基于虛擬現(xiàn)實(shí)的駕駛模擬仿真系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、汽車是人機(jī)協(xié)調(diào)控制的復(fù)雜系統(tǒng)，要對(duì)汽車進(jìn)行控制仿真，就必須考慮到人的因素，必須考慮真實(shí)道路的影響。于是，結(jié)合人車路三者進(jìn)行汽車系統(tǒng)仿真是非常必要的。而要進(jìn)行人車路層面的仿真，就必須依賴于更加全面的仿真系統(tǒng)，傳統(tǒng) HIL仿真架構(gòu)已經(jīng)不足以擔(dān)當(dāng)此仿真任務(wù)。本文引入了人的因素，進(jìn)行H2IL仿真，而駕駛模擬仿真系統(tǒng)就是基于H2IL車輛仿真的一種形式。車輛駕駛模擬仿真系統(tǒng)是進(jìn)行汽車工程研究的重要工具和手段，其最主要的性能指標(biāo)是沉浸性。為了實(shí)現(xiàn)于駕

2、駛員而言良好的沉浸效果，就要求駕駛模擬器的車輛動(dòng)力學(xué)模型足夠準(zhǔn)確，解算結(jié)果接近真實(shí)物理世界。其顯示系統(tǒng)、聲覺模擬系統(tǒng)、體感模擬系統(tǒng)能夠向駕駛員提供接近真實(shí)的運(yùn)動(dòng)體感和視覺、聲覺、觸覺反饋。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴廣泛參考國內(nèi)外的駕駛模擬仿真平臺(tái)，結(jié)合目前已具有的試驗(yàn)條件，確定了系統(tǒng)方案和性能要求。分析了其中的關(guān)鍵技術(shù)，確定了技術(shù)方案，并進(jìn)行了詳細(xì)的說明。⑵基于應(yīng)用廣泛的虛擬現(xiàn)實(shí)引擎和三維建模軟件構(gòu)建了駕駛模擬環(huán)境，并通過虛擬顯

3、示頭盔進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)向駕駛員進(jìn)行駕駛環(huán)境的視覺模擬。制作了較高精度的場景模型，制作了音效，并編制了腳本對(duì)場景中的物理模型進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使其符合物理生活規(guī)律，獲得了逼真的場景效果。⑶基于NI PXI實(shí)時(shí)系統(tǒng)及車輛動(dòng)力學(xué)軟件CarSim構(gòu)建了駕駛模擬仿真系統(tǒng)的車輛動(dòng)力學(xué)模型實(shí)時(shí)解算系統(tǒng)，利用羅技G27實(shí)現(xiàn)了駕駛員操作數(shù)據(jù)的采集。由于NI實(shí)時(shí)系統(tǒng)的優(yōu)勢，可以保證仿真過程的實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確。⑷調(diào)研國內(nèi)外駕駛模擬器的六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)空間參數(shù)并考慮實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有

4、條件設(shè)計(jì)了平臺(tái)運(yùn)動(dòng)空間參數(shù)。通過建立平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)與空間性能參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，分析得到了一些可以幫助進(jìn)行平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)的規(guī)則。然后利用三維建模軟件 CATIA進(jìn)行了參數(shù)化建模、仿真、干涉校驗(yàn)。確定了最終的平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，最后利用 ADAMS和 MATLAB進(jìn)行了聯(lián)合仿真，測試了不同工況下的平臺(tái)受力及運(yùn)動(dòng)情況。⑸分析了駕駛模擬系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信需求，并選取了數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)方法，編程實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行了相應(yīng)的測試。結(jié)果證明，所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)通信程序能夠滿足需