验道路虚拟场景,研究了虚拟模型在普通PC机上运行的画面逼真度、精细度和运行速度之间的优化处理方法及立体视觉实现技术,为安全教育体验提供软硬件基础。 在此基础上,分析讨论了紧急交通状况训练和考核需求,提出了根据模拟驾驶操控状态和道路当前环境构建随机性紧急道路状况的计算处理方法,通过驾驶员操作行为的判别,初步实现了科目三以外的驾驶员紧急处理能力训练和考核系统,从而为紧急状况下的驾驶认知行为模型构建和安全体验教育与综合训练提供了依据。 通过对交通事故中车人或物体的常规碰撞运动学和动力学计算得出了虚拟交通事故中物体运动和变形的模拟方法,实现了虚拟事故场景的再现,并融合法规、声效、立体事故案例和驾驶体验,达到了根据驾驶员的情况设定体验和教育内容,变被动教育为主动体验的目的,从而增强了安全教育效果。 本文成果应用于公安部科技行动计划的虚拟交通事故再现和体验安全教育课题,模拟驾驶体验教育系统已应用到山东省公安厅交通安全教育基地和部分驾校中,技术性能和使用效果良好,验证了本课题成果的有效性。


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