论文题目: 人—车—路（环境）联合运行虚拟仿真理论与实现技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 交通运输工程
作者: 陈涛
导师: 魏朗
关键词: 虚拟现实,路环境,实时仿真,驾驶人车速控制模型
文献来源: 长安大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大多数道路交通事故是由于人-车-路(环境)综合系统的协调性失衡造成的,因此如何从人-车-路(环境)系统联合运行协调性方面入手研究交通安全问题以及如何从技术层面在公路工程和安保工程中落实“以人为本、以车为本”的设计理念成为目前我国公路交通科技发展中急需解决的问题之一。论文首次提出以人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真技术的研究和应用作为在公路工程和安保工程中落实“以人为本、以车为本”理念的切入点这一崭新思路,即在所建立的人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真平台上进行面向公路线形、景观、交通工程设施、安保工程等设计方案的仿真试验,研究和评价设计方案的人-车-路(环境)综合系统的协调性,从而为公路交通相关问题的研究提供高科技的技术手段。 论文针对用于人-车-路(环境)联合运行协调性评价的虚拟仿真技术体系,围绕虚拟仿真系统中人、车、路(环境)三要素的建模理论及实现技术,研究了人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真理论及实现技术,研究的主要内容有: 1.提出并论述了人-车-路(环境)系统联合运行的自行模式和互动模式仿真的概念。并在分析目前道路安全评价方法的基础上,提出了基于该虚拟仿真平台的道路安全评价模型。 2.在系统、定量地研究道路和交通环境对行车速度诱导特性的基础上,建立了自行仿真模式中驾驶人的车速控制计算模型。对公路典型路段进行了现场认知评价试验,研究了基于认知评语数据的汽车驾驶人对道路条件安全性认知因素的模糊评价方法,进而以实测的公路典型路段上的平均行车速度统计值和道路结构数据为样本,研究了描述驾驶人行车时基于安全性考量的车速模糊控制规则建模技术,最后,结合加/减速度控制模型,建立了车辆驾驶人的车速控制逻辑推理模型。 3.研究了人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真技术平台中的车辆动力学建模技术以及实现车辆动力学网络实时解算的关键技术,并论述了车辆三维模型数据库的实现技术和视景驱动技术。针对车辆动力学解算实时性的特点,研究了用于虚拟仿真的十一自由度车辆动力学三维模型,该模型主要包括整车操纵稳定性模型、轮胎模型、转向系模型、发动机模型、制动系模型等。在该模型基础上,利用Winsock网络通信技术建立了车辆动力学网络实时解算软件系统。通过对车辆三维几何建模技术的研究,建立了基于
论文目录:
第一章 绪论
1．1 本研究的目的和意义
1．1．1 道路交通事故的成因分析
1．1．2 人-车-路(环境)系统协调性方面存在的问题
1．1．3 人-车-路(环境)系统协调性的研究手段
1．1．4 本研究的目的和意义
1．2 国内外人-车-路联合运行虚拟仿真技术研究现状
1．2．1 虚拟现实技术的发展概况
1．2．2 国外人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真技术的研究现状
1．2．3 国内人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真技术的研究现状
1．3 本文的研究内容、创新点和与技术路线
1．3．1 本文的研究内容
1．3．2 本研究的创新点
1．3．3 本研究的技术路线
1．4 人-车-路联合运行虚拟仿真应用模式研究
1．4．1 仿真模式
1．4．2 人-车-路(环境)联合运行仿真技术在道路安全评价方面的应用
1．5 本章小结
第二章 驾驶人车速控制模型研究
2．1 驾驶人控制模型的研究现状
2．2 基于模糊理论的驾驶人车速控制模型
2．2．1 评价指标体系的建立
2．2．2 认知评价试验
2．2．3 确认认知变量评语模糊子集隶属函数
2．2．4 MF控制规则
2．2．5 逻辑推理模型
2．2．6 模型验证
2．2．7 加／减速度控制模型
2．3 本章小结
第三章 车辆动态仿真与实现技术
3．1 车辆动力学模拟方法
3．2 车辆动力学实时仿真模型
3．2．1 整车操纵稳定性模型概述
3．2．2 用于实时仿真的车辆三维模型
3．3 轮胎模型
3．4 C／S结构的车辆动力学网络解算系统开发
3．4．1 基于WinSock的视景仿真机与解算器间的网络通信
3．4．2 模型验证
3．5 车辆三维模型数据库理论与生成技术研究
3．5．1 概述
3．5．2 车辆三维几何模型数据库生成技术研究
3．5．3 DOF的实现
3．5．4 车辆三维模型LOD简化技术研究
3．5．5 车辆三维模型真实感图形处理技术
3．5．6 车辆三维模型数据库的建立
3．6 本章小结
第四章 道路和环境的三维模型数据库生成与优化技术研究
4．1 道路与环境的三维模型数据库生成技术
4．2 三维地形的生成
4．2．1 三维地形模型概述
4．2．2 基于真实地形数据的地形生成技术
4．2．3 基于分形理论的地形生成技术
4．2．4 地形的优化显示技术
4．3 三维道路模型的生成理论
4．4 道路(环境)建模与优化技术
4．4．1 基于Multigen Creator的道路(环境)建模
4．4．2 道路和环境模型数据库加速显示技术
4．5 本章小结
第五章 人-车-路联合运行虚拟仿真系统的硬件实现技术
5．1 系统硬件平台结构
5．2 RC系统技术研究
5．2．1 RC系统概述与组成
5．2．2 视景仿真图形工作站
5．2．3 投影系统
5．2．4 三通道画面的生成技术
5．3 驾驶操作实验台的设计
5．3．1 驾驶操作实验台的几何设计
5．3．2 传感器的选择和布置
5．4 基于串行通信和多线程技术的驾驶操作数据采集系统设计
5．4．1 数据采集系统概述
5．4．2 通信协议
5．4．3 下位机通信
5．4．4 上位机通信
5．5 基于Directx8．0 SDK的驾驶操作数据采集系统设计
5．6 本章小结
第六章 人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真系统的软件实现
6．1 基于Vega的虚拟仿真系统的开发
6．2 车辆与道路(环境)的碰撞检测研究
6．2．1 碰撞检测算法
6．2．2 碰撞检测采样方式
6．2．3 碰撞响应
6．2．4 碰撞检测的实现
6．3 基于Multi-Agent的车辆行为仿真
6．3．1 Agent理论简介
6．3．2 基于Multi-Agent的人-车-路(环境)仿真框架
6．3．3 车辆Agent的体系结构和属性
6．3．4 车辆Agent模型的实现
6．3．5 车辆Agent的决策策略
6．4 三通道视景同步显示技术研究
6．5 运行状态信息的动态显示
6．6 仿真过程录制和图像存储与AVI文件录制
6．6．1 BMP与AVI文件生成原理
6．6．2 程序实现
6．7 人-车-路(环境)联合运行虚拟仿真系统开发
6．7．1 系统程序组成
6．7．2 系统界面
6．8 公路虚拟仿真试验
6．8．1 模型建立
6．8．2 网络解算器设置
6．8．3 仿真试验
6．8．4 人-车-路(环境)联合运行协调性评价
6．9 本章小结
第七章 总结
7．1 工作总结
7．2 工作展望
致谢
参考文献
附录A
作者攻读博士学位期间发表的学术论文及主要学术成果
发布时间: 2006-03-13
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