方程式数字赛车的设计

方程式数字赛车的设计

司卓云 程登良林佳 孟繁根 严鑫 刘丹琴

湖北汽车工业学院 电气与信息工程学院，十堰，442002

摘要：全球虚拟技术产业飞速发展，我国在该产业上缺发展缓慢，起步较发达国家晚了10年左右，因此2020年在十四五规划中，将数字化产业列为重点，其中的VR虚拟技术产业更是重中之重。

我们将打造出VR虚拟现实汽车综合产业链项目，打造VR与汽车零部件与总成设计、VR与汽车外观和造型设计、VR与汽车性能试验、VR与汽车生产线、VR与汽车驾驶教学、VR与汽车营销及服务、VR与汽车驾驶安全教育和VR与智能驾驶8大汽车产业链板块。解决了目前关键技术欠缺、产业链不完善、精品内容匮乏等市场痛点，推动整个汽车产业链的更新迭代，VR虚拟现实汽车综合产业链项目拥有绝对发展优先权。

关键词：数字化产业；VR虚拟显示汽车综合产业链

1项目实施的目的、意义

1）利用VR技术进行汽车产业设计，可以帮助汽车产业链降低成本（帮助汽车产业更快速更优质的设计汽车，更合理的布局汽车生产线）；

2）利用VR技术进行汽车产业营销，帮助汽车用户降低成本，提升用户体验感，帮助汽车产业更有效地扩大市场；

3）VR技术在汽车教育方面的应用可以使学习者更直观的体会到自己所学到的知识，帮助学习更快速、更有效地学习到汽车文化知识；

4）在学习汽车实验课程时，由于资源短缺和部分实验存在危险，所以学习者有的时候不能实际上手操作实验，通过VR技术可以有效解决这样的问题，帮助学习者操作实验，累积实验经验，让他们在后来的实际操作中更能得心应手；

5）将VR技术运用到汽车智能驾驶上，可以帮助用户提升体验感。

2研究内容

1）汽车外观与造型设计：与传统的设计过程相比，VR技术的应用使得设计师可以根据比例调整3D模型大小，及时地调整设计细节，整个设计过程无需重复制作和修改油泥模型，节省了油泥模型制作过程中的材料成本和人工成本，能大幅缩减项目周期。

2）汽车零部件与总成设计：汽车总装之前，必须解决零部件与零部件、总成与总成、总成与整车之间的矛盾问题，保证整车性能满足基本的目标大纲要求。引入VR技术，各总成工程师都可以共同参与汽车的设计，把控每一处设计细节，更加直观快速地看到不同参数及结构导致的不同结果，从而可以及时调整车辆构造参数，评估和优化产品结构，最大程度地降低设计风险和提高效率。

3）汽车生产线：在汽车制造生产线上，往往需要大量工人进行整车的装配，流水线的生产效率受到多种因素的影响。通过捕获工人进行作业时的肢体动作，利用VR技术对整车生产作业各个环节和各道工序的模拟，获得整车生产作业时环境安全性和生产效率性的关键数据，从而改善生产环境和优化生产流程，降低事故率，提高生产效率和产品质量。

4）性能试验：汽车投产前，样车需要在不同的环境下进行整车性能试验和可靠性试验，例如：碰撞试验、极限性能试验、风洞试验等。某些试验场环境的搭建不仅花费大量的时间成本，还需要一笔不菲的资金开销。利用VR技术构建的虚拟环境，配合环境模拟数据，得到准确可靠的试验结果，不仅成本可以大大降低，分析也变得更为便捷，结果也更为直观。

5）汽车营销及服务：在传统的汽车营销服务过程中，通常受到时间、地点、天气和人流等因素的影响。VR营销服务的应用，将很好地解决这些营销痛点。消费者只需戴上VR设备，就可以随时随地了解汽车的内部结构，快速切换外观风格和车型，对汽车有全面的认识和体验。同时，通过VR虚拟驾驶的方式，可摆脱传统试乘试驾对试驾路况的依赖，让消费者可以自由地选择不同的路况环境进行虚拟试驾和体验汽车驾驶感受。还可以针对汽车特点，推荐特定的试驾路况，突出汽车的卖点，比如四驱车型推荐雪地路况，越野车型推荐野外路况等，给消费者留下深刻的汽车体验印象，助力营销。

6）汽车维修：利用虚拟仿真技术模拟出汽车维修时遇到的各种常见问题；解决了实际维修操作中，新手维修人员不敢拿真实案例上手的问题；能够帮助维修人员的进行专项练习。

7）在汽车相关课程的教学中，传统课本只能等零件等可视化的物品通过图片的形式展示，而这往往不能很好的让学生了解其具体构造。而AR立体教材教材是以虚拟现实技术和增强现实技术相结合研发出来的一款移动端的教学软件。可通过移动设备摄像头，可扫描各种设备与教学内容的图片展现基于实景的3D模型、三维仿真、动画、视频、微课等资源内容，其中3D模型部分可以实现对设备的展示、拆装等交互操作，便于学生了解课本中各种零件图的具体构造等。

8）汽车驾驶教学及驾驶安全教育：在驾驶教学方面，一般由驾驶教练传授技巧通过驾驶实操考核目标，这种方式是极具不完全性和威胁性。应用VR技术的驾驶教学，可以实现不同场景的切换，让驾驶学员在多变的环境中进行实操，提高其驾驶水平和安全意识，以及应急应变能力。通过VR技术虚拟出各种场景的交通标志，配合正确的驾驶行为，寓教于乐。同时，对醉驾等违法驾驶场景的模拟，交通事故过程的再现，让驾驶员体验事故的危害，提高驾驶员的安全意识。

3项目实施方案

我们的项目是对汽车零部件加工、汽车整车制造与加工、汽车流水线工厂布置、汽车后市场的相关教育提供VR的技术支持。

我们将打造出 VR 虚拟现实汽车综合产业链项目，打造 VR 与汽车零部件与总成设计、VR 与汽车外观和造型设计、VR 与汽车性能试验、VR 与汽车生产线、VR 与汽车驾驶教学、VR 与汽车营销及服务、VR 与汽车驾驶安全教育和 VR 与智能驾驶 8 大汽车产业链板块。解决了目前关键技术欠缺、产业链不完善、精品内容匮乏等市场痛点，推动整个汽车产业链的更新迭代，VR 虚拟现实汽车综合产业链项目拥有绝对发展优先权。

并以项目为基础打造成一个以 VR 技术对汽车行业应用全覆盖的公司，从汽车的设计制造到销售维修、维护等后市场进行全方位的覆盖，包括 VR 技术在汽车外观与造型设计、零部件与总成、汽车性能试验、生产线设计、驾驶教学、汽车营销与服务、驾驶安全教育、智能驾驶等方面的应用。从而为客户及用户提供最极致的服务，也有利与现有合作企业长期保持合作关系。

4 主要功能展示

用户选择自己想要查看的车辆，进行查看。该部分有车辆整体模型、车辆各部分模型，具体爆炸效果展示，赛车整体展示360°查看、放大与缩小；

车手训练直接嵌套车队现有教学视频，分为初级训练、中级训练、高级训练三个模块，用户可以根据自己的需求点击相应版块查看；

理论培训根据最新中汽培训手册分为11个模块，用户可以根据自己的需求点击相应版块查看；点开相应模块页面以后，右上角有翻页功能，用户可根据自己的需求进行翻页查看。

图1 方程式数字赛车操作界面

参考文献

[1]方程式赛车动力传动系统参数匹配模型及快速配置界面开发[J].于建;王东洋.专用汽车,2023(08).

[2]大学生电动方程式赛车设计[M]. 王建;;林海英.北京理工大学出版社.2022

[3]精通MATLAB GUI设计[M]. 陈垚光, 等编著.电子工业出版社.2013

项目编号：湖北汽车工业学院2022年度大学生创新创业训练计划项目DC2022041，湖北汽车工业学院教研项目JY2020006、JY2021047；教材建设XJJC2022002、2021年校级研究生教育质量工程项目Y202109；湖北省重点实验室开放基金(ZDK1201409)。