论文部分内容阅读
【摘要】 系统以vrp SDK作为二次开发平台，同力反馈方向盘结合，在场景中设置了不同地形的不同行驶参数，并且对车辆的物理系统进行研究，实验表明系统较为稳定，比较接近真实驾驶的情况。
【关键词】 虚拟驾驶 力反馈方向盘 物理系统
一、引言
近年来，随着虚拟现实技术的飞跃发展，虚拟现实和人机交互技术用于模拟驾驶也越来越受人关注，此项技术相对于实车操作成本较低用于驾校模拟练习驾驶也是越来越广泛。在本文中，结合四川师范大学成龙校区的校园虚拟场景驾驶漫游，进行虚拟驾驶技术的研究。
二、虚拟驾驶场景构建
首先是校园虚拟现实场景的构建，分为以下几步：
1、建模和场景的优化，首先是一个模型单位的统一，这样才能保证场景的流畅度，而且后期不会出现问题，大型场景多用简模。本虚拟驾驶系统是基于VRP开发的，所以建模的工具选用3DS MAX.选择建四川师范大学成龙校区这个大场景是因为整个校区地形不完全平整，有草地、上坡、下坡等不同的地形，正好适合虚拟驾驶中不同地形的加速度和刹车系统以及摩擦力等等物理系统的模拟。再加上大量建筑和草地、树木等面数较多的模型，所以在建模的前期就要考虑模型的优化。
2、贴图的使用，为了系统的运行流畅，在保证烘焙后的贴图不失真的情况下，考虑某些相同的墙面和建筑面以及树木和草地可以共用贴图，这样可以节省很多GPU计算资源。从而保证了后面加入汽车物理引擎后系统运行的流畅和稳定。
三、虚拟驾驶车辆物理引擎的研究
3.1物理引擎中碰撞检测技术
在虚拟驾驶系统中，车辆在运动中是一个实时的状态的刚体，对于地面、周边的物体、建筑都有可能产生碰撞，所以就要有一个实时检测碰撞的计算过程，以保证虚拟驾驶的仿真性。而且在本系统中为了让使用者有更加真实的驾驶感，整个场景设计了不同的地形，如：平路、坡道、高低不平的路面，坑道。不同的地形有不同的摩擦力和碰撞感受，这一部分会在下面车辆对地形的检测中讲到。
系统中碰撞检测的部分关键代码：
刚体碰撞检测：
aabb_check， vehicle， 800/600/500， 400/700/300
刚体角速度检测：
rigid_velocity_test， vehicle， 5
地形阻尼设置：
set_damping， Terrain， 0， 0.7
3.2车辆对地形的检测
在本系统中的四川师范大学成龙校区场景地形较为丰富，各种类型的地形都有，所以在设计中，不同的地形的阻尼系数、碰撞的检测数据也是不一样的。如上坡就要计算汽车的重力加速度减去轮胎摩擦地面产生的加速度。在草地上行走的阻尼设置和平地相比也有区别，这个阻尼大小就要根据模拟真实汽车的环境来进行计算，并且反映到场景中，对不同的地形就要有不同的设置。
草地的力场设置代码：
set_forcefield_parm， grass， 3， 60/0/50
草地力场绑定汽车代码：
forcefield_bind， vehicle， grass
3.3力反馈方向盘与VRP系统接口开发
本模拟驾驶系统除了VRP软件开发平台，硬件有还有图形工作站、力反馈方向盘（套）、音响这三块。力反馈方向盘通过VRP系统SDK二次开发平台留出的接口进行操作。在vrp SDK预留的接口中，将虚拟驾驶信号输入功能模块里面，从而通过外设方向盘、油门、刹车、档位来控制虚拟场景中车辆的运动状态。中这里给出部分代码
方向盘刹车踏板制动代码：
vehicle_brake， vehicle
方向盘转向角关键代码：
vehicle_steer_set， vehicle， 30
软件操作界面：
结语：系统以VRP虚拟现实平台和力反馈方向盘（套）作为开发工具，以四川师大成龙校区场景作为虚拟驾驶环境，尽量还原真实的驾驶场景。
参 考 文 献
[1] 尹念东.汽车驾驶模拟器研究现状与技术关键团.湖北汽车丁业学院学报2002，16（4）：7一10.
[2] 陈涛，袁东，吴衡等.头盔显示/瞄准系统仿真技术研究阴.系统仿真学报，2008，20（8）：2014一2017.
【关键词】 虚拟驾驶 力反馈方向盘 物理系统
一、引言
近年来，随着虚拟现实技术的飞跃发展，虚拟现实和人机交互技术用于模拟驾驶也越来越受人关注，此项技术相对于实车操作成本较低用于驾校模拟练习驾驶也是越来越广泛。在本文中，结合四川师范大学成龙校区的校园虚拟场景驾驶漫游，进行虚拟驾驶技术的研究。
二、虚拟驾驶场景构建
首先是校园虚拟现实场景的构建，分为以下几步：
1、建模和场景的优化，首先是一个模型单位的统一，这样才能保证场景的流畅度，而且后期不会出现问题，大型场景多用简模。本虚拟驾驶系统是基于VRP开发的，所以建模的工具选用3DS MAX.选择建四川师范大学成龙校区这个大场景是因为整个校区地形不完全平整，有草地、上坡、下坡等不同的地形，正好适合虚拟驾驶中不同地形的加速度和刹车系统以及摩擦力等等物理系统的模拟。再加上大量建筑和草地、树木等面数较多的模型，所以在建模的前期就要考虑模型的优化。
2、贴图的使用，为了系统的运行流畅，在保证烘焙后的贴图不失真的情况下，考虑某些相同的墙面和建筑面以及树木和草地可以共用贴图，这样可以节省很多GPU计算资源。从而保证了后面加入汽车物理引擎后系统运行的流畅和稳定。
三、虚拟驾驶车辆物理引擎的研究
3.1物理引擎中碰撞检测技术
在虚拟驾驶系统中，车辆在运动中是一个实时的状态的刚体，对于地面、周边的物体、建筑都有可能产生碰撞，所以就要有一个实时检测碰撞的计算过程，以保证虚拟驾驶的仿真性。而且在本系统中为了让使用者有更加真实的驾驶感，整个场景设计了不同的地形，如：平路、坡道、高低不平的路面，坑道。不同的地形有不同的摩擦力和碰撞感受，这一部分会在下面车辆对地形的检测中讲到。
系统中碰撞检测的部分关键代码：
刚体碰撞检测：
aabb_check， vehicle， 800/600/500， 400/700/300
刚体角速度检测：
rigid_velocity_test， vehicle， 5
地形阻尼设置：
set_damping， Terrain， 0， 0.7
3.2车辆对地形的检测
在本系统中的四川师范大学成龙校区场景地形较为丰富，各种类型的地形都有，所以在设计中，不同的地形的阻尼系数、碰撞的检测数据也是不一样的。如上坡就要计算汽车的重力加速度减去轮胎摩擦地面产生的加速度。在草地上行走的阻尼设置和平地相比也有区别，这个阻尼大小就要根据模拟真实汽车的环境来进行计算，并且反映到场景中，对不同的地形就要有不同的设置。
草地的力场设置代码：
set_forcefield_parm， grass， 3， 60/0/50
草地力场绑定汽车代码：
forcefield_bind， vehicle， grass
3.3力反馈方向盘与VRP系统接口开发
本模拟驾驶系统除了VRP软件开发平台，硬件有还有图形工作站、力反馈方向盘（套）、音响这三块。力反馈方向盘通过VRP系统SDK二次开发平台留出的接口进行操作。在vrp SDK预留的接口中，将虚拟驾驶信号输入功能模块里面，从而通过外设方向盘、油门、刹车、档位来控制虚拟场景中车辆的运动状态。中这里给出部分代码
方向盘刹车踏板制动代码：
vehicle_brake， vehicle
方向盘转向角关键代码：
vehicle_steer_set， vehicle， 30
软件操作界面：
结语：系统以VRP虚拟现实平台和力反馈方向盘（套）作为开发工具，以四川师大成龙校区场景作为虚拟驾驶环境，尽量还原真实的驾驶场景。
参 考 文 献
[1] 尹念东.汽车驾驶模拟器研究现状与技术关键团.湖北汽车丁业学院学报2002，16（4）：7一10.
[2] 陈涛，袁东，吴衡等.头盔显示/瞄准系统仿真技术研究阴.系统仿真学报，2008，20（8）：2014一2017.