基于OGRE和ODE的駕駛模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、對(duì)汽車(chē)駕駛模擬器系統(tǒng)的研究已經(jīng)有30余年歷史，它將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)駕駛模擬系統(tǒng)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)產(chǎn)生虛擬汽車(chē)行駛環(huán)境、音響效果和運(yùn)動(dòng)仿真，使操作者沉浸在虛擬駕駛環(huán)境中。根據(jù)系統(tǒng)提供的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)感受，操作者構(gòu)想其駕駛動(dòng)作，體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)現(xiàn)實(shí)世界中的汽車(chē)駕駛。作為駕駛培訓(xùn)系統(tǒng)，它具有節(jié)能、安全、經(jīng)濟(jì)和培訓(xùn)不受時(shí)間、氣候、場(chǎng)地的限制，訓(xùn)練效率高、培訓(xùn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。作為一種研究工具，駕駛模擬器還被運(yùn)用于汽車(chē)性能研究、駕駛行為分析、

2、危險(xiǎn)環(huán)境駕駛及反應(yīng)測(cè)試、交通事故再現(xiàn)分析、汽車(chē)電子產(chǎn)品的評(píng)價(jià)、交通壞境評(píng)價(jià)等諸多研究領(lǐng)域。作為一種能正確模擬汽車(chē)駕駛動(dòng)作，提供實(shí)車(chē)駕駛感覺(jué)的仿真設(shè)備，它得到了越來(lái)越廣泛地運(yùn)用。因此，開(kāi)發(fā)汽車(chē)駕駛模擬器具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。 筆者參與了所在課題組的學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目，根據(jù)所承擔(dān)的工作，在駕駛模擬器軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)方面做了大量深入研究和實(shí)踐。目前大多數(shù)同類(lèi)系統(tǒng)采用了基于仿真平臺(tái)的開(kāi)發(fā)方式，這種方式效率高、易用，但缺乏靈活性而且軟件

3、成本昂貴、對(duì)硬件性能要求高，不利于系統(tǒng)的推廣。而基于OpenGL和Direct3D等SDK的開(kāi)發(fā)效率卻比較低下。針對(duì)這種情況，本文在駕駛模擬系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本、運(yùn)行效果以及開(kāi)發(fā)效率上達(dá)到平衡。從上述角度出發(fā)，利用開(kāi)放源代碼的OGRE圖像渲染引擎和ODE動(dòng)力學(xué)引擎，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)原理，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了駕駛模擬軟件系統(tǒng)。本論文主要成果如下：●分析了OGRE、ODE的主要框架，在動(dòng)力學(xué)模型可視化仿真技術(shù)方面做了深入研究，總結(jié)出兩者結(jié)合使用的方法；●利

4、用3DSMAX等建模軟件創(chuàng)建了虛擬場(chǎng)景和車(chē)輛模型，并轉(zhuǎn)化為OGRE模型；●實(shí)現(xiàn)了交通信號(hào)燈動(dòng)態(tài)模擬，確定了路網(wǎng)的數(shù)字化方案；●實(shí)現(xiàn)了虛擬場(chǎng)景中的智能車(chē)輛，增強(qiáng)駕駛環(huán)境的真實(shí)感；●實(shí)現(xiàn)了3D音效系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的沉浸感。 系統(tǒng)運(yùn)行效果表明，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)產(chǎn)生的汽車(chē)行駛虛擬環(huán)境、3D音響效果和車(chē)輛運(yùn)動(dòng)仿真，使操作者具有較真實(shí)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等駕車(chē)感受。同時(shí)因?yàn)橄到y(tǒng)的實(shí)現(xiàn)堅(jiān)持以開(kāi)放源代碼的開(kāi)發(fā)包為基礎(chǔ)，大大降低了軟件成本，有利于推廣。