车路协同环境下交互式视景仿真技术研究

发布时间：2017-06-21 20:21

  本文关键词：车路协同环境下交互式视景仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着城市化进程加快,交通拥挤、交通事故、环境污染等问题已经成为世界各国面临的重要问题。智能交通系统可以从缓解交通拥挤、减少交通事故、降低环境污染等方面生产可观的社会和经济效益。车路协同系统(CVIS)作为智能交通系统(ITS)的重要发展方向之一,近年来备受国内外科研人员关注。车路协同系统是一个功能复杂的大系统,在系统投入使用之前,对系统进行仿真验证十分必要。随着仿真技术的发展,视景仿真技术已经深入到生活中的方方面面,在视景仿真技术的基础上加入交互式仿真的功能将为仿真提供沉浸感十足的仿真体验。本文结合车路协同系统仿真与交互式视景仿真技术,构建一个具有直观显示、人机交互能力的用户可参与的交互式视景仿真平台,从而实现车路协同系统宏观仿真和微观仿真的有机结合,为车路协同等系统的交通仿真提供一个更有效的途径。本文主要做了如下工作：(1)搭建了一个三维交通仿真环境,该系统包括路网、车辆、城市环境等交通仿真要素。同时使用相关硬件将驾驶员与交通仿真系统中的虚拟车辆联系起来,使得驾驶员能够像驾驶真实车辆一样驾驶虚拟环境中的仿真车辆,并完成在仿真环境中的驾驶等行为。(2)研究了交互式动态映射模型,该模型使用5DT数据手套和VM-i惯性传感器捕捉驾驶员手臂的驾驶行为,并实时映射为虚拟环境中的虚拟手臂的行为,在虚拟环境中响应驾驶员的一些触碰动作,使得驾驶员仿佛沉浸在虚拟环境中,还能够通过人车交互界面为驾驶员提供与驾驶有关的相关参数、警示信息,提高仿真系统的交互性。(3)建立了有驾驶员参与的交互式视景仿真平台,该平台在搭建的三维仿真环境的基础上,设计了考虑了驾驶员特性的结合车辆启动与停车模型的交通流模型,并对设计的平台的功能进行了分析与测试。(4)基于车路协同系统,制定了车路协同系统中的典型应用场景,在构建好的交互式仿真平台上实现了典型场景的交互式仿真。通过本文设计的交互式视景仿真平台,仿真人员可以参与到车路协同系统的仿真中来,对车路协同系统功能进行分析与验证。将驾驶员添加到交通仿真场景中,能够为车路协同系统采集驾驶员数据,分析驾驶员行为,完成驾驶员训练等。经过仿真测试,本文设计的交互式视景仿真平台能够很好地完成上述各个功能,为车路协同系统的仿真及开发提供参考。
【关键词】：车路协同 交互式视景仿真 5DT数据手套 VM-i惯性传感器 车辆跟驰仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-16
• 1.1 选题背景与意义11-12
• 1.2 视景仿真技术国内外研究现状12-13
• 1.3 论文结构与内容13-15
• 1.4 本章小结15-16
• 2 车路协同系统视景仿真基础16-34
• 2.1 车路协同系统技术体系概述16-18
• 2.2 视景仿真软件18-24
• 2.2.1 三维建模软件18-19
• 2.2.2 三维实时渲染引擎19-24
• 2.3 仿真环境构建基础24-29
• 2.3.1 仿真环境模型构建24-25
• 2.3.2 场景优化技术25-29
• 2.4 虚拟驾驶车辆运动模型构建29-33
• 2.4.1 仿真环境的碰撞检测29-30
• 2.4.2 车辆控制脚本解析30-32
• 2.4.3 虚拟车辆输入控制32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 交互式动态映射模型研究34-53
• 3.1 5DT数据手套概述及应用34-45
• 3.1.1 5DT数据手套概述34-35
• 3.1.2 5DT数据手套使用方法35-37
• 3.1.3 手势匹配算法37-45
• 3.2 VM-Ⅰ三维姿态传感器概述及应用45-49
• 3.2.1 VM-Ⅰ三维姿态传感器开发流程46
• 3.2.2 四元数简介46-48
• 3.2.3 基于四元数的角度计算方法48-49
• 3.3 交互式动态映射实现49-52
• 3.4 本章小结52-53
• 4 车路协同环境下的交互式视景仿真平台设计与实现53-75
• 4.1 仿真平台设计与实现53-62
• 4.1.1 仿真平台的数据来源53-54
• 4.1.2 仿真平台总体结构与硬件配置54-55
• 4.1.3 仿真平台交通流模型的构建55-59
• 4.1.4 仿真平台界面及功能59-62
• 4.2 仿真平台测试62-70
• 4.2.1 性能测试62-65
• 4.2.2 功能测试65-70
• 4.3 面向典型场景的交互式仿真实现70-74
• 4.3.1 虚拟驾驶场景70-71
• 4.3.2 车辆跟驰场景71-72
• 4.3.3 基于交通信号的车速调节场景72-73
• 4.3.4 基于路面状态的车速调节场景73-74
• 4.4 本章小结74-75
• 5 结论75-77
• 5.1 工作总结75-76
• 5.2 展望76-77
• 参考文献77-80
• 索引80-82
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果82-84
• 学位论文数据集84

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