公路隧道视景仿真软件研究与实现

论文摘要

VR(Virtual Reality)是把人们的想象力和思想变成另一种境界的仿真。它通过创建一个虚拟世界或虚拟环境,在视、听、触觉等作用于人,使人产生身临其境的感受。将虚拟现实技术应用领域扩展到公路隧道领域,为公路隧道设计及安全运营管理的研究开辟一条新路。本文针对虚拟现实技术的特点及在公路隧道三维仿真方面应用较少的情况,利用基于虚拟现实技术的三维建模软件及仿真平台,实现一套完整的公路隧道视景仿真软件系统。本文首先介绍了虚拟现实技术在国内外应用现状,在此基础上讨论了实现公路隧道视景仿真软件的关键技术及设计方案;针对软件开发的实际需求,对其相关的虚拟现实技术的特性、构成、关键技术等进行重点研究;在对系统需求分析的基础上,建立了系统基本结构,明确了场景漫游、设备信息查看、交通控制策略演示及风机控制等主要功能,并提出系统总体设计方案;以实际的秦岭终南山隧道为例,利用3DSMAX建模软件和VRP仿真平台实现公路隧道视景仿真系统软件,对场景漫游模块、设备信息查看模块、交通异常事件演示模块和风机控制模块的建模、贴图、渲染、烘焙及VRP编辑过程进行详细的设计和研发说明。通过虚拟仿真技术再现真实公路隧道实景,同时,将隧道设备信息查看、交通控制诱导策略演示等应用于该系统,是本文的一个重要特点。由此,充分体现虚拟现实技术在公路隧道安全运营管理中的可行性和重要性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 系统研究背景及目的
• 1.1.1 系统研究背景
• 1.1.2 系统研究目的
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外虚拟现实技术的研究现状
• 1.2.2 国内虚拟现实技术的研究现状
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 第二章 虚拟现实技术
• 2.1 虚拟现实技术基础理论
• 2.1.1 虚拟现实的含义
• 2.1.2 系统的特性
• 2.1.3 系统构成
• 2.1.4 关键技术
• 2.2 虚拟现实技术与仿真
• 2.3 虚拟现实的外设
• 2.3.1 3D 位置跟踪器
• 2.3.2 传感手套
• 2.3.3 头盔显示器
• 2.3.4 立体眼镜及立体鼠标
• 2.3.5 触觉和力反馈装置
• 2.4 虚拟现实技术的应用及发展
• 2.4.1 VR 的应用
• 2.4.2 VR 技术的发展与展望
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统需求分析及总体设计
• 3.1 系统分析
• 3.1.1 开发目标
• 3.1.2 系统作用及范围
• 3.2 系统需求
• 3.2.1 功能需求
• 3.2.2 运行环境规定
• 3.2.3 系统性能需求及规格说明
• 3.3 系统总体设计
• 3.3.1 设计流程
• 3.3.2 模块结构
• 3.3.3 运行设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 公路隧道视景仿真软件系统设计
• 4.1 虚拟现实开发工具
• 4.1.1 3DSMAX 建模工具
• 4.1.2 VRP 仿真平台
• 4.1.3 选用依据
• 4.2 系统结构及功能
• 4.3 系统详细设计
• 4.3.1 场景漫游模块
• 4.3.2 设备信息查看模块
• 4.3.3 交通控制诱导演示模块
• 4.3.4 风机控制模块
• 4.3.5 VRP 编辑
• 4.4 本章小结
• 第五章 公路隧道视景仿真软件实现
• 5.1 系统实现
• 5.1.1 场景漫游
• 5.1.2 设备信息查看
• 5.1.3 交通控制诱导演示
• 5.1.4 风机控制
• 5.2 系统测试
• 5.2.1 测试目的
• 5.2.2 测试范围及内容
• 5.2.3 测试方法
• 5.2.4 测试原则及用例分析
• 5.3 本章小结
• 结论及展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢