基于VR的行人/自行车交通违法体验平台的研究与开发

论文摘要

近年来,我国经济社会的持续快速发展极大地推动了城市化、机动化进程,道路、机动车、驾驶人数量呈连续快速增长趋势,交通事故频繁发生,事故死亡人数总量很大,特别是由行人、自行车(包括电动自行车)违法导致的交通事故占城市道路事故总量的65%以上,远远高于发达国家。由于现有的交通安全宣传教育内容缺乏针对性、形式单一、可接受程度不够,缺乏能实现交通安全认知、受教和体验的交通安全仿真环境,行人、自行车群体整体交通安全意识提升缓慢,行人、自行车的违法俨然成了街头一景。随着计算机仿真技术的迅速发展,各类用途的仿真平台在交通安全领域广泛应用,尤其在针对机动车及机动车驾驶人的交通安全教育、驾驶技术训练、驾驶行为数据采集等方面已经日臻成熟,其运用在行人、自行车交通安全体验方面已经水到渠成。本文构建的“基于虚拟现实技术的行人自行车交通违法体验平台”针对行人/自行车骑乘人发生违法行为特点与心理,构建了仿真道路交通场景以及常见的交通冲突形式。体验者可通过立体投影等设备,控制设备(键盘,游戏手柄等),以不同身份、不同视角等进行虚拟交通违法体验,实际感受步行、骑自行车交通违法和不安全行为可能带来的危险。首先对国内外基于虚拟现实技术的行人、自行车仿真装置研究现状进行了分析,接着面向行人、自行车交通违法体验的需要,给出了体验平台设计方案,确定违法体验平台主要由行人、自行车运动系统、视景仿真系统、视景显示系统集成组成,在对构建关键技术进行深入分析基础上,重点介绍了基于Virtools虚拟现实软件构建视景仿真系统、利用多通道立体投影技术构建视景显示系统。通过构建基于虚拟现实技术的行人自行车交通违法体验平台,将在行人自行车交通安全科普教育的关键技术上取得明显突破,改变交通安全宣教的传统理念,实现交通安全教育效果最大化,推动交通安全科普教育的革新,全面提升行人、自行车两类交通参与者的交通安全意识。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 论文选题来源
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 虚拟行走技术和现状
• 1.3.2 自行车运动模拟研究现状
• 1.3.3 虚拟现实技术发展及在人机交互领域应用情况
• 1.4 技术路线
• 1.5 主要研究内容和难点
• 第2章 交通违法体验平台构建设计
• 2.1 违法体验平台整体设计
• 2.1.1 沉浸式虚拟现实体验功能区
• 2.1.2 桌面式虚拟现实体验功能区
• 2.2 体验形式内容
• 2.2.1 简介
• 2.2.2 体验目的
• 2.2.3 体验内容
• 2.2.4 体验形式
• 2.3 组成部分及逻辑关系
• 2.3.1 功能区
• 2.3.2 平台
• 2.3.3 系统
• 2.4 小结
• 第3章 视景仿真系统设计开发
• 3.1 视景仿真系统开发软件简介
• 3.1.1 Virtools 软件简介
• 3.1.2 Virtools 架构和执行流程
• 3.1.3 Virtools Dev 技术规格
• 3.1.4 VR library 简介
• 3.2 视景系统整体效果、总体设计和功能
• 3.2.1 视景系统整体效果
• 3.2.2 总体设计
• 3.2.3 视景系统功能
• 3.3 视景系统技术规格
• 3.4 行人自行车动力学模型构建
• 3.4.1 行人动力学模型
• 3.4.2 自行车动力学模型
• 3.5 小结
• 第4章 视景显示系统开发构建
• 4.1 立体显示技术简介
• 4.2 设计原则和技术指标
• 4.2.1 设计原则
• 4.2.2 基本技术指标
• 4.3 技术方案
• 4.3.1 系统整体设计
• 4.3.2 主要组成和技术规格
• 4.4 小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 研究取得的进展
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢