[发明专利]基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法

权利要求书

1.基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使用全景相机在固定移动速度下拍摄真实驾驶场景的全景视频，所述全景相机在拍摄过程中的设置高度与驾驶员在车辆上的眼睛高度一致；

2)在Unity3D的虚拟空间中建立一个球体模型，通过编辑球体模型着色器，将拍摄的全景视频贴到球体内侧；

3)将一个车体模型放入球体场景的球心位置，作为虚拟驾驶车辆；

4)将一个虚拟相机放入车体模型的驾驶员位置，且虚拟相机的设置高度与驾驶员在车体模型上的眼睛高度一致，并将驾驶员佩戴的VR头盔的开发包中实现同步的脚本添加到虚拟相机上，以使检测VR头盔在三维空间中坐标位置和旋转角度的三维空间跟踪定位器所采集到的坐标和角度信息，作为虚拟相机的同步脚本参考输入，从而使虚拟相机跟随VR头盔同步转动；并将虚拟相机捕获的当前转角方向上的场景图像输入VR头盔；

所述的基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法还包括以下步骤：

5)建立场景变化速度与模拟驾驶脚踏板输入信号的关系，具体步骤如下：

a)根据某种实际车辆的动力学参数，计算该车的平均加速度值，包括油门平均加速度a_c1和刹车平均加速度a_c2：

上式中v₁₀和v₁₁分别表示油门加速过程的初始速度和终了速度，单位km/h，油门加速时间为Δt₁秒；v₂₀和v₂₁分别表示刹车减速过程的初始速度和终了速度，单位km/h，刹车减速时间为Δt₂秒；

b)根据模拟驾驶脚踏板的输入信号和某种实际车辆的平均加速度值，计算虚拟驾驶车辆的油门加速度a₁、刹车加速度a₂和当前加速度a：

上式中：δ₁模拟驾驶油门踏板的输入信号值，δ₂模拟驾驶制动踏板刹车的输入信号值，δ₁和δ₂输入信号的取值范围都为[-32767，32767]；

c)根据当前加速度a，计算虚拟驾驶车辆的当前速度v_D：

v_D＝v_D0+(a·Δt)×3.6 (6)

上式中v_D和v_D0分别表示当前时刻和上一时刻的车辆速度，单位km/h，前后两次计算的间隔时间为Δt秒；

d)根据虚拟驾驶车辆的当前速度和姿态偏转角，动态改变场景视频播放速率系数k，所述场景视频播放速率系数k的表达式如下：

上式中k_max为最大播放速率系数，其值取决于计算机硬件配置高低；v₀为拍摄真实驾驶场景全景视频时相机的移动速度，v_D为虚拟驾驶车辆的当前行驶速度，v₀k_max为虚拟驾驶车辆允许的最大行驶速度；θ为虚拟驾驶车辆的姿态偏转角，其值由下式(8)计算；

所述的基于真实环境的虚拟驾驶场景建模方法还包括以下步骤：

6)建立模拟驾驶方向盘输入信号与虚拟驾驶车辆在球体场景中位姿及横向位置的关系，具体步骤如下：

a)设定转向系数q＝ω_s/θ_s，其中ω_s为模拟驾驶方向盘的单边最大旋转角度，θ_s为虚拟驾驶车辆转向轮的最大转向角度；

b)设定球体场景中虚拟驾驶车辆的姿态偏转角θ为：

上式中ω为模拟驾驶方向盘的输入角度信号；

c)根据虚拟驾驶车辆的当前速度和姿态偏转角，得到汽车侧向平移速度v_x：

v_x＝v_D·sinθ (9)

d)设定球体场景中虚拟驾驶车辆的左右平移范围为R_c，当虚拟驾驶车辆平移范围在R_c之内时，即x∈[-R_c,R_c]，虚拟驾驶车辆在当前车道的场景视频中左右移动；当平移的范围超出R_c时，即x＜-R_c或x＞R_c，将虚拟驾驶车辆在移动过程中切换到相邻车道的场景视频。