车辆驾驶模拟器视景仿真技术研究

摘要

车辆驾驶模拟器作为一种能够真实模拟驾驶动作和感觉的仿真设备,具有训练效率高、安全性高、限制因素少、节省费用等优点,在车辆驾驶培训和汽车企业开发模拟方面得到了比较广泛的应用。一个功能比较完善的车辆驾驶模拟器包含模拟座舱、视景系统、操作控制系统以及音响系统等几个部分。其中,视景系统的效果在很大程度上影响了模拟驾驶的逼真度和实时性,因此对其中的关键技术进行研究具有十分重要的现实意义。
　　 论文在综述了车辆驾驶模拟器和视景仿真系统的国内外发展状况的基础上,对车辆驾驶模拟器视景仿真技术进行了研究,重点研究了其中的三维场景建模技术和实时驱动渲染技术。
　　 第1章阐述了论文的研究背景及意义,并分析了车辆模拟器国内外的发展状况,同时介绍了视景系统的结构和发展概况,最后给出了论文的主要研究内容。
　　 第2章主要是阐述了车辆驾驶模拟器的视景系统的组成框架,分别对硬件系统和软件系统两部分进行了介绍,并且分析了视景系统的需求,最后根据仿真需求选择了相应的场景建模软件Creator和实时驱动渲染软件Vega Prime。
　　 第3章主要是分析比较了地形生成技术,引入基于分形理论的随机中点位移法进行地形重构生成,并修正了随机变量函数,从而解决了地形褶皱现象并且可以更好地控制地形粗糙度,通过仿真实验分析了自相似参数H和迭代细化参数k对地形的影响。同时针对系统实时性要求,提出了地表渲染以及景物建模的优化技术。
　　 第4章主要是分析了车辆驾驶模拟器的实时驱动渲染系统,针对其中的碰撞检测和环境特效,做了深入的研究和分析,分别提出了基于自定义包围盒和Tripod法的碰撞检测方法,并且构造了基于粒子系统的降雨系统和实时控制模型。
　　 第5章主要是实现了视景仿真系统。建立了应用仿真程序流程,实现了三维场景模型的集成,并且利用Vega Prime实现了碰撞检测和降雨效果,还对基于粒子系统的降雨效果进行仿真实验,分析了降雨粒子相应的参数对视景系统实时性的影响。
　　 第6章对全文工作进行了总结,并展望了今后的研究工作方向。