DB11 T 2167-2023 虚拟现实智能型汽车驾驶培训系统技术要求.pdf
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1、ICS 03.220.20 CCS R 10 DB11北京市地方标准 DB11/T 21672023 虚拟现实智能型汽车驾驶培训系统 技术要求 Technical requirements for virtual reality intelligent automobile driving training system 2023-12-25 发布 2024-04-01 实施北京市市场监督管理局 发 布DB11/T 21672023 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 基本构成要求.1 5 教学课程要求.2 6 数据采集要求与效果评价.4 附录
2、A(规范性)软件系统的基本构成和功能要求.8 附录 B(规范性)高级教学课程的内容、主要训练功能要求和驾驶视景要点.13 附录 C(资料性)驾驶操作规范性评价内容和评价指标要点.18 附录 D(资料性)驾驶操控水平评价指标要点和评价方法.21 附录 E(资料性)风险意识评价指标要点和评价方法.23 参考文献.25 DB11/T 21672023 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由北京市交通委员会提出并归口。本文件由北京市交通委员会组织实施。本文件起草单位:东方时尚驾驶学校股份有限公司、北京京安驾驶人安全与素养研
3、究院、北京工业大学、山东科技大学、北京市标准化研究院。本文件主要起草人:闫文辉、刘硕、赵晓华、田汝鹏、刘兆惠、张坤、弓芳、李振龙、李海舰、杨宝华、李迪、丁阳、何晨曦、高勇、樊子风、周巧霖。DB11/T 21672023 1 虚拟现实智能型汽车驾驶培训系统技术要求 1 范围 本文件规定了虚拟现实智能型汽车驾驶培训系统的基本构成、教学课程、数据采集要求与效果评价。本文件适用于小型汽车虚拟现实智能型汽车驾驶培训系统的设计、开发和应用。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版
4、本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB 5768.2 道路交通标志和标线 第 2 部分:道路交通标志 GB 5768.3 道路交通标志和标线 第 3 部分:道路交通标线 GB 14887 道路交通信号灯 CJJ 37 城市道路工程设计规范 JT/T 3782022 汽车驾驶培训模拟器 JT/T 916 道路运输驾驶员 特殊环境与情境下安全驾驶技能培训与评价方法 JT/T 1302.1 机动车驾驶员计时培训系统 第 1 部分:计时终端技术规范 JTG B01 公路工程技术标准 3 术语和定义 JT/T 378界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 虚拟现实智能型汽车驾驶培训系统 virt
5、ual reality intelligent automobile driving training system 使用虚拟现实头戴式显示设备作为驾驶视景系统的动感型汽车驾驶培训模拟器,具有虚拟现实驾驶场景显示、交互和驾驶行为信息采集、分析、评价、反馈功能的系统。3.2 动感型汽车驾驶培训模拟器 dynamic automobile driving training simulator 驾驶视景和动感模拟相匹配且均跟随模拟驾驶操作而变化的汽车驾驶培训模拟器。3.3 虚拟现实头戴式显示设备 virtual reality head-mounted display device 佩戴在头部并提供
6、虚拟现实感觉和体验的显示设备。来源:GB/T 382592019,3.2 4 基本构成要求 4.1 虚拟现实智能型汽车驾驶培训系统应包括硬件设备和软件系统。DB11/T 21672023 2 4.2 硬件设备应包括动感型汽车驾驶培训模拟器和虚拟现实头戴式显示设备,硬件设备的部件要求和功能配置应符合 JT/T 378 的要求。4.3 软件系统应包括虚拟场景子系统和培训子系统,具体要求如下:a)虚拟场景子系统包括道路交通系统、车辆动力学系统、真实物理系统、天气环境系统、语音交互系统及场景导航系统,主要模块和功能要求符合附录 A 中的表 A.1 的要求;b)培训子系统包括事件模拟系统、眼动追踪系统、
7、交通事故回放系统、驾驶行为养成系统及教学管理系统,主要模块和功能要求符合附录 A 中的表 A.2 的要求。5 教学课程要求 5.1 课程设置 虚拟现实智能型汽车驾驶培训系统的课程应包括初级、中级和高级三个阶段,各阶段教学课程要求应符合表 1。表1 各阶段教学课程要求 课程阶段 课程内容 课程要求 初级 基础驾驶训练 教学内容、主要训练功能要求和驾驶视景要点应符合 JT/T 3782022 中附录B 的要求。场地驾驶训练 一般道路训练 中级 恶劣气象和复杂道路条件下的驾驶训练 山区道路驾驶训练 高速公路驾驶训练 高级 防御性驾驶训练 教学内容、主要训练功能要求和驾驶视景要点应符合 JT/T 37
8、82022 中附录B 和本文件附录 B 的要求。紧急情况应急处置能力训练 符合本地道路交通特征的专项训练 5.2 课程开发 5.2.1 实景要素采集 5.2.1.1 车辆信息 应包括车辆外观、内饰、仪表盘、变速器操纵装置、驻车制动操纵装置、后视镜、加速踏板、制动踏板、转向盘、安全带、车窗、车门等部件的参数和图像信息。5.2.1.2 典型场地的场景信息 典型场地的场景信息应满足以下要求:a)整体场地的平面布局尺寸误差小于 20cm;b)场景中建筑、绿化、辅助指引等模型和交通标志、交通标线等设施的图像要素,包括远景、中景、近景和不同视角的参数和图像信息;c)各教学项目场地的标志、标线尺寸误差小于
9、3cm。DB11/T 21672023 3 5.2.1.3 典型道路的场景信息 典型道路的场景信息应满足以下要求:a)从起点到终点整个路段驾驶视角内的建筑、绿化、路灯、交通标志、交通标线等参数和图像信息;b)交通标志、交通标线、交通信号灯和车道宽度等位置尺寸误差小于 3cm。5.2.2 模拟场景搭建 模拟场景搭建应满足以下要求:a)道路交通基础设施、车辆、绿化、建筑等模型与实景物体在尺寸和形状上保持一致;b)绿化、建筑等模型按照驾驶视角搭建,且误差小于 20cm;c)道路交通基础设施模型的误差小于 3cm,其中,交通标志符合 GB 5768.2 的要求,交通标线符合 GB 5768.3 的要求
10、;d)车辆车体长宽高、转向盘、轮胎尺寸等车辆模型的部件误差小于 1cm;e)模型材质制作与实景物体在颜色、光泽度、平滑度和粗糙度等方面保持一致;f)贴图精度要求在 6 内的贴图像素不小于 40964096;模型面数要求在 10000m2的场景区域内面数不小于 300 万三角面。5.2.3 实时渲染 实时渲染应满足以下要求:a)场景环境光照处理,单张光照贴图的像素不小于 40964096;b)实时光照处理范围不小于 350m;c)音源置于发声物体位置;d)音频采样率不小于 44000Hz,比特率不小于 1400kbps。5.3 课程运行 5.3.1 软件系统运行 5.3.1.1 事件布置 事件布
11、置满足以下要求:a)应减少连续事件发生;b)宜将短时间内连续发生的事件设置在当前视线范围内。5.3.1.2 虚拟相机运动 虚拟相机运动应满足以下要求:a)虚拟相机减少加速运动(前、后、左、右、放大、缩小和转弯等),并保持相机的移动速度恒定;b)虚拟相机的移动与学员头部的移动保持一致。5.3.2 硬件设备运行 5.3.2.1 虚拟现实头戴式显示设备性能 虚拟现实头戴式显示设备性能应满足以下要求:a)视觉、动作的传输延迟小于 60ms,运动处理延迟小于 20ms;DB11/T 21672023 4 b)图像渲染延迟小于 20ms,图像显示延迟小于 20ms;c)图像帧率大于 30fps,图形帧率大
12、于 60fps,刷新率大于 90fps;d)双目分辨率大于 4K;e)网络传输延迟小于 20ms。5.3.2.2 动感型汽车驾驶培训模拟器功能 动感型汽车驾驶培训模拟器功能应满足以下要求:a)符合 JT/T 3782022 中 7.2 的要求;b)具备动感保护功能,能自由开启和关闭动感平台;c)视景显示与虚拟现实头戴式显示设备的画面同步。6 数据采集要求与效果评价 6.1 数据采集 6.1.1 种类 采集数据应包括基础数据、驾驶行为数据和车辆运行数据。6.1.2 基础数据 基础数据的采集应符合表2要求。表2 基础数据采集要求 序号 字段名称 类型 字段说明 字段长度 1 培训机构编号 字符型
13、统一编号 F16 2 学员姓名 字符型 V32 3 学员年龄 字符型 实际年龄 F2 4 学员编号 字符型 统一编号 F16 5 教练员编号 字符型 统一编号 F16 6 模拟系统编号 字符型 统一编号 F16 7 培训课程编码 字符型 统一编码 F10 6.1.3 驾驶行为数据 驾驶行为数据的采集应符合表3要求。表3 驾驶行为数据采集要求 序号字段名称 类型 字段说明 字段长度数据范围 1 学员头部位置信息_X 数值型 学员头部与车辆的相对坐标,单位:m,精度精确到小数点后 3 位 V20 2 学员头部位置信息_Y 数值型 V20 3 学员头部位置信息_Z 数值型 V20 DB11/T 21
14、672023 5 表3 驾驶行为数据采集要求(续)序号字段名称 类型 字段说明 字段长度数据范围 4 学员头部方向信息_X 数值型 学员头部相对车辆朝向的单位向量坐标,x 朝向车辆正前方,y 朝向车辆正上方,z 朝向车辆正左侧方,精度精确到小数点后 3 位 V20 5 学员头部方向信息_Y 数值型 V20 6 学员头部方向信息_Z 数值型 V20 7 学员注视信息_X 数值型 学员眼球注视相对车辆朝向的单位向量坐标,x 朝向车辆正前方,y 朝向车辆正上方,z 朝向车辆正左侧方,精度精确到小数点后 3 位 V20 8 学员注视信息_Y 数值型 V20 9 学员注视信息_Z 数值型 V20 10
15、制动踏板开度 数值型 学员踩踏制动踏板的程度,0 表示完全松抬,1 表示完全踩下 V20 01 11 离合踏板开度 数值型 学员踩踏离合踏板的程度,0 表示完全松抬,1 表示完全踩下 V20 01 12 加速踏板开度 数值型 学员踩踏加速踏板的程度,0 表示完全松抬,1 表示完全踩下 V20 01 13 转向盘转角 数值型 学员转动转向盘的程度,-1 表示最大程度向左转动转向盘,1 表示最大程度向右转动转向盘 V20-11 6.1.4 车辆运行数据 车辆运行数据的采集应符合表4要求。表4 车辆运行数据采集要求 序号 字段名称 类型 字段说明 字段长度 数据范围 1 模拟车辆在虚拟场景中的位置_
16、X 数值型模拟车辆在虚拟场景中的位置坐标,单位:m,精度精确到小数点后 3 位 V20 2 模拟车辆在虚拟场景中的位置_Y 数值型V20 3 模拟车辆在虚拟场景中的位置_Z 数值型V20 4 模拟车辆在虚拟场景中的方向_X 数值型模拟车辆在虚拟场景中的单位向量坐标,x 朝向正北,y 朝向车辆正上方,z 朝向正西,精度精确到 V20 DB11/T 21672023 6 表4 车辆运行数据采集要求(续)序号字段名称 类型 字段说明 字段长度 数据范围 5 模拟车辆在虚拟场景中的方向_Y 数值型小数点后 3 位 V20 6 模拟车辆在虚拟场景中的方向_Z 数值型V20 7 模拟发动机转速 数值型单位
17、:r/min V20 06000 8 模拟车速 数值型单位:km/h V20 0220 9 模拟车辆瞬时加速度 数值型单位:m/s2 V20-50005000 10 模拟车辆挡位状态 字符型挡位状态 F2 倒挡:R;空挡:N;驻车挡:P;手动挡:M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8;自动挡:D;其他:S、S1、S2、S3。11 模拟车辆安全带状态 字符型安全带状态 F1 无安全带:0;安全带固紧:1;安全带未固紧:2。12 模拟车辆喇叭状态 字符型喇叭状态 F1 无喇叭:0;鸣笛:1;未鸣笛:2。13 模拟车辆灯光状态 字符型车辆灯光状态 F1 未开启灯光:1;近光灯:2;远光灯:3
18、。14 模拟车辆危险报警灯状态字符型危险报警灯状态 F1 未开启:1;已开启:2。15 模拟车辆转向灯 字符型车辆转向灯状态 F1 未开启:1;左转向:2;右转向:3。6.1.5 采样频率 驾驶行为数据和车辆运行数据的采样频率应不低于50Hz。6.2 计时培训管理 培训过程中,学员计时管理应符合JT/T 1302.1等要求。6.3 数据传输与存储 6.3.1 培训学时数据、驾驶行为数据和车辆运行数据等应通过存储介质或通信网络传输。6.3.2 数据存储系统应存储学员完整的模拟教学过程记录数据,且存储时间不少于学员完成模拟教学后 14 天,教学时间、教学人员等关键数据应保存至学员取得驾驶证后 4
19、年。6.3.3 数据存储间隔应不大于 0.2s。6.4 效果评价 DB11/T 21672023 7 6.4.1 驾驶操作规范性评价 驾驶操作规范性评价内容和评价指标要点参见附录C。6.4.2 驾驶操控水平评价 驾驶操控水平评价指标要点和评价方法参见附录D。6.4.3 风险意识评价 风险意识评价指标要点和评价方法参见附录E。6.4.4 评价方法 效果评价宜采用熵权法,分别计算驾驶操作规范性、操控水平和风险意识评价的权重,得到综合评价得分。注:熵权法是一种客观赋权方法,用于度量信息中的信息量。6.5 课程个性化推荐 宜根据综合评价结果,生成面向不同学员的个性化培训效果反馈报表及后续针对性教学课程
20、。DB11/T 21672023 8 附录A (规范性)软件系统的基本构成和功能要求 A.1 虚拟场景子系统的主要模块和功能要求应符合表 A.1。表 A.1 虚拟场景子系统的主要模块和功能要求 系统名称 主要模块 功能要求 道路交通系统 基础模型库 a)应包括城市道路和公路的模型,模型符合 CJJ 37 和 JTG B01 的要求;b)应包括道路交通标志模型,模型符合 GB 5768.2 的要求;c)应包括道路交通标线模型,模型符合 GB 5768.3 的要求。交通信号灯模块 a)应存储道路交通信号灯的模型,模型符合 GB 14887 的要求;b)应能实现道路交通信号灯模型的参数修改。机动车生
21、成和行为控制模块 a)应存储汽车及汽车列车、摩托车、挂车的模型;b)应能设置机动车类型、尺寸、颜色;c)应能随机生成机动车的速度和行驶方向;d)应能控制指定机动车的速度和行驶方向。非机动车生成和行为控制模块 a)应存储自行车、电动自行车的模型;b)应能设置非机动车类型、尺寸、颜色;c)应能随机生成非机动车的速度和行驶方向;d)应能控制指定非机动车的速度和行驶方向。行人生成和行为控制模块 a)应存储儿童、成年人、老年人的模型;b)应能设置行人类型、外貌、衣装;c)应能随机生成行人的速度和行动规律;d)应能控制指定行人的速度和行动规律。仿真引擎模块 a)应能生成可视化的交通运行状况;b)应能离线输
22、出统计数据。车辆动力学系统 车辆建模模块 a)应能设置车辆模型的车身、零部件尺寸参数和物理材质属性;b)应能进行车辆模型的参数调整和优化。车辆运动学模块 a)应能模拟车辆在不同速度、转向角度情况下的运动特性;b)应能模拟车轮和悬挂的运动特性。车辆动力学模块 a)应能模拟车辆加速、减速、转向的动力特性;b)应能模拟车辆加速、减速、转向的响应特性;c)应能计算车轮的牵引力、驱动力。驾驶控制模块 a)应能模拟驾驶者的开关控制和连续控制两种模式;b)应能模拟车辆的转向、加速、制动、换挡和离合器的控制特性。DB11/T 21672023 9 表 A.1 虚拟场景子系统的主要模块和功能要求(续)系统名称
23、主要模块 功能要求 真实物理系统 物体建模模块 a)应能选择建模方式;b)应能生成物体的三维形状;c)应能根据物体特性设置材质信息。物体运动模块 a)应能控制物体的加速、减速、转向;b)应能根据物体的位移、角度,计算物体的运动轨迹;c)应能根据牛顿运动定律和物理量计算物体的运动。碰撞检测模块 a)应能计算物体的边界,实现碰撞检测;b)应能模拟物体碰撞效果。碰撞响应模块 a)应能根据物体表面的材质,设置不同的摩擦力;b)应能修复碰撞后物体位置的偏移;c)应能计算两个碰撞体的相互作用力,确定碰撞后物体的运动和变形情况。关节和约束模块 a)应能实现多个物体连接的联动效果;b)应能设置关节和约束的限制
24、条件。动力学模拟模块 a)应能实现布料、流体的动态效果;b)应能模拟物体的动态过程;c)应能选择合适的动力学模拟方法。天气环境系统 天气模型模块 a)应能生成晴天、多云、雨天、雪天、雾天、白天、夜间等天气状态;b)应能调节温度、湿度、风力等参数。实时渲染模块 a)应能根据天气状态,实时渲染水滴、雪花、阳光等自然特效;b)应能根据天气状态、时间、光照等因素,实时渲染天空背景、计算场景光照和阴影效果。粒子生成模块 a)应能生成雨滴、雪花、飞絮等天气特效粒子;b)应能调节粒子的位置、大小、颜色、速度等参数;c)应能根据粒子参数、场景因素等计算粒子的运动轨迹和速度。物理引擎模块 a)应能根据天气状态计
25、算场景中物体的动力学特性;b)应能针对特殊天气、倾斜路面的特殊场景模拟流体特性。声音效果模块 a)应能根据天气状态生成相应的音效,并实现音效扰动效果;b)应能采用 3D 音效技术,实现音效的延迟、回音等效果。DB11/T 21672023 10 表 A.1 虚拟场景子系统的主要模块和功能要求(续)系统名称 主要模块 功能要求 语音交互系统 语音识别模块 a)应包括声学模型和语言模型;b)应能对输入音频进行预处理,实现噪声消除、音频增强的效果;c)应能根据口令执行相应操作或反馈学员结果。文本处理和理解模块a)应能将识别出的文本转换为语义表示;b)应能从文本中提取关键词或主题。对话管理模块 a)应
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