汽车模拟驾驶三维视景仿真系统

论文摘要

训练型汽车驾驶模拟器是一种能够模拟出汽车实际行驶状态和道路环境的系统,可用于驾驶员的培训、驾驶技能的考核以及交通安全教育,具有节能、安全、经济和培训不受时间、气候、场地的限制,训练效率高、培训周期短等优点和广阔的应用前景。因此研制汽车驾驶模拟器、提高视景仿真系统的逼真度具有十分重大的意义。视景仿真系统是汽车驾驶模拟器的重要组成部分,主要用于生成汽车运动时虚拟的动态交通场景,进行驾驶员的视觉仿真。它的实时交互性、真实沉浸感和车辆的行驶体感是该驾驶模拟器的重要性能指标。本文针对实际条件和需要,确定了汽车驾驶模拟器视景系统的开发环境,采用交互式三维建模工具MultiGen Creator建立了真实、逼真的三维场景,分析了三维场景建模中常见的一些问题并提出了解决方法,给出场景数据库组织的层次结构,采用模型结构调整、纹理映射、层次细节模型等技术方法对场景进行优化,实现了从FLT格式文件到FST格式的转化,以达到实时绘制的要求。在LynX中进行Vega参数的可视化设置,以MicrosoftVisual C++6.0的基于单文档的MFC结合Vega的LynX和API函数实现了视景场景的驱动。对主动运动汽车以键盘按键来控制其运动,实现了具有一定运动特性的车辆模型,具备前进、后退、加速、制动、转向、不平路面的行驶中的车身震动和侧倾以及动态碰撞检测,基本满足汽车驾驶模拟器对新驾驶员培训的要求。对于自动运行的汽车,实现了按照预先设定好路线运行及与场景的碰撞检测。探讨并实现了主动运行车辆行驶过程中的多通道的控制及显示、速度、油门等仪表的实时显示、场景中人按照预先设定路线的运动、汽车引擎和坏境的声音特效、天空流动云。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 课题背景及研究内容
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 我国汽车驾驶训练模式的现状及存在的问题
• 1.1.2 汽车驾驶训练模拟器
• 1.1.3 汽车模拟驾驶视景仿真技术的发展和国内外研究现状
• 1.1.4 视景仿真开发平台
• 1.2 本课题研究内容
• 2 视景仿真系统的总体设计
• 2.1 视景仿真系统的功能设计
• 2.2 开发工具的设计
• 2.3 开发环境的设计
• 2.4 视景系统的开发流程
• 3 场景数据来源及预处理
• 3.1 三维场景几何数据的获取
• 3.1.1 建筑物数据的获取
• 3.1.2 道路数据的获取
• 3.1.3 天桥、立交桥数据的获取
• 3.2 纹理数据的获取
• 3.3 数据预处理
• 3.3.1 几何数据的预处理
• 3.3.2 纹理数据的预处理
• 4 建立三维场景模型及模型库设计
• 4.1 场景建模
• 4.1.1 建筑物的模型构造
• 4.1.2 道路建模
• 4.1.3 车辆、天桥、立交桥及交通设施的建模
• 4.1.4 汽车仪表建模
• 4.1.5 树木、花草建模
• 4.2 MoltiGen Creator模型层次结构
• 4.2.1 OpenFlight格式（FLT）
• 4.2.2 视景场景的模型数据库设计
• 4.3 Creator建模中的一些关键技术
• 4.3.1 调整数据库层级结构
• 4.3.2 纹理映射技术
• 4.3.3 实例技术
• 4.3.4 LOD技术
• 4.3.5 公告牌技术
• 4.4 三维场景的后期处理
• 4.5 flt模型文件转换为fst文件格式
• 5 基于Vega的视景驱动
• 5.1 开发软件系统结构
• 5.2 Vega类及视景驱动
• 5.3 参数的可视化设置
• 5.4 Vega中的虚拟场景渲染
• 6 基于Vega视景驱动的开发
• 6.1 Vega开发视景驱动的基本步骤
• 6.2 MFC框架下的开发Vega应用程序
• 6.3 应用 MFC框架开发基于 Vega的汽车驾驶模拟三维视景仿真系统
• 6.3.1 多通道显示
• 6.3.2 实时仿真中主动车辆的运动控制
• 6.3.3 实时仿真中自动运行车辆的实现
• 6.3.4 碰撞检测的实现
• 6.3.5 非全屏下环境控制菜单和位姿显示的实现
• 6.4 Vega扩展模块的实现
• 6.4.1 人的运动模拟
• 6.4.2 汽车仪表的实现
• 6.4.3 声音的模拟
• 6.4.4 流动云的模拟
• 6.5 系统综合调试后的效果图
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献