一种基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统，将真实车辆的精确动力学模型、道路路谱与真实训练场地、驾驶环境3D场景结合，本发明专利技术提供的云驾驶培训系统，让学员利用真车操控装置与虚拟现实头盔来进行车辆驾驶仿真学习；并将学习过程的驾驶行为数据和驾驶过程情景视频上传到系统云端，经大数据分析后形成驾驶过程的个性化评价和建议。本发明专利技术可根据用户需求，从云端下发用户定制的、与真实驾驶场地一致的三维虚拟驾驶模型，用于驾驶考试前训练或复杂环境下的模拟训练、驾驶体验和游戏，并能将驾驶过程中的驾驶行为数据及驾驶情景数据合成后，经大数据分析，指导驾驶员及时纠正驾驶行为，从而实现按需培训，有效提高驾驶培训效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统
本专利技术涉及一种云驾驶培训系统，具体涉及一种可用于驾驶考试前训练或复杂环境下的模拟训练，让学员借助虚拟现实头盔来进行车辆驾驶仿真学习，且能供用户从系统大数据端获得信息服务的基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统。
技术介绍
如今驾驶证逐渐成为了人们必备的证件之一，报名驾校学车的人也越来越多，然而许多驾校不仅收费越来越高，在考试安排，学员学车等方面的效率却没有跟上学员人数的增长速度，从报名到拿证，练车时间跨度大，时间成本太高，学员学车付出的成本过高，驾校教学效率也大打折扣，另外驾校训练和运营过程还有以下问题：(1)、驾校教学耗费大量燃油，实车训练一小时，耗油4升，每年大量的新手学员需要消耗成千上万吨燃油。(2)、大量的教练车需要非常大的训练场地。如今的城市土地资源紧缺，驾校在训练场地以及设施建设上耗费巨额资金。(3)、新学员刚上真车时，由于手脚配合不协调，动作慌乱，因而有不同程度的恐惧心理，一开始就实车驾驶的话存在安全隐患，并且不利于提升培训效果。(4)、驾驶培训室外教学容易受到雨雪天气的影响。因此在国家政策鼓励“自学直考”的大背景下，需要开发一种驾驶员培训系统，来克服或缓解上述不利因素的影响。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种可用于驾驶考试前训练或复杂环境下的模拟训练，让学员借助虚拟现实头盔来进行车辆驾驶仿真学习，且能供用户从系统大数据端获得信息服务的基于虚拟现实(VR)及大数据在线分析的云驾驶培训系统。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统，所述基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统将真实车辆的精确动力学模型、道路路谱与真实训练场地、驾驶环境3D场景结合，研制汽车驾驶半实物仿真系统，让学员利用真车操控装置与虚拟现实头盔来进行车辆驾驶仿真学习；所述基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统将学习过程的驾驶行为数据和驾驶过程情景视频上传到系统云端，经大数据分析后形成驾驶过程的个性化评价和建议，供用户从系统大数据端获得信息服务。在本专利技术的具体实施例子中，实现基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统包括如下步骤：步骤(1)：云平台登录；步骤(2)：启动参数设置、加载VR模型；步骤(3)：进行驾驶仿真；步骤(4)：驾驶记录保存到本地数据库；步骤(5)：驾驶记录上传到云平台；步骤(6)：驾驶行为大数据分析；步骤(7)：生成驾驶评估报告并推送给用户。在本专利技术的具体实施例子中，步骤(1)中的云平台登录包括如下方式登录：扫码方式一：采用手机APP登录：第一次登录，下载手机APP，先注册账号，然后通过手机APP扫码登录云平台；扫码方式二：第三方登录：第一次登录，微信/QQ/微博扫一扫，跳出绑定手机的界面，绑定并验证手机后跳入云平台主界面；后期下载手机APP，第三方登录可以自动关联至手机APP。在本专利技术的具体实施例子中，步骤(2)中的启动参数设置包括天气、场地、车型的参数设置；启动参数是sid，name，mode，subject，weather；sid主要用于与驾驶模拟操作系统交互，sid是一系列规则生成的，8位日期+9位数字随机数，作为主键ID，最后生成记录也就是这条数据的唯一表示标识；name传的是用户名；mode是传的驾驶训练或者模拟考试；subject是用户现在的具体项目；weather，默认参数“weather＝白天+晴”；自由驾驶选天气的话，就是晴、雨、雪、阴、雾+白天、夜晚的组合。在本专利技术的具体实施例子中，步骤(3)中的进行驾驶仿真包括：驾驶仿真模拟系统启动，用户通过在驾驶仿真模拟系统上进行交互式驾驶仿真操作，该步骤又分为以下子步骤：步骤(301)：驾驶仿真模拟系统后，解析启动参数，加载对应的天气、场地以及车型等三维模型，初始化三维仿真场景；步骤(302)：驾驶仿真模拟系统通过MQ协议与云平台建立连接，通过发送消息通知云平台驾驶仿真已经启动；步骤(303)：用户在驾驶仿真模拟系统中操作硬件，包括方向盘、离合器、手刹、油门、刹车、离合器；步骤(304)：驾驶仿真模拟系统接收到硬件的操作信号，将模拟信号量转换成数字信号量，得到各个硬件的操作数据；步骤(305)：驾驶仿真系统对输入数据进行动力学计算，分别计算汽车发动机、悬架、传动系统、车轮、转向系统、制动系统模块对应的动力学参数；步骤(306)：将汽车动力学模型与环境中的障碍物进行碰撞检测以及摩擦力计算，将碰撞接触点的作用力以及摩擦力作用在汽车动力学模型中；步骤(307)：进行考试规则判断，根据用户操作方式，判断用户当前状态是否具有压线、操作中途停车、闯红灯等违规行为，如存在违规行为，则记录当前用户的违规操作；步骤(308)：进行考试分数计算，计算当前状态下用户的实时考试成绩，如实时成绩低于考试规定的80分，则判定为考试失败，当前驾驶结束，否则继续考试，返回步骤(303)，进行下一步判断；步骤(309)：用户完成了考试的所有操作并且操作合格，则考试结束，判定为合格。在本专利技术的具体实施例子中，步骤(4)中驾驶记录保存到本地数据库包括：驾驶仿真模拟系统在用户结束考试后，将操作过程中记录的驾驶数据记录到数据库；记录的数据库包括驾驶记录表以及违规类型表；驾驶记录表包含：id字段、会话ID(sid)、触发违规时间(trigger_time)、违规类型(violate_type)、触发违规的汽车位置(trigger_carpos)、违规科目(violate_suj)、违规建议(suggestions)、扣分(deduct)；违规类型表包含：id、违规类型(英文)(violatetp_eng)、违规类型(中文)(violatetp_chs)、违规建议(violatetp_ad)以及扣分(deduct)。在本专利技术的具体实施例子中，步骤(5)中驾驶记录上传到云平台；通过驾驶模拟终端的本地消息服务器实现和驾驶模拟模块的数据交互，完成用户信息传递，消息传递，驾驶事件通知等功能；将驾驶纪录上传至云平台实现基于消息队列的数据接口；通过该接口方式，完成用户数据传输等功能；上传记录：模拟驾驶结束后，所述基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统会保存该次驾驶的所有记录到本地数据库中，并通过本地MQ通讯协议通知到驾驶模拟终端，驾驶模拟终端会读取这条记录以及对应的违法或违章记录，通过MQ通讯协议上传到管理平台；每次记录都有一个sid作为唯一标识，驾驶记录上传到管理平台后，会保存在云端的数据库中；视频文件：模拟驾驶结束后，会生成一个记录驾驶行为的二进制文件，并保存到指定的文件目录中，驾驶模拟终端根据数据库里的记录，找到这条记录对应的二进制文件，然后通过http的方式，发送到云端服务器，云端服务器收到后会把这个文件保存到云盘上，然后云端服务器通过MQ通讯协议通知到视频服务器，由视频服务器来把这个文件转换成mp4文件，并保存到云盘，供用户在手机端点击查看视频。在本专利技术的具体实施例子中，步骤(6)中驾驶行为大数据分析模块对用户的操作数据进行大数据分析，形成驾驶建议，具体包括如下子步骤：步骤(601)：从云平台获取当前用户的id，根据用户id搜索该用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统，其特征在于：所述基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统将真实车辆的精确动力学模型、道路路谱与真实训练场地、驾驶环境3D场景结合，研制汽车驾驶半实物仿真系统，让学员利用真车操控装置与虚拟现实头盔来进行车辆驾驶仿真学习；所述基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统将学习过程的驾驶行为数据和驾驶过程情景视频上传到系统云端，经大数据分析后形成驾驶过程的个性化评价和建议，供用户从系统大数据端获得信息服务。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统，其特征在于：所述基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统将真实车辆的精确动力学模型、道路路谱与真实训练场地、驾驶环境3D场景结合，研制汽车驾驶半实物仿真系统，让学员利用真车操控装置与虚拟现实头盔来进行车辆驾驶仿真学习；所述基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统将学习过程的驾驶行为数据和驾驶过程情景视频上传到系统云端，经大数据分析后形成驾驶过程的个性化评价和建议，供用户从系统大数据端获得信息服务。2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统，其特征在于：实现基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统包括如下步骤：步骤(1)：云平台登录；步骤(2)：启动参数设置、加载VR模型；步骤(3)：进行驾驶仿真；步骤(4)：驾驶记录保存到本地数据库；步骤(5)：驾驶记录上传到云平台；步骤(6)：驾驶行为大数据分析；步骤(7)：生成驾驶评估报告并推送给用户。3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统，其特征在于：步骤(1)中的云平台登录包括如下方式登录：扫码方式一：采用手机APP登录：第一次登录，下载手机APP，先注册账号，然后通过手机APP扫码登录云平台；扫码方式二：第三方登录：第一次登录，微信/QQ/微博扫一扫，跳出绑定手机的界面，绑定并验证手机后跳入云平台主界面；后期下载手机APP，第三方登录可以自动关联至手机APP。4.根据权利要求2所述的基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统，其特征在于：步骤(2)中的启动参数设置包括天气、场地、车型的参数设置；启动参数是sid，name，mode，subject，weather；sid主要用于与驾驶模拟操作系统交互，sid是一系列规则生成的，8位日期+9位数字随机数，作为主键ID，最后生成记录也就是这条数据的唯一表示标识；name传的是用户名；mode是传的驾驶训练或者模拟考试；subject是用户现在的具体项目；weather，默认参数“weather＝白天+晴”；自由驾驶选天气的话，就是晴、雨、雪、阴、雾+白天、夜晚的组合。5.根据权利要求2所述的基于虚拟现实及大数据在线分析的云驾驶培训系统，其特征在于：步骤(3)中的进行驾驶仿真包括：驾驶仿真模拟系统启动，用户通过在驾驶仿真模拟系统上进行交互式驾驶仿真操作，该步骤又分为以下子步骤：步骤(301)：驾驶仿真模拟系统后，解析启动参数，加载对应的天气、场地以及车型等三维模型，初始化三维仿真场景；步骤(302)：驾驶仿真模拟系统通过MQ协议与云平台建立连接，通过发送消息通知云平台驾驶仿真已经启动；步骤(303)：用户在驾驶仿真模拟系统中操作硬件，包括方向盘、离合器、手刹、油门、刹车、离合器；步骤(304)：驾驶仿真模拟系统接收到硬件的操作信号，将模拟信号量转换成数字信号量，得到各个硬件的操作数据；步骤(305)：驾驶仿真系统对输入数据进行动力学计算，分别计算汽车发动机、悬架、传动系统、车轮、转向系统、制动系统模块对应的动力学参数；步骤(306)：将汽车动力学模型与环境中的障碍物进行碰撞检测以及摩擦力计算，将碰撞接触点的作用力以及摩擦力作用在汽车动力学模型中；步骤(307)：进行考试规则判断，根据用户操作方式，判断用户当前状态是否具有压线、操作中途停车、闯红灯等违规行为，如存在违规行为，则记录当前用户的违规操作；步骤(308)：进行考试分数计算，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德来，
申请(专利权)人：上海通创信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31