汽车驾驶模拟器视景系统的研究与开发

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目前,驾驶员非职业化已成为我国交通行业的一个新特点,这就使得培训大量非职业驾驶员的工作变得比较紧迫。然而,按部就班的传统驾驶培训方法太过于呆板和僵化,在讲求时间和效率的社会显然不适合面向大量非职业化驾驶员和有特殊驾驶要求的培训,此外,实车培训需消耗昂贵的油料,还要加上大量的维修费等,而且新驾驶员因操作不当给环境带来的噪音和污染都比熟练驾驶员高得多,这些都是非常现实的,也是迫切需要解决的。汽车驾驶训练模拟器正是这样一种既能提高驾驶员培训水平,又可以降低各种费用的最为有效的训练工具。虚拟现实是一种先进的计算机界面技术,它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段,最大限度地方便用户操作,减轻用户负担,提高整个系统的工作效率。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视景、音响效果和运动仿真,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,显然具有节能、安全、经济和培训不受时间、气候、场地的限制,训练效率高、培训周期短等优点。视景仿真系统是汽车驾驶模拟器的重要组成部分,这个系统主要用于生成汽车运动时虚拟的动态交通场景,进行驾驶员的视觉仿真。它的实时交互性、真实沉浸感和车辆的行驶体感是该驾驶模拟器的重要性能指标。本文针对实际条件和需要,用MultiGen Creator和Vega作为开发汽车驾驶模拟器视景系统的软件平台,重点研究了视景系统软件的模型建立和软件实现。同时,对视景系统模型建立过程中的实例化技术、外部引用技术、纹理映射技术、层次细节技术、自由度技术和布告板技术作了详细的探讨,使视景系统的整体性能得到了显著提高,达到了实时绘制要求。对视景系统实现过程中的多通道显示、车辆的运动和碰撞检测响应作了深入研究。解决了以往汽车驾驶训练模拟器视景系统图形界面单一、图形实时交互性和真实沉浸感差等问题。最后在此基础上完成了汽车驾驶训练模拟器视景系统软件的研究开发工作。最后介绍ODE动力学引擎的特点,针对简化的车辆动力学模型,进一步采用ODE多刚体连接机制,实现了具有一定物理行为特性的车辆模型,并给出了Quest3D中对应主要通道的具体实现方法。
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