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汽车驾驶模拟器

电子科技导报 1997年第6期 34-36页

作者：果明明国防科技大学

介绍了汽车驾驶模拟器的组成及其研制现状，并根据新的技术发展状况。

关键词：汽车驾驶模拟器仿真动力学模型

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汽车驾驶模拟器转向盘能量反馈调节

浙江大学学报（工学版） 2013年第2期47卷 244-248页

作者：魏春雨周晓军魏燕定黎建军浙江大学机械工程学系浙江杭州310027

针对目前汽车驾驶模拟器转向盘系统所采用的各种不同的力反馈模型,分析将力反馈模型统一简化的可行性.建立主要由力矩电机和阻尼器组成的二阶系统模型,力矩电机采用线性控制律,给定相关参数,对模型进行仿真.进而,将驾驶员操作转向盘的... 详细信息

针对目前汽车驾驶模拟器转向盘系统所采用的各种不同的力反馈模型,分析将力反馈模型统一简化的可行性.建立主要由力矩电机和阻尼器组成的二阶系统模型,力矩电机采用线性控制律,给定相关参数,对模型进行仿真.进而,将驾驶员操作转向盘的对外做功过程视为存在人体能量损耗,从人机工程学的角度考虑,对力矩电机线性控制律引入人体能量损耗反馈调节,给出驾驶员对转向盘操作过程的能量损耗表达式,建立一种基于能量反馈控制的转向盘力反馈模型.利用MATLAB软件对模型进行仿真分析,该模型能够有效调节电机输出转矩,能量损耗的越多,操作转向盘越省力.研究结果表明,基于人体能量损耗反馈调节的转向盘系统模型,对适应人体逐渐疲劳的生理特性具有较好的效果.

关键词：汽车驾驶模拟器转向盘力反馈力矩电机能量损耗

基于改进洗出算法的九自由度汽车驾驶模拟器研究

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基于改进洗出算法的九自由度汽车驾驶模拟器研究

作者：韩佳志哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

汽车驾驶模拟器在交通安全设计、驾驶安全研究、车辆性能测试、驾校训练等领域发挥着重要的作用。目前驾驶模拟器面临着运动范围与研发制造成本不匹配的问题,而绳驱并联机构具有工作空间大、加速度峰值高、成本低等优势,这与驾驶模拟器... 详细信息

汽车驾驶模拟器在交通安全设计、驾驶安全研究、车辆性能测试、驾校训练等领域发挥着重要的作用。目前驾驶模拟器面临着运动范围与研发制造成本不匹配的问题,而绳驱并联机构具有工作空间大、加速度峰值高、成本低等优势,这与驾驶模拟器高运动性能、低成本的发展趋势是高度吻合的。本文将绳驱平面三自由度并联机构与传统六自由度并联机构相结合,提出了一种九自由度汽车驾驶模拟器。设计了上层六自由度并联机构,完成了以机构灵巧性最优为目标的结构参数优化。基于Grassmann线几何方法研究了下层机构的奇异性与稳定性,对比了不同构型的可控工作空间,进而确定绳索布置方式。采用封闭矢量法建立了九自由度驾驶模拟器运动学模型,基于牛顿-欧拉法建立了驾驶模拟器的动力学模型,同时搭建Simscape仿真模型。在动力学模型的基础上,建立了绳索张力优化模型,并将其转化为单变量、单目标的多项式优化问题,提出了评价张力求解连续性和快速性的指标,通过算例对比了13种目标函数下的优化结果,并对绳索张力均布性做出评价。基于九自由度驾驶模拟器,提出了一种改进的洗出算法。从人体感知系统模型入手,分析了体感模拟原理,在现有洗出算法基础上增加了一个中间平台加速运动通道用于补偿加速度误差,确定了各通道滤波器的结构和参数。提出了带有预紧力的位置闭环控制、基于张力优化的力闭环控制、绳索空间的力位混合控制用于4绳平面3自由度并联机构的控制,并通过仿真比较了每种控制方案的位置精度和张力分布特点。搭建了九自由度汽车驾驶模拟器样机,设计了基于单片机的控制系统,利用一个单片机实现了运动学反解的计算、10个电机的控制、4个张力传感器信号的采集等功能。基于该样机进行了运动能力测试、控制方案验证、改进洗出算法验证等实验,实验结果表明驾驶模拟器满足设计指标,绳索空间的力位混合控制方案合理有效,改进的洗出算法与九自由度汽车驾驶模拟器配合能够为驾驶员提供更逼真的体感。

关键词：汽车驾驶模拟器改进洗出算法绳驱动并联机构张力优化

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汽车驾驶模拟器中3D场景的设计和实现

计算机科学 1999年第12期26卷 90-93页

作者：钱蔚张旦王婉徐福培南京大学计算机系软件新技术国家重点实验室南京210093

1 引言汽车驾驶模拟器是一种能正确模拟汽车驾驶操作,并能在主要性能上获得与实车相同感觉的汽车驾驶训练仿真教学设备。一个好的模拟器应该有一个立体感强、图形逼真的三维视景。YF三维汽车驾驶模拟器的视景系统采用计算机实时生成技术... 详细信息

1 引言汽车驾驶模拟器是一种能正确模拟汽车驾驶操作,并能在主要性能上获得与实车相同感觉的汽车驾驶训练仿真教学设备。一个好的模拟器应该有一个立体感强、图形逼真的三维视景。YF三维汽车驾驶模拟器的视景系统采用计算机实时生成技术(称为CIG视景系统),它根据当前汽车的状态实时生成逼真的三维场景,使学员感觉就象驾驶真的汽车一样。

关键词：汽车驾驶模拟器 3D场景设计驾驶员

基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的研究

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系统仿真学报 2005年第2期17卷 347-350页

作者：陈定方李勋祥李文锋尹念东武汉理工大学智能制造与控制研究所武汉430063 中国科学院计算技术研究所智能信息处理重点实验室北京100080

介绍了正在研制的基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器。这是一个基于虚拟现实环境和网络环境的软硬件集成系统。重点研究视觉系统,包括外景系统和驾驶内景。对有关建模技术中的基于 NURBS 曲面法线的路面纹理(含路标线等)自动校准... 详细信息

介绍了正在研制的基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器。这是一个基于虚拟现实环境和网络环境的软硬件集成系统。重点研究视觉系统,包括外景系统和驾驶内景。对有关建模技术中的基于 NURBS 曲面法线的路面纹理(含路标线等)自动校准和生成技术、基于高程的多重纹理映射生成技术、模型和纹理的无缝切片技术和基于物理特性的环境仿真试验与交互技术进行了研究。给出了该汽车虚拟仿真驾驶系统在选择车辆、选择天气状况和时间以及选择各种路况等的示例。

关键词：汽车驾驶模拟器分布式虚拟现实 NURBS 路面纹理无缝切片技术物理特性

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汽车驾驶模拟器在环动力学模型解算与仿真

电子测量技术 2021年第8期44卷 17-22页

作者：曹萌萌开封大学信息工程学院开封475001

为了使汽车驾驶模拟器得到更加准确的运动状态参数,首先建立了车辆的7自由度在环动力学模型和计算模型,得到以轮胎滚动角速度和驱动轮转向角为输入,且以横纵向和横摆角度为输出的二阶非线性常微分方程组,然后对二阶非线性常微分方程进... 详细信息

为了使汽车驾驶模拟器得到更加准确的运动状态参数,首先建立了车辆的7自由度在环动力学模型和计算模型,得到以轮胎滚动角速度和驱动轮转向角为输入,且以横纵向和横摆角度为输出的二阶非线性常微分方程组,然后对二阶非线性常微分方程进行降阶处理,最后通过设定固定步长,并依次解算出车辆的运动状态参数。通过仿真实验表明,利用提出的解算方法得到的结果具有较高的精度,位移最大误差仅为0.0037 m,速度最大误差仅为0.02 m/s,横摆角速度和横摆角度的最大误差分别仅为0.0057 rad/s和0.0047 rad,运算耗时较扩展卡尔曼滤波估计方法相比降低了43.2%,能够大幅提升模拟驾驶的逼真度。

关键词：汽车驾驶模拟器在环动力学模型解算降阶处理固定步长

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汽车驾驶模拟器视景系统的研究与开发

汽车驾驶模拟器视景系统的研究与开发

作者：江学东合肥工业大学

学位级别：硕士

目前，驾驶员非职业化已成为我国交通行业的一个新特点，这就使得培训大量非职业驾驶员的工作变得比较紧迫。然而，按部就班的传统驾驶培训方法太过于呆板和僵化，在讲求时间和效率的社会显然不适合面向大量非职业化驾驶员和有特殊驾驶... 详细信息

目前，驾驶员非职业化已成为我国交通行业的一个新特点，这就使得培训大量非职业驾驶员的工作变得比较紧迫。然而，按部就班的传统驾驶培训方法太过于呆板和僵化，在讲求时间和效率的社会显然不适合面向大量非职业化驾驶员和有特殊驾驶要求的培训，此外，实车培训需消耗昂贵的油料，还要加上大量的维修费等，而且新驾驶员因操作不当给环境带来的噪音和污染都比熟练驾驶员高得多，这些都是非常现实的，也是迫切需要解决的。汽车驾驶训练模拟器正是这样一种既能提高驾驶员培训水平，又可以降低各种费用的最为有效的训练工具。虚拟现实是一种先进的计算机界面技术，它通过给用户同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观而又自然的实时感知交互手段，最大限度地方便用户操作，减轻用户负担，提高整个系统的工作效率。将虚拟现实技术应用于汽车驾驶模拟训练系统中，通过计算机产生汽车行驶过程中的虚拟视景、音响效果和运动仿真，使操作者沉浸在虚拟驾驶环境中，根据虚拟驾驶环境提供的视觉、听觉、触觉感受，构想其驾驶动作，体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶，显然具有节能、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。视景仿真系统是汽车驾驶模拟器的重要组成部分，这个系统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，用MultiGen Creator和Vega作为开发汽车驾驶模拟器视景系统的软件平台，重点研究了视景系统软件的模型建立和软件实现。同时，对视景系统模型建立过程中的实例化技术、外部引用技术、纹理映射技术、层次细节技术、自由度技术和布告板技术作了详细的探讨，使视景系统的整体性能得到了显著提高，达到了实时绘制要求。对视景系统实现过程中的多通道显示、车辆的运动和碰撞检测响应作了深入研究。解决了以往汽车驾驶训练模拟器视景系统图形界面单一、图形实时交互性和真实沉浸感差等问题。最后在此基础上完成了汽车驾驶训练模拟器视景系统软件的研究开发工作。最后介绍ODE动力学引擎的特点，针对简化的车辆动力学模型，进一步采用ODE多刚体连接机制，实现了具有一定物理行为特性的车辆模型，并给出了Quest3D中对应主要通道的具体实现方法。

关键词：汽车驾驶模拟器虚拟现实视景系统 MultiGen Creator Vega Quest3D ODE

基于人体感知模型的汽车驾驶模拟器动感模拟逼真度评估方法

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计算机时代 2023年第10期 142-147页

作者：熊威李鹏王晓蕾吴婷婷南京林业大学汽车与交通工程学院江苏南京210037

为了验证体感模拟算法能够降低体感模拟误差的功能,基于汽车六大性能中的动力性、制动性的相关试验标准,设计了汽车典型工况试验。首先建立人体感知模型,以此来评价每种工况下的人体感知参数输出;然后采用车辆试验模拟和驾驶模拟器试验... 详细信息

为了验证体感模拟算法能够降低体感模拟误差的功能,基于汽车六大性能中的动力性、制动性的相关试验标准,设计了汽车典型工况试验。首先建立人体感知模型,以此来评价每种工况下的人体感知参数输出;然后采用车辆试验模拟和驾驶模拟器试验模拟,对每项工况进行分析,对比两种试验途径下人体感知模型输出参数;最后对比分析每种工况下的人体感知参数,验证体感模拟算法具备使得驾驶员体感误差最小的功能。

关键词：汽车驾驶模拟器人体感知模型体感模拟算法汽车典型工况试验

汽车驾驶模拟器视景中的多边形网格实时重建技术研究

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汽车驾驶模拟器视景中的多边形网格实时重建技术研究

作者：饶成武汉理工大学

学位级别：硕士

虚拟环境是一种先进的人机界面,能同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观、自然的手段,与计算机中的模型进行实时交互,从而生成一种具有真实世界效果的计算机环境。随着计算机技术的迅猛发展,虚拟现实技术的应用领域也必将越来越广泛... 详细信息

虚拟环境是一种先进的人机界面,能同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观、自然的手段,与计算机中的模型进行实时交互,从而生成一种具有真实世界效果的计算机环境。随着计算机技术的迅猛发展,虚拟现实技术的应用领域也必将越来越广泛。在生成真实感图形的同时,也需要虚拟环境具有良好的实时性。基于虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器要求具有良好的人机界面,同时要满足虚拟环境沉浸(Immersion)、交互(Interaction)和构想(Imagination)的特征要求,所以,在开发汽车驾驶模拟器的过程中,视景系统的设计和实现尤其重要。驾驶模拟器视景中,景物几何模型的表面通常由三角形网格构成,含有大量三角形面片,例如建筑群落、起伏的地形等。如果计算机的处理速度不够快,组成景物的大量多边形便成为瓶颈,往往导致视景系统的实时性达不到要求,出现失帧,使得视景运行不流畅,严重影响驾驶模拟的效果。因此,交互式驾驶模拟器视景绘制的实时性要求已成为驾驶模拟器开发中亟待解决的瓶颈问题。本文讨论了与汽车驾驶模拟器相关项目的研究背景、视景系统开发有关的多边形网格建模原理、地形建模原理、以细节层次(LOD)技术为代表的多边形网格实时重建技术,并提出了一种在汽车驾驶模拟器视景系统中应用的景物优化方法。该方法根据细节层次技术的原理实时简化或复杂化景物的多边形网格,并将景物合理分类,对不同类型的景物相应采取了不同的优化策略,取得较好的效果,具有较强的实用性,为类似视景系统的开发工作提供了有价值的参考。探讨了在Virtools Dev开发环境中应用基于渐进网格算法的实时连续LOD技术来解决这一问题的方法和策略,并利用开发平台软件包Virtools Dev的SDK,开发出了一种基于视距的LOD行为模块型控件,作为对Virtools Dev集成的几种LOD技术的有力补充。构建了基于赛车游戏用驾驶硬件系统的虚拟汽车驾驶模拟器,为在家庭中的普及应用汽车驾驶模拟系统提供了一种经济、实用、便携的解决方案。

关键词：虚拟现实汽车驾驶模拟器多边形网格细节层次