基于虚拟现实的驾驶紧急情况测试系统及方法与流程

本发明属于虚拟技术领域，涉及的技术计算机图形学技术，尤其涉及一种基于虚拟现实的驾驶紧急情况测试系统及方法。

背景技术：

虚拟现实技术(vr)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术就是利用现实生活中的数据，通过计算机技术产生的电子信号，将其与各种输出设备结合使其转化为能够让人们感受到的现象，这些现象可以是现实中真真切切的物体，也可以是我们肉眼所看不到的物质，通过三维模型表现出来。因为这些现象不是我们直接所能看到的，而是通过计算机技术模拟出来的现实中的世界。

虚拟现实技术近年来应用也非常广泛，驾驶、医学、军事都是重点应用虚拟现实技术的领域。为了更加地鼓励虚拟现实技术的发展，现在许多厂家也推出了多种用于虚拟现实开发的工具包和api。steamvr是steam推出地一款虚拟现实插件，与htc头盔同时使用可以更好的构建虚拟环境。我们使用unity3d开发引擎并借助steamvr插件开发此系统。

信息论是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵、通信系统、数据传输、密码学、数据压缩等问题的应用数学学科。信息最初应用与通信领域，但是上世纪50年代开始有科学家陆续的将信息论应用到其他领域，美国科学家费兹认为人在一定范围内运动以获取一定宽度的目标便构成信息传输，并以此提出了费兹定律。这是信息论跨领域应用的重大突破，从此信息论中的概念也逐渐应用到认知学领域。

目前国内对与驾驶的研究有很大进展，但是对驾驶员在紧急情况下表现的训练则相对少见。追尾事件实际测试的成本昂贵，并且对受试者也有一定的风险，最好的举措是先在虚拟环境中进行，然后再在实际环境中进行。

我们通过创建不同的场景为驾驶员提供测试，设置听觉分心任务分散驾驶员注意力，监测驾驶员的眼动数据，观察驾驶员在紧急情况下的驾驶表现。系统也会根据驾驶员的表现输出相应的文献供测试人员进行调节与评估。

技术实现要素：

本发明的目的是为了帮助驾驶员更好的了解自己在面对危急情况时的反应，记录驾驶员的眼动数据，利用信息论的知识分析驾驶员的驾驶表现得出结果，根据结果进行特定训练提升驾驶员应对危险情况的水平。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现。

本发明是一款基于虚拟现实的驾驶紧急情况测试系统，包括登录模块、校准模块、任务模块、控制模块和数据库。

登录模块是用于测试任务开始之前记录测试者相关数据的，测试者需要填写选择自己的相关数据，提交后台记录。

校准模块是为了更好的确认测试者的眼动数据，眼动仪捕捉到测试者的瞳孔位置，获取到测试者看到的点，用pt(x，y)表示，显示出来的点用pl(x，y)表示，校准的结果得到一个转移矩阵使pl(x，y)＝m*pt(x，y)。

任务模块包含数据记录，情况监测，结果反馈。用户进入场景之后开始驾驶，在用户前方会有一辆汽车与用户一同行驶并保持一定距离，在测试者行驶一段时间进入驾驶状态之后，工作人员可以选择让前方车辆忽然停止，驾驶员会针对当前的状况采取一系列的措施，这个过程中驾驶员的各项生理数据会被记录，在任务结束之后会将数据输出并显示在屏幕上。

控制模块分为控制触发、控制设置和控制储存三个部分，用户通过外设(罗技g29方向盘、刹车油门)完成任务。工作人员可以调整场景中的一些参数以及设置一些情况，驾驶员也同样可以更改一些跟自己驾驶有关的参数，让模拟器更符合自己的驾驶习惯。驾驶员与外设交互的数据，工作人员修改的场景参数，驾驶员自己修改的场景参数，驾驶员的眼动数据在任务结束之后都会存储到数据库中。

存储模块是是将上述数据全部存储到数据库中，方便对不同条件的数据进行增删改查。从数据库导出每次实验结果到日志文件，便于每次测试后对不同用户的认知训练进行调整。

本发明技术方案带来的有益效果是：

通过本发明的实际测试结果，我们发现在不同的环境中训练驾驶者之后，驾驶者的应急能力得到了明显提高，如一名刚刚获得驾照的驾驶员在最开始的测试中事故频发，驾驶过程中从周围获取信息的能力也明显偏低。经过一段时间的训练之后，驾驶员的应急能力得到了明显提升，从周围环境获取信息的能力也到的明显提升。

根据输出的日志文件，我们的驾驶人员将会了解驾驶员应急能力的变化过程，也会了解驾驶员哪些方面仍存在不足，并根据结果为驾驶员提出相应的建议。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的程序流程图；

图3是本发明的测试场景图；

图4是本发明的日志文件图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。虽然国家现在对驾照的发放越来越严格，但是缺少对驾驶员的在紧急情况下表现的训练。

交通事故一直是人们生命安全的一项重大威胁。安全驾驶一直是每一位司机都期望的，驾驶安全方面最重要的问题则是减少撞车事故。统计数据显示每年因为交通事故发生意外大约会造成17000人的死亡与50多万人受伤。所以，对于驾驶员的应急能力训练也是非常有必要的。

如图1到图4所示，本发明基于虚拟现实的驾驶紧急情况测试系统，包括登录模块、校准模块、任务模块、控制模块和数据库。

登录模块将在任务即将开始之前，驾驶员在界面上填写自己的相关信息，例如性别、年龄、驾龄等一系列相关数据，设置完成之后则可切换场景，进入体验场景，在体验场景中驾驶员可以随意驾驶体验外设装备，并根据自己的喜好设置参数，让驾驶装备更符合自己的驾驶习惯。

任务模块则是在体验场景结束之间进入，驾驶员驾驶车辆在不同的环境中行驶，车辆前方有一辆与驾驶员驾驶车辆保持并行的汽车，在驾驶员驾驶一段路程之后忽然停止，驾驶员会采取一系列的操作避免发生碰撞，整个过程中驾驶员的各项数据均会被记录。

场景设计两种类型的道路，分别为城市道路与乡村道路。环境光照设计三种，分别为明亮环境、昏暗环境与黑暗环境。任务具体的组合方式由工作人员决定。

控制模块则是分为控制触发、控制设置和控制储存三个部分。用户通过外设用户通过外设(罗技g29方向盘、刹车油门)完成任务。工作人员可以调整场景中的一些参数以及设置一些情况，驾驶员也同样可以更改一些跟自己驾驶有关的参数，让模拟器更符合自己的驾驶习惯。驾驶员与外设交互的数据，工作人员修改的场景参数，驾驶员自己修改的场景参数，驾驶员的眼动数据在任务结束之后都会存储到数据库中。

存储模块是是将上述数据全部存储到数据库中，方便对不同条件的数据进行增删改查。从数据库导出每次实验结果到日志文件，便于每次测试后对不同用户的认知训练进行调整。

其中，任务模块与控制模块之间也存着交互：

一种交互是驾驶员与任务进行的交互，驾驶员操作外设(罗技g29方向盘、刹车与油门)操作汽车，完成驾驶任务，当追尾事件发生时驾驶员也需要做出相应的操作来防止事故的发生。另一种交互是工作人员与系统之间的交互，工作人员可以决定追尾事件是人为控制的发生还是系统在一定的时间段随机选择发生。工作人员也可以设置驾驶员的驾驶环境与道路类型的组合。

本发明基于虚拟现实的驾驶紧急情况测试系统的具体操作过程：

第一步，用户打开登录界面，输入自己的相关信息点击登录。

第二步，用户进入体验场景，开始熟悉驾驶装备，并可以调整相关参数以便更适合自己的驾驶习惯。

第三步，工作人员设置驾驶场景，包括场景中的道路类型与光照条件，以及追尾事件的发生类型。

第四步，用户进入校准环节。

第五步，用户进入测试场景，正式开始测试，工作人员则监视用户的数据以及驾驶表现。

第六步，追尾事件结束之后用户需要填写一份调查问卷。

第七步，存储数据并打印日志文件进行进一步的分析。

尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

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