基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法

本发明涉及虚拟现实以及骑行风险感知领域，尤其涉及一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法。

背景技术：

1、在当今的城市交通环境中，骑行作为一种低碳、健康的慢行交通方式，受到越来越多人的青睐。然而，自行车作为一种慢速出行工具，其交通安全问题却是不容忽视的。因此，进行自行车风险评估就显得尤为重要。

2、传统的自行车风险评估研究存在缺乏动态数据和难以捕捉风险感知的问题，通常采用静态数据和sp调查的方法来推断风险体验水平，然而这种方法往往不能满足实际自行车风险评估的需求。同时，现实场景实验涉及危险场景和危险的实验操作，其安全性较低，实验成本也较高，操作过程繁琐，因此难以进行实时的风险测试和评估。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提供了一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，旨在解决传统的自行车风险评估研究存在缺乏动态数据和难以捕捉风险感知的问题。本发明结合虚拟现实技术的高沉浸度、强交互性和易构想性，设计并开发了一种沉浸式虚拟现实交互平台，用于进行自行车风险评估和研究其对骑行者行为的影响。该系统基于unity3d虚拟现实开发平台，实现了沉浸式虚拟现实环境下的半实物骑行仿真，支持第一视角骑行和三维交通仿真。

2、技术方案：本发明的一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，包括以下步骤：

3、步骤1、安装自行车及vr设备，搭建沉浸式虚拟现实交互平台；

4、步骤2、基于沉浸式虚拟现实交互平台，通过三维建模软件构建虚拟骑行场景，虚拟骑行场景中，静态元素为三维模型和货车参数，动态元素为自行车参数；

5、步骤3、采集骑行者在虚拟骑行场景下的骑行数据；

6、步骤4、基于骑行者在虚拟骑行场景下的骑行数据、静态元素和动态元素，构建风险评估模型，评估骑行者的骑行行为，分析骑行者对骑行风险的感知和应对能力，并根据分析结果提供针对性的骑行安全建议。

7、进一步的，步骤1中，所述vr设备包括虚拟现实头盔、手柄和追踪器。

8、进一步的，步骤1具体包括：

9、步骤1.1、将自行车固定到固定式骑行台上，安装阻力单位，模拟自行车在地上行驶的效果；

10、步骤1.2、进行vr设备的搭建，将手柄绑到自行车把手上，骑行者通过按下左车把手上手柄的扳机键来控制自行车向左转，通过按下右车把手上手柄的扳机键来控制自行车向右转，通过同时按下自行车刹车按钮和手柄上的pad键进行刹车；

11、将追踪器绑到骑行者的脚踝上，通过脚本获取追踪器的坐标位置信息，将其转换为所需数据，控制自行车速度；将虚拟现实头盔佩戴在骑行者头上；

12、步骤1.3、通过steamvr工具将vr设备与unity软件连接。

13、进一步的，步骤2中，虚拟骑行场景选择存在潜在碰撞的十字路口，实验分为两个场景分别进行，为有车辆冲突场景和无车辆冲突场景。

14、进一步的，步骤4中，构建风险评估模型，其中潜在风险变量公式如下：

15、θreal-risk＝δreal-feel+γdist·xdist+γcar-present·xcar-present+εα

16、式中：xdist表示骑行者到碰撞点距离(m)；xcar-present是一个虚拟变量，如果有一辆车在当前时间点出现在路口，则取值为1，否则为0；εα是一个误差项；γdist为骑行者到碰撞点的距离对风险感知的影响；γcar-present是如果有汽车出现在路口风险感知的附加变化；δreal-feel是骑行者在现实中所面临的更为复杂的感知风险因素的集合，该参数需要多次进行虚拟实验，与真实数据比对进行标定。

17、其中风险评估模型如下：

18、

19、其中下标i，表示加速、减速、刹车、匀速和等待行为；δi表示每个动作的常数项；ε是一个误差项，服从gumbel分布；和参数，分别表示到碰撞点的距离对每个动作效用的影响，分别为一级、二级和三级；和代表骑车人的速度对每个动作效用的影响，分别为一级、二级和三级；表示车辆在路口是否存在对每个动作效用的影响；表示潜在风险对不同行动影响；表示当有车辆存在时在当前速度和剩余距离的情况下是否会发生碰撞，碰撞取1，未碰撞取0；表示距离碰撞的剩余时间；表示每个动作发生碰撞前剩余时间的影响。

20、有益效果：本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

21、(1)本发明搭建了vr骑行半实物仿真系统，通过实际测量和模拟，更加准确地获取骑行者的行为数据，从而更加准确地评估风险。同时，该系统可以实时记录骑行者的行为数据，为后续研究提供了便利；

22、(2)本发明构建了风险评估模型，并考虑了潜在感知风险因素。传统的风险评估方法通常采用静态数据和sp调查等方法，而本文考虑了动态数据和潜在感知风险因素，从而更加准确地评估风险；

23、(3)本发明构建了基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，基于unity3d虚拟现实开发平台，进行unityvr开发，设计支持沉浸式虚拟现实环境的半实物骑行仿真系统，获得虚拟现实中骑行行为的动态数据，构建风险评估模型，分析骑行者对骑行风险的感知和应对能力，有效地提高自行车交通安全意识，尽可能的减少交通事故发生。

技术特征：

1.一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，其特征在于，步骤1中，所述vr设备包括虚拟现实头盔、手柄和追踪器。

3.根据权利要求2所述的一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，其特征在于，步骤1具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，其特征在于，步骤2中，虚拟骑行场景选择存在潜在碰撞的十字路口，实验分为两个场景分别进行，为有车辆冲突场景和无车辆冲突场景。

5.根据权利要求1所述的一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，其特征在于，步骤4中，构建风险评估模型，其中潜在风险变量公式如下：

技术总结
本发明涉及一种基于沉浸式虚拟现实交互平台的骑行风险感知测试方法，该方法通过构建虚拟现实交通场景，模拟搭建沉浸式虚拟现实交互试验平台，让骑行者在虚拟场景中模拟真实骑行行为，通过记录骑行者的速度、加速度等骑行数据，联合使用虚拟现实中骑行行为客观数据与风险感知主观数据来进行风险评估，构建适用于沉浸式虚拟现实交互平台的动态风险评估模型，并研究交通冲突场景下骑行者的反应行为，测试骑行者对骑行风险的感知和应对能力。本发明可为慢行交通安全分析提供理论依据，测试结果可有针对性的提出安全建议，从而提高骑行者交通安全意识，减少交通事故的发生。

技术研发人员：梁熹凤,施晓蒙,赵涵韬,程子都,冯启浩
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15