虚拟现实建模技术研究及其在汽车驾驶模拟器中的应用

发布时间：2017-06-05 15:11

  本文关键词：虚拟现实建模技术研究及其在汽车驾驶模拟器中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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。
【关键词】：虚拟现实 建模技术 汽车驾驶模拟器 动力学模型 OpenGVS Creator
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U471.1
【目录】：

• 第1章 绪论9-16
• 1.1 虚拟现实(VR)的基本概念9
• 1.2 虚拟现实(VR)建模技术概述9-11
• 1.2.1 几何建模10
• 1.2.2 运动建模10
• 1.2.3 物理建模10-11
• 1.2.4 对象特征建模11
• 1.2.5 模型分割11
• 1.3 课题研究的意义、内容及现状11-14
• 1.3.1 课题研究的意义11-12
• 1.3.2 主要的研究内容12
• 1.3.3 国内外研究现状12-14
• 1.4 论文组织结构14-16
• 第2章 开发工具选择以及整体方案的确定16-25
• 2.1 场景建模工具的选择16-18
• 2.1.1 MultiGen Creator简介16-17
• 2.1.2 3D Studio Max简介17-18
• 2.2 仿真开发平台的构建18-20
• 2.2.1 OpenGVS18-19
• 2.2.2 Visua1 C++ 6.019-20
• 2.3 系统整体开发方案的确定20-24
• 2.3.1 汽车驾驶模拟器的系统构成20-22
• 2.3.2 驾驶舱系统22
• 2.3.3 传感控制系统22
• 2.3.4 视景仿真系统22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 场景模型的建立与组织原则25-36
• 3.1 视景系统几何建模的原理25-31
• 3.1.1 计算机图形学中的几何模型表示方法25-26
• 3.1.2 几何建模方法的数学原理26-31
• 3.2 场景模型的建立流程31-33
• 3.3 场景模型的组织原则33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 场景模型的建立过程36-49
• 4.1 基于 MultiGen Creator的场景模型的建立36-45
• 4.1.1 MultiGen Creator的构成36
• 4.1.2 OpenFlight数据格式36-38
• 4.1.3 主要场景模型的建立过程简介38-45
• 4.2 基于3DS MAX复杂模型的建立45-47
• 4.3 场景模型建立中应注意的问题47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 场景建模的关键技术49-56
• 5.1 LOD技术49-51
• 5.1.1 LOD模型的生成49-50
• 5.1.2 LOD模型之间的过渡50-51
• 5.2 纹理映射技术51-53
• 5.2.1 纹理映射过程及其使用过程中的限制52-53
• 5.2.2 纹理映射的相关技术53
• 5.3 实例技术53-54
• 5.4 外部引用技术简介54-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第6章 汽车动力学模型的建立与分析56-65
• 6.1 汽车的质量特性分析56-57
• 6.2 汽车驱动-阻力模型57-59
• 6.2.1 坡度阻力 F_i58
• 6.2.2 滚动阻力 F_f58
• 6.2.3 加速阻力 F_j58
• 6.2.4 空气阻力 F_w58-59
• 6.2.5 汽车驱动力 F_t59
• 6.3 汽车制动力模型59-62
• 6.4 汽车运动分析62-64
• 6.4.1 欧拉方法62-63
• 6.4.2 改进的欧拉方法63
• 6.4.3 龙格-库塔法63
• 6.4.4 误差估计63-64
• 6.4.5 数值方法的比较64
• 6.5 本章小结64-65
• 第7章 场景模型的驱动65-74
• 7.1 OpenGVS应用程序的资源组成66-67
• 7.2 OpenGVS仿真程序的运行机制67-68
• 7.3 场景模型的导入机制68-69
• 7.4 摄像机跟随机制69-70
• 7.5 碰撞检测机制70-73
• 7.5.1 汽车与地面的碰撞检测70-71
• 7.5.2 汽车与运动物体的碰撞检测71-72
• 7.5.3 汽车与地景地物的碰撞检测72-73
• 7.6 本章小结73-74
• 第8章 全文总结及展望74-76
• 8.1 全文总结74-75
• 8.2 研究展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士期间参加的科研项目和发表的论文80
• 攻读硕士期间参加的科研项目80
• 攻读学位期间发表的论文80

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 朱振和;基于电子地图的场景漫游与交互信息融合技术研究[D];沈阳工业大学;2011年

2 夏萍;基于虚拟现实技术的复杂城市道路交通仿真平台研究[D];湖北工业大学;2011年

3 程孝荣;基于Virtools平台的产品虚拟设计系统解决方案研究[D];武汉纺织大学;2010年

4 张微微;驾驶模拟器方向盘实时力感模拟的研究[D];浙江大学;2012年

5 余小勇;车辆训练模拟系统仿真中的HLA技术研究[D];浙江大学;2012年

6 荆旭;基于虚拟现实技术的汽车虚拟驾驶系统的研究与开发[D];山东理工大学;2007年

7 徐学进;基于驾驶模拟器的车辆动力学建模研究[D];武汉理工大学;2007年

8 张铎;分布式虚拟驾驶模拟器中对象建模及场景优化技术的研究[D];武汉理工大学;2008年

9 王瑞利;基于虚拟场景的踝关节主动康复策略研究[D];河北工业大学;2007年

10 臧大伟;船舶转叶式舵机系统仿真与虚拟现实的实现[D];大连海事大学;2008年

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本文编号：424004