虚拟现实在CBTC仿真测试中的应用

摘要

为了采用计算机仿真技术研究CBTC系统，构建了基于计算机，网络及虚拟现实技术的CBTC仿真测试系统。其所提供的可视化线路及列车仿真运行环境具有可控性、无破坏性、安全性、可重复性和经济性以及可实现性等显著优点。虚拟现实作为仿真测试中的人机互动接口及仿真过程及结果的直观体现载体，是系统中不可或缺的一部分。 本文对虚拟现实和CBTC仿真测试系统做了简要介绍，针对原有三维视景显示系统所存在的不足，重点研究了如何使用虚拟现实关键技术为CBTC仿真测试系统构建一个更为先进、方便、实用、逼真的显示系统。 论文将虚拟现实关键技术与CBTC仿真测试系统实际要求相结合，通过实物虚化、动态模型、多视点显示、人机交互及声音仿真技术的运用，真实的再现了CBTC仿真测试环境，可实现单车仿真运行，多车追踪仿真运行，不但可用于运行控制策略，系统集成方案分析，也可用于关键子系统测试及系统集成测试等方面。 最后，本文给出了CBTC仿真测试系统在试验线上的实际应用，具体叙述了针对试验线实际情况构建虚拟现实环境的过程和所使用的关键技术。此次仿真测试过程中，虚拟现实在前期实验室测试和后期现场测试中，提供了真实流畅的显示效果和方便高效的人机交互，为系统的成功应用做出了贡献。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图索引

声明

致谢

1引言

1.1课题研究背景与意义

1.2 CBTC仿真测试系统

1.3国内外发展状况

1.3.1国外发展状况

1.3.2国内发展状况

1.4实验室前期工作

1.5本论文研究内容

2虚拟现实

2.1虚拟现实概述

2.2虚拟现实系统的特点

2.3虚拟现实中的关键技术

2.4虚拟现实的实现方法

2.4.1 VRML/Java3D

2.4.2 3D Max/OpenGL

2.4.3 Vega/Creator

2.5 CBTC仿真测试中的虚拟现实

2.5.1仿真测试虚拟现实的需求分析

2.5.2仿真测试虚拟现实的系统设计

3仿真测试中的虚拟现实关键技术

3.1使用实物虚化技术构建仿真测试虚拟环境

3.1.1概述

3.1.2仿真环境模块化模型的设计

3.1.3使用多层纹理映射实现多车站模型

3.1.4隧道场景的模块化分割

3.1.5仿真测试中模块间接口

3.2使用动态模型技术丰富虚拟现实环境

3.2.1概述

3.2.2信号机与屏蔽门模型的动态化

3.2.3虚拟列车运动体的实现

3.3使用多视点显示技术观察虚拟现实环境

3.3.1概述

3.3.2选择观察视点

3.3.3多视点同步观察虚拟环境

3.4使用交互技术连接用户、虚拟环境和其他子系统

3.4.1概述

3.4.2连接用户与虚拟现实的人机交互技术

3.4.3虚拟现实与其他子系统间的交互

3.4.4用户、虚拟现实及其他子系统间的综合交互

3.5使用声音仿真技术为虚拟现实增加听觉信息

3.5.1概述

3.5.2声音的特性及虚拟现实的声音需求

3.5.3仿真测试中声音仿真的实现

3.6本章小结

4实际仿真测试应用

4.1应用背景

4.2试验线虚拟场景的建立

4.3虚拟列车的控制及显示

4.4虚拟列车的折返运行

4.5仿真测试效果

5结论及展望

5.1结论

5.2对今后工作的展望

参考文献

作者简历