一种基于单向视频交互的模拟驾驶训练方法
阅读说明：本技术 一种基于单向视频交互的模拟驾驶训练方法 (Simulated driving training method based on one-way video interaction ) 是由 赵行健 吴子宇 于 2021-07-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于单向视频交互的模拟驾驶训练方法,涉及模拟驾驶训练技术领域,解决了现有的3D虚拟场景反馈效果不佳的问题；能够让学员通过单向视频交互进行驾驶训练,相对于虚拟3D场景的仿真驾驶,模拟的效果更加真实,达到更好的训练效果；学员在与单向视频交互的过程中,能够通过驾驶模拟器的训练程序理解并掌握到一些实际驾驶过程中知识和操作方式,为以后驾车上路打下基础；驾驶模拟器中的训练数据由教员自身制作输入,拥有泛用性高,易替换,互动性强等特点；采用匹配度计算公式来对训练数据进行分析,能够有效的分析处学员的驾驶习惯,有效的帮助学员改正驾驶上的一些陋习。(The invention provides a simulated driving training method based on one-way video interaction, relates to the technical field of simulated driving training, and solves the problem that the feedback effect of the existing 3D virtual scene is poor; the trainees can carry out driving training through one-way video interaction, and compared with the simulation driving of a virtual 3D scene, the simulation effect is more real, and a better training effect is achieved; in the process of interaction between the student and the unidirectional video, the student can understand and master some knowledge and operation modes in the actual driving process through a training program of the driving simulator, and lays a foundation for driving on the road in the future; training data in the driving simulator is input by a teacher, and the driving simulator has the characteristics of high universality, easiness in replacement, strong interactivity and the like; the training data are analyzed by adopting a matching degree calculation formula, so that the driving habits of the trainees can be effectively analyzed, and the trainees can be effectively helped to correct some bad habits in driving.)
技术领域
本发明涉及模拟驾驶训练
技术领域
，具体为一种基于单向视频交互的模拟驾驶训练方法。背景技术
交互，即交流互动，是很多互联网平台追求打造的一个功能状态。通过某个具有交互功能的互联网平台，让用户在上面不仅可以获得相关资讯、信息或服务，还能使用户与用户之间或用户与平台之间相互交流与互动，从而碰撞出更多的创意、思想和需求等。
交互体验是指人使用产品或者访问服务的过程中所感受到的、所获得的交互内容的总和，是一种主观感觉，好学易用、准确高效、安全友好是人性化交互体验的基本要求。
JSON是一种轻量级的数据交换格式。它基于ECMAScript(欧洲计算机协会制定的js规范)的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。简洁和清晰的层次结构使得JSON成为理想的数据交换语言。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。
模拟训练又称模拟仿真，就是在军事方面进行建模，然后利用仿真的技术进行模拟战局、战略、战术的方法。这种方法应用系统论的观点，并且利用数学建模等多种建模方法。在实践中，模拟训练对于军事作战的指挥有着很大的指导作用。
虚拟驾驶是通过虚拟现实技术来营造一个真实的驾驶环境，不仅是汽车虚拟驾驶，还有飞机虚拟驾驶以及船只虚拟驾驶等，不过目前运用广泛的是汽车虚拟驾驶。虚拟驾驶系统简单来说就是通过多种技术来实现的虚拟仿真开车系统，利用现代高科技手段让体验者在一个虚拟驾驶环境中，感受到接近真实开车效果的视觉、听觉的驾驶体验。
汽车模拟驾驶，也被称为汽车驾驶仿真。是用高科技手段如三维图像即时生成技术、汽车动力学仿真物理系统、大视场显示技术(如多通道立体投影系统)、六自由度运动平台(或三自由度运动平台)、用户输入硬件系统、立体声音响、中控系统等构造出一种人工环境。虚拟驾驶让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。具有驾驶模拟效果逼真、节能、安全、经济，不受时间、气候、场地的限制，驾驶训练效率高、培训周期短等优势。
在现有的仿真驾驶培训领域，都是用虚拟3D场景来进行仿真驾驶培训。但由于考场的不同，虚拟场景反馈效果不够好等原因，导致教学效果和实际训练有所偏差。本发明基于的单向视频模拟驾驶训练，其中视频由教员自身拍摄，能够很好的呈现教员想交给学员的训练内容。且训练数据由教员自身制作输入，拥有泛用性高，易替换，互动性强等特点。结合训练数据匹配算法，更能有效的分析出学员的驾驶习惯，有效的帮助学员改正驾驶上的一些陋习。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种基于单向视频交互的模拟驾驶训练方法，包括以下步骤：
步骤1，预加载阶段：在驾驶模拟器的程序中加载视频和训练数据；
步骤2，信号检测：检测驾驶模拟器传感器信号是否正常，并根据情况做出相应措施，且还原至初始状态；
步骤3，产生训练数据：学员选择训练程序，训练程序根据驾驶模拟器的传感器反馈的信号，实时自动生成学员的操作数据；
步骤4，数据分析：分析学员的操作数据，评判操作数据对错；
步骤5，结果展示：根据评判结果及训练数据，生成学员训练报告，让学员通过单向视频交互进行驾驶训练，相对于虚拟3D场景的仿真驾驶，模拟的效果更加真实，达到更好的训练效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中，加载视频包括，从本地、网络URL地址中加载视频，并分析加载视频的参数，驾驶模拟器读取参数，并在本地数据库中寻找到相应的训练数据，学员在与单向视频交互的过程中，能够通过驾驶模拟器的训练程序理解并掌握到一些实际驾驶过程中知识和操作方式，为以后驾车上路打下基础。
作为本发明的一种优选技术方案，所述训练数据为JSON格式的训练数据，驾驶模拟器中的训练数据由教员自身制作输入，拥有泛用性高，易替换，互动性强等特点。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，传感器反馈信号正常，将驾驶模拟器还原至初始状态。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，传感器反馈信号不正常，发出警示。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，训练程序包括视频全程不暂停和在特定时间暂停，训练程序采用视频全程不暂停训练和在特定时间暂停训练的两种训练程序，学员可根据自身情况来自行选择训练程序，适用性较高，初学学员可采用特定时间暂停的训练程序，经由视频演练后自行操作，能够更好的为学员演示，加快学员的模拟驾驶进程，有一定基础的学员可以采用视频全程不暂停的训练程序，让学员独自完成一次完全的模拟训练，来对自身做检测。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，驾驶模拟器将信号传输至训练程序的方法包括串口SerialPort和USB手柄键值Joystick。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4中，评判操作数据包括匹配度计算公式评判和对比训练数据评判。
作为本发明的一种优选技术方案，所述匹配度计算公式为Dc(匹配通过数据条数)/Dt(项目总匹配数据条数)*100％，采用匹配度计算公式来对训练数据进行分析，能够有效的分析处学员的驾驶习惯，有效的帮助学员改正驾驶上的一些陋习。
本发明的有益效果：本发明能够让学员通过单向视频交互进行驾驶训练，相对于虚拟3D场景的仿真驾驶，模拟的效果更加真实，达到更好的训练效果；学员在与单向视频交互的过程中，能够通过驾驶模拟器的训练程序理解并掌握到一些实际驾驶过程中知识和操作方式，为以后驾车上路打下基础。
进一步的，驾驶模拟器中的训练数据由教员自身制作输入，拥有泛用性高，易替换，互动性强等特点。
进一步的，采用匹配度计算公式来对训练数据进行分析，能够有效的分析处学员的驾驶习惯，有效的帮助学员改正驾驶上的一些陋习。
进一步的，训练程序采用视频全程不暂停和在特定时间暂停的两种训练程序，学员可根据自身情况来自行选择训练程序，适用性较高；初学学员可采用特定时间暂停的训练程序，经由视频演练后自行操作，能够更好的为学员演示，加快学员的模拟驾驶进程。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明预加载阶段流程示意图；
图3为本发明信号检测流程示意图；
图4为本发明产生训练数据和数据分析流程示意图；
图5为本发明视频培训数据结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1至图5所示，本发明公开了一种基于单向视频交互的模拟驾驶训练方法，包括以下步骤：
步骤1，预加载阶段：在驾驶模拟器的程序中加载模拟驾驶的视频，并在驾驶模拟器的训练程序中，根据所加载的模拟驾驶视频参数，找到与其相对应的训练数据；
训练课程包括：连续交互视频，对应多维连续信号评判方法；打点交互视频，对应多维离散信号评判方法；动态交互视频，包含多个连续交互视频片段及打点交互视频片段，由上面两类课程共同组成。
动态交互视频流程：L视频难度Level(1、2、3....)、P运行平台Platform(PC、Android、IOS)和C训练内容代号Content(比如S2R代表科二倒车入库、S3S代表科三启动项目)；进入到训练点后，首先加载训练课程配置信息数据(包括所有该课程包含的视频列表信息及上述参数)，根据该信息数据(P运行平台、C训练内容代号)加载起始衔接视频；接下来播放完衔接视频，进入训练点，根据用户信息数据，统计计算出现在适合用户训练的最高难度。随后，在难度范围内，随机选取一个训练视频片段进行加载；加载完毕后，开始正式训练；用户训练完毕后，保存上传本次训练片段的训练数据到后台服务器。
步骤2，信号检测：检测驾驶模拟器传感器信号是否正常，并根据驾驶模拟器反馈的信号情况做出相应措施，包括接收到传感器的信号和接收不到传感器的信号，检测完毕后，驾驶模拟器的训练程序还原至初始状态，供学员使用驾驶模拟器进行训练；
模拟器传感器状态通常能够分为3个状态：关闭态foff，根据训练项目做特殊处理，此时系统将不接收来自该传感器的信号；初始态fInit，系统接收该传感器的信号，该传感器信号状态为初始状态；启动态fOn，系统接收该传感器的信号，并将具体传感器信号数值存储到指定数据结构中。
步骤3，产生训练数据：学员选择训练程序，训练程序包括视频全程不暂停训练程序和在特定时间暂停训练程序，训练程序根据驾驶模拟器的传感器反馈的信号，实时自动生成学员的操作数据；
步骤4，数据分析：分析学员的操作数据，评判操作数据对错；
步骤5，结果展示：根据评判结果及训练数据，生成学员训练报告。
培训数据结构及培训数据上传说明：
单向视频培训数据结构VideoTrainData：
视频训练明细结构(暂时根据信号区分，也可由整体步骤区分)，以JsonString的方式传入上表中Details；
Signal信号值对应关系：
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中，加载视频包括，从本地、网络URL地址中加载视频，并分析加载视频的参数，驾驶模拟器读取参数，并在本地数据库中寻找到相应的训练数据，视频的加载读取是通过URL地址实现的，URL是信息资源在网络或本地的唯一的位置地址，根据加载到的视频信息，主要是视频名称或其他参数，例如视频的后缀名，通过所加载到的视频信息来寻找本地有关联的训练数据文件。
作为本发明的一种优选技术方案，所述训练数据为JSON格式的训练数据，采用JSON格式的训练数据，易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，传感器反馈信号正常，将驾驶模拟器还原至初始状态，学员或工作人员使用训练程序对传感器信号检测时，检测出传感器反馈信号正常，可继续下一步操作，此时，驾驶模拟器会将训练程序还原至初始状态。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤2中，传感器反馈信号不正常，发出警示，学员或工作人员使用训练程序对传感器信号检测时，检测出传感器反馈信号不正常，告知工作人员对驾驶模拟器的传感器进行检测调试，调试完成后，训练系统还原至初始状态。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，训练程序包括视频全程不暂停和在特定时间暂停，在特定时间暂停的训练程序中，视频会暂停播放，当学员操作正确时，视频便会从暂停状态恢复到播放状态，视频的暂停是为了让学员有一定的时间去输入操作；在视频全程不暂停的训练程序中，学员可在训练程序中的场景中，按照规则顺序来操作，传感器会将操作数据记录并传递至训练程序中。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中，驾驶模拟器将信号传输至训练程序的方法包括串口SerialPort和USB手柄键值Joystick。
采用串口SerialPort连接，程序单独创建一个子线程用于接收串口数据，形如：byte[]data＝AA000100010000000000FF0000，通过分析串口数据，得到相应传感器的信号状态，例如代码展示了安全带状态的获取：
采用USB手柄键值Joystick连接，驾驶模拟器直接发送Joystick键值消息事件到系统，训练程序根据相应键值消息事件映射为各个传感器的信号状态，例如代码展示了档位状态的获取：
SimulatorInput.Gear1＝Input.GetKey(KeyCode.Joystick1Button8)？
true:false；
SimulatorInput.Gear2＝Input.GetKey(KeyCode.Joystick1Button9)？
true:false；
SimulatorInput.Gear3＝Input.GetKey(KeyCode.Joystick1Button10)？
true:false；
SimulatorInput.Gear4＝Input.GetKey(KeyCode.Joystick1Button11)？
true:false；
SimulatorInput.Gear5＝Input.GetKey(KeyCode.Joystick1Button12)？
true:false；
SimulatorInput.GearR＝Input.GetKey(KeyCode.Joystick1Button13)？
true:false；
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4中，评判操作数据包括匹配度计算公式评判和对比训练数据评判，匹配度计算公式评判对应的是在视频全程不暂停的训练程序中使用；对比训练数据评判对应的是在特定时间暂停的训练程序中使用。
在特定时间暂停的训练程序中，当训练程序暂停，学员根据视频播放中的规则顺序来操作，操作正确，通过传感器来传输学员的操作数据，收集到的操作数据与训练程序中的训练数据做对比，与训练程序中的训练数据相同，则得分，与训练程序中的训练数据不同，则不得分，在学员操作完成后，暂停的视频继续播放，在下一个特定时间暂停，继续以上步骤，直至一次训练完全结束，训练程序将采集的得分情况生成训练报告，供学员和教员管看参考，并对为未得分处分析。
作为本发明的一种优选技术方案，所述匹配度计算公式为Dc(匹配通过数据条数)/Dt(项目总匹配数据条数)*100％。
在视频全程不暂停的训练程序中，视频分成一定数量的数据条数，称为项目总匹配数据条数，学员按照视频的规则顺序操作，经由传感器采集，在学员操作完成项目总匹配数据条数中的一组数据时，进行记录，直至学员一次训练完全结束，训练程序生成训练报告。
本文中未详细说明的部件为现有技术。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
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