汽车驾驶模拟器视景系统的研究与开发

汽车驾驶模拟器视景系统的研究与开发作者：江学东学位授予单位：合肥工业大学相似文献(10条)1.学位论文李安定虚拟现实建模技术研究及其在汽车驾驶模拟器中的应用2006汽车驾驶模拟器是一种集合了传感器技术、计算机技术、三维实时动画技术、计算机接口技术、人工智能技术、数据通信技术、网络技术、多媒体技术等先进技术的仿真系统。借助汽车驾驶模拟器，利用先进的计算机仿真技术对驾驶人员进行有效的训练，不仅能有效缓解目前我国汽车驾驶培训系统面临的压力，而且可以避免环境污染，减少能源消耗，降低培训成本，因而具有十分重要的意义。将虚拟现实技术应用于汽车驾驶模拟训练系统中，通过计算机产生汽车行驶过程中的虚拟场景、音响效果和运动仿真，可以使操作者沉浸在虚拟驾驶环境中，根据虚拟驾驶环境提供的视觉、听觉、触觉感受，构想其驾驶动作，体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶，具有节能、安全、经济等优点，而且培训不受时间、气候、场地的限制，训练效率高、培训周期短。论文结合汽车驾驶模拟器视景系统的开发，对虚拟场景中的建模技术进行了研究。首先根据系统要求对场景建模工具作出了选择，采用VC++和OpenGVS构建了仿真开发平台，并在此基础上确定了系统的整体开发方案。同时，针对实时仿真的特点，提出了场景模型建立和组织过程中应该遵循的原则。对场景中主要模型的建立过程也做了简要的阐述，指出了实时仿真场景模型建立过程中应该注意的问题。在场景建模过程中，运用了一系列先进的建模技术如LOD技术、纹理映射技术、实例技术以及外部引用技术等，在实现逼真视觉效果的同时，减少了系统资源耗费，提高了系统的运行性能。汽车动力学模型的建立也是汽车驾驶模拟器视景系统开发中的一个重要问题，文中根据汽车理论知识，在对汽车运动过程中的受力状况作出分析之后，建立了汽车的动力学模型，并运用数值算法对汽车运动模型进行了分析。最后，采用OpenGVS对场景进行了驱动，对仿真程序开发过程中的关键技术如场景导入、摄像机跟随、碰撞检测等进行了探讨。在所开发的视景仿真系统中，文中讨论的建模技术和方法已经获得了成功的应用，兼顾了实时仿真中的沉浸性、实时性和交互性要求，取得了较好的仿真效果。2.会议论文陈定方.李勋祥.李文锋基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的研究2004本文介绍了正在研制的基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器.这是一个基于虚拟现实环境和网络环境的软硬件集成系统.视觉系统是研究的重点,包括外景系统和驾驶内景.对有关建模技术中的基于NURBS曲面法线的路面纹理(含路标线等)自动校准和生成技术、基于高程的多重纹理映射生成技术、模型和纹理的无缝切片技术和基于物理特性的环境仿真试验与交互技术进行了研究.给出了该汽车虚拟仿真驾驶系统选择车辆、选择天气状况和时间、选择各种路况等的示例.3.学位论文周慎基于虚拟现实的汽车驾驶模拟器建模技术研究2005开发汽车驾驶训练模拟器具有重大的社会和经济意义.本文正是从这个角度出发,在国内首次应用虚拟现实开发软件Quest3D开发汽车驾驶训练模拟器视景系统软件,采用软件工程的思想,研究了针对虚拟现实应用下几何模型和物理模型的建构方法.讨论了3dsMax建立的多边形几何模型与通用图形库DirectX所接受的.X模型的转化与优化问题;在分析了3dsMax高级的全局光照明原理的基础上,将在传统三维动画领域应用的光能传递与贴图烘焙技术应用到本次汽车驾驶模拟器虚拟场景中,最大程度地挖掘了各个软件的潜力,并解决了以往汽车驾驶模拟器视景系统图形界面单一、图形实时交互性和沉浸感差等问题.同时,以虚拟现实中物理建模理论为背景,采用先进的动力学引擎ODE,实现了具有一定物理特征的虚拟汽车模型.4.期刊论文陈定方.李勋祥.李文锋.尹念东.CHENDing-fang.LIXun-xiang.LIWen-feng.YINNian-dong基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的研究-系统仿真学报2005,17(2)介绍了正在研制的基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器.这是一个基于虚拟现实环境和网络环境的软硬件集成系统.重点研究视觉系统,包括外景系统和驾驶内景.对有关建模技术中的基于NURBS曲面法线的路面纹理(含路标线等)自动校准和生成技术、基于高程的多重纹理映射生成技术、模型和纹理的无缝切片技术和基于物理特性的环境仿真试验与交互技术进行了研究.给出了该汽车虚拟仿真驾驶系统在选择车辆、选择天气状况和时间以及选择各种路况等的示例.5.学位论文李刚汽车驾驶模拟器新一代实时场景系统的开发2003该论文总结了汽车驾驶模拟器新一代实时场景系统的设计和开发工作.汽车驾驶模拟器新一代实时场景系统是汽车驾驶模拟器的重要组成部分,是一个全新的视景仿真和场景管理系统.它应用了先进的三维实体建模技术,视景仿真技术和虚拟现实技术,大大提高了视景仿真的质量.汽车驾驶模拟器新一代实时场景系统应用于汽车驾驶模拟器,可以生成具备虚拟现实特点的交通场景,提高了仿真试验环境的质量.同时,它也实现了路面几何和物理属性的探测,解决了非水平路面汽车动力学模型的路面输入的问题,为实现非水平路面汽车动力学仿真打下了基础.6.期刊论文成经平.尹念东.陈定方.ChengJingping.YinNiandong.ChenDingfang基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器研究-黄石理工学院学报2005,21(3)介绍了虚拟现实技术和分布式虚拟现实技术,提出了基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的系统模型和系统构成,探讨了汽车驾驶模拟器研究中输入、输出系统;传感和反馈系统;视景中的3D建模;汽车控制的动力学模型;基于人工神经网络、模糊数学理论的驾驶汽车知识描述等关键技术.这些关键技术的集成能用于改进汽车驾驶模拟器的交互作用和沉浸感.汽车驾驶模拟器可用于训练汽车驾驶员,也能用于研究驾驶员行为模式.7.学位论文饶成汽车驾驶模拟器视景中的多边形网格实时重建技术研究2006虚拟环境是一种先进的人机界面，能同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观、自然的手段，与计算机中的模型进行实时交互，从而生成一种具有真实世界效果的计算机环境。随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实技术的应用领域也必将越来越广泛。在生成真实感图形的同时，也需要虚拟环境具有良好的实时性。基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器要求具有良好的人机界面，同时要满足虚拟环境沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和构想(Imagination)的特征要求，所以，在开发汽车驾驶模拟器的过程中，视景系统的设计和实现尤其重要。驾驶模拟器视景中，景物几何模型的表面通常由三角形网格构成，含有大量三角形面片，例如建筑群落、起伏的地形等。如果计算机的处理速度不够快，组成景物的大量多边形便成为瓶颈，往往导致视景系统的实时性达不到要求，出现失帧，使得视景运行不流畅，严重影响驾驶模拟的效果。因此，交互式驾驶模拟器视景绘制的实时性要求已成为驾驶模拟器开发中亟待解决的瓶颈问题。本文讨论了与汽车驾驶模拟器相关项目的研究背景、视景系统开发有关的多边形网格建模原理、地形建模原理、以细节层次(LOD)技术为代表的多边形网格实时重建技术，并提出了一种在汽车驾驶模拟器视景系统中应用的景物优化方法。该方法根据细节层次技术的原理实时简化或复杂化景物的多边形网格，并将景物合理分类，对不同类型的景物相应采取了不同的优化策略，取得较好的效果，具有较强的实用性，为类似视景系统的开发工作提供了有价值的参考。探讨了在VirtoolsDev开发环境中应用基于渐进网格算法的实时连续LOD技术来解决这一问题的方法和策略，并利用开发平台软件包VirtoolsDev的SDK，开发出了一种基于视距的LOD行为模块型控件，作为对VirtoolsDev集成的几种LOD技术的有力补充。构建了基于赛车游戏用驾驶硬件系统的虚拟汽车驾驶模拟器，为在家庭中的普及应用汽车驾驶模拟系统提供了一种经济、实用、便携的解决方案。在作者规划的运行环境中，LOD功能开启时，汽车驾驶模拟器视景系统的实时绘制速度即视景的刷新率有较显著提高。8.期刊论文成经平.CHENGJingping基于网络的汽车驾驶模拟器分布式虚拟场境研究-黄石理工学院学报2009,25(1)介绍了涉及地形地貌模型、气象模型、水文模型和声音模型的合成自然环境,虚拟环境与真实环境的互联互通、有机结合的增强型虚拟现实技术.提出了汽车驾驶模拟器的系统模型和基于网络的分布式虚拟环境软件体系结构,介绍了客户端的对象管理模块、事件管理模块和协议处理模块,服务器端的资源管理模块、场景管理模块、时间管理模块、协同交互管理模块和事件管理模块,对分布式虚拟场境的建立有指导意义.9.学位论文滕贻健基于虚拟现实技术的头盔式汽车驾驶模拟器的研究与开发2009汽车驾驶模拟器，又称为汽车模拟驾驶仿真系统，它集合了虚拟现实技术、机械传动技术、计算机图形学、三维实时渲染技术、计算机接口技术、数据通信技术等多种先进技术与学科知识，是一个交叉了多项技术的高科技平台。借助于驾驶模拟器，能对汽车-驾驶员-道路(环境)相互作用关系进行研究，也能对驾驶人员进行训练。驾驶模拟器的研究与开发不仅能有效缓解目前我国驾驶培训系统所面临的压力，而且可以避免环境污染，减少能源消耗，降低培训成本，因而汽车虚拟驾驶系统的研究具有理论和实用的意义，其产品开发具有广阔的市场。本文对汽车驾驶模拟器进行了系统的研究。首先，采用面向对象建模原理和方法建出汽车动力学系统各部分的面向对象模型；采用数学建模的方法并运用汽车动力学和运动学理论，构建出汽车动力学模型，为实现汽车运动学和动力学仿真奠定了理论和编程基础。其次，采用三维建模技术建立了汽车虚拟驾驶仿真系统的场景模型；基于OpenInventor图形开发包和C++编程语言设计了虚拟驾驶场景的层次结构、模型解析、碰撞检测技术、运动相机的控制和实时渲染等基础类库，并对场景模型进行优化处理，构建了汽车虚拟驾驶视景仿真系统。最后，结合汽车运动学理论和实时渲染技术，分析了数据头盔实时跟踪模块与汽车动力学控制模块对视景渲染相机的运动控制；基于数据头盔的SDK和C++编程语言设计了头盔显示器与视景控制模块的接口，实现了相机视口随着汽车的运动和驾驶者的头部转动而实时地进行渲染场景；通过C++语言建立人机交互设备接口，采用汽车方向盘、换档机构、油门踏板、制动踏板和离合器踏板等构成了汽车虚拟驾驶仿真系统的操控系统，准确地模拟汽车在起步、加速、转向、制动以及坡道等各种行驶工况的状态，为汽车虚拟驾驶提供了逼真的仿真环境。10.期刊论文熊坚.曾纪国.水瑞锋.万华森.孙显营.杨扬主被动式网络化汽车驾驶模拟器的研究及应用-汽车工程2002,24(2)本文介绍主、被动式网络化的汽车驾驶模拟器.该模拟器除采用了先进的计算机虚拟现实技术和汽车动力学模型外,还具有模拟器间的网络交互、主被动驾驶模式、运动约束、语音提示、驾驶评价等方面的特点,在应用上具有显著的特色.本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：7463728b-82b6-4a86-9b88-9dd800c7bf9f下载时间：2010年8月20日