非水平路面虚拟驾驶真实感表现方法的研究

摘要

随着虚拟现实技术和计算机技术的发展,许多系统可以通过构建逼真的三维场景来表现和模拟真实的环境。虚拟驾驶系统是一种能提供真实驾驶环境的、使驾驶员能正确模拟汽车驾驶并获得与实车相同感觉的类汽车模型。为了满足虚拟驾驶的真实感和沉浸感的要求,不仅虚拟场景中的车辆、建筑和道路等三维对象需如实表现其几何形状和基本特征,而且需要对虚拟场景中的车辆在所处的三维道路中的姿态进行实时的调整。尤其是在非水平路面上驾驶时,需要保证车辆能始终贴着地面行驶,使其达到与道路的完全匹配,满足用户视觉的要求,增强虚拟驾驶时的真实感,并且有着广阔的发展前景和应用领域。本文以虚拟交通试验环境为平台,研究了在非水平路面上虚拟驾驶真实感的表现方法。主要的工作总结如下:
　　 首先,创建了比较逼真的虚拟交通环境和场景管理模型。运用Multigen Creator软件,建立了高架桥、地下隧道等非水平路面模型和水平路面及圆弧形路面模型,并对场景中的道路网络进行了分类和描述。此外还建立了建筑、树木、河流等三维静态模型,并对场景中的模型进行统一的管理。虚拟交通场景提高了视景仿真的效果,增强了在非水平路面虚拟驾驶真实感的视觉效果。
　　 接着,建立了适用于驾驶模拟器的汽车动力学模型。并在EON Studio5.0仿真平台中,通过Joystick节点获取G25游戏控制杆的输入参数,采用JavaScript编程语言并结合Visual C++编译系统,解决了在非水平路面汽车动力学模型的路面输入问题,实现汽车动力学可视化仿真。
　　 然后,利用碰撞检测原理,阐述了虚拟汽车在非水平路面上的交通信息获取技术。并且建立了虚拟汽车在行驶过程中的地形匹配模型,实现了场景中虚拟汽车在非水平路面上的行驶。
　　 最后,利用虚拟现实开发平台EON Studio5.0和Visual C++6.0高级编程语言的有机结合,在Windows XP操作系统上开发了能适用于在非水平路面上的虚拟驾驶仿真系统。