虚拟驾驶模拟系统---特殊效果
毕业设计
题 目 虚拟驾驶系统
---特殊效果
学 院 机械工程学院
专 业 机械工程及其自动化
班 级 机自0701
学 生 徐晓卿
学 号 20070403222
指导教师 王玉增
二〇一一年五月三十日 济南大学毕业设计
- 1 - 1 前 言
1.1虚拟驾驶系统的背景
随着我国经济的不断发展，越来越多的汽车作为代步工具进入大众化家庭，汽车的普及催生了大批的非职业化驾驶员，汽车驾驶训练的工作量有了很大程度的提高。驾校需要购置更多的车辆提供驾驶训练，并且加大教师的配备，来满足市场的需求，这与资金的投入产生了矛盾；采用实车进行汽车驾驶训练存在着污染、高成本、危险性高、场地不足等限制，市场的供应和需求的矛盾促使人们寻求新的驾驶训练方式。
计算机性能的提高和虚拟现实技术的发展，为在计算机上模拟汽车驾驶环境，进行驾驶训练提供了可能。计算机仿真技术、实时图形图像处理技术的飞速发展，为汽车仿真的研究提供了有力的工具和帮助。利用仿真技术可以进行不同虚拟环境的开发和多种车辆模型的设计，为汽车驾驶训练开辟了新方向。利用虚拟驾驶系统进行训练，不受时间、场地和气候的限制，在达到培训质量的前提下，具有经济、环保的优点，因此，利用计算机来开发汽车虚拟驾驶系统是一种有效的手段。
虚拟现实技术的提出和发展，为汽车虚拟驾驶系统的研究和开发提供了新手段。虚拟现实技术又称灵境技术，是一种先进的计算机界面技术，通过给用户提供视觉、听觉、触觉的交互手段，使用户产生强烈的沉浸感，带有实时交互功能的操作，能减轻用户的负担，提高系统的工作效率[1-3]。美国科学家自1989年首次提出虚拟现实技术以来[4]，这项技术发展十分迅速，并广泛应用于军事、航空航天、自动控制、医疗、娱乐、教育等领域。将虚拟现实技术应用于汽车训练，即利用计算机构建用于汽车驾驶训练的虚拟环境和用于训练的车辆，产生“人-车-环境”闭环系统，在这一闭环系统中驾驶汽车，可根据车辆的行驶不断变换相应的虚拟视景、场景音效和车辆的运动仿真，使驾驶员沉浸到这一环境中，并根据虚拟环境中产生的触觉，听觉和视觉，变换相应的驾驶动作，使得虚拟驾驶车辆的位置在行驶环境中不断变化，以此产生驾驶员和虚拟环境的交互，达到训练驾驶员动作的目的。这种能够正确模拟汽车驾驶动作，获得实车驾驶感觉的仿真系统就是汽车虚拟驾驶系统，它是既能进行汽车驾驶训练，提高驾驶员水平，又能降低各种费用的汽车训练装置。运用这种装置进行汽车驾驶训济南大学毕业设计
- 2 - 练，可以减少实车训练带来的意外伤害，具有节约能源和经济，并且不受时间、气候和场地限制。
现今驾校成本不断增加，利润逐年下降，培训效率低，满意度差，必须通过提高效率争取生源，扩大经营降低成本的方式来改变现状，模拟驾驶训练加实车驾驶训练，是一种行之有效的现代汽车驾驶员培训模式。在各方面受限的情况下，首先采用不易损坏、没有危险的虚拟驾驶系统对训练内容模拟，在学员对训练内容熟练操作后再进行实车训练，避免了对实车的巨大损耗，提高了训练效率，减低了驾驶培训的危险性。在新的《汽车驾驶培训大纲》中将汽车驾驶模拟训练列入其中，证明了虚拟驾驶系统的重要性。
1.2国内外的研究现状
早在上世纪70年代，美国、西欧等一些发达国家就开始汽车虚拟驾驶系统的研究[7]。上世纪80年代以来，德国、瑞士、日本、美国的各大汽车厂家都分别建立了开发型汽车虚拟驾驶系统[8]。德国奔驰公司于1985年建成了6自由度汽车虚拟驾驶系统，其性能代表当时汽车虚拟驾驶系统技术的最高水平；1989年，德国大众汽车公司则更新了原有虚拟驾驶系统的计算机系统和视景生成系统，并用于新产品的研制中；20世纪80年代，瑞典VDI公司也投资建成了汽车虚拟驾驶系统，用于瑞典车辆和交通系统的研究与开发；美国GM汽车公司1989年开始研制开发性虚拟驾驶系统，至今为止已经开发出第二代产品[8-9]，其性能指标居世界领先水平。1993年，美国FORD汽车公司也开始研制自己的开发型虚拟驾驶系统；美国阿依华车辆中心于1993年就启用1300万美元来开发汽车驾驶模拟系统，1996年又增加投资3000万美元由TRW公司进行改进，作为研究高速公路及车辆系统的国家研究基地的一部分，被称之为国家先进汽车驾驶模拟器（NDAS）；1993年，美国交通部（DOT）招标建立美国的大型驾驶模拟器，IOWA大学中标。1991年日本马自达公司兴建了跑车型开发性驾驶模拟器，1995年日本汽车研究所（JARI）也建成了带有体感模拟系统的驾驶模拟器[10-13]。
在国内，汽车虚拟驾驶系统发展较晚，一些公司开发了汽车虚拟驾驶系统，但与国际先进水平存在一定的差距。随着汽车驾驶训练需求的增长，引进的汽车虚拟驾驶济南大学毕业设计
- 3 - 系统价格昂贵，并且不适合我国的交通规则，使得国内研制自己的汽车虚拟驾驶系统尤为重要。
19世纪20年代初期，北京航空航天大学、国防科技大学、中国航空精密机械研究所，东南大学、吉林大学， 等单位都开展了积极的研究工作，并开发出了一些产品，其中北京航空航天大学研制的MCGI-9410T计算机成像系统、航空精密机械研究所研制的QM—CGI汽车驾驶训练模拟系统较有代表性，吉林大学建设的具有6自由度运动系统的开发型车辆驾驶模拟器，其规模和性能居世界先进水平 。吉林大学动态模拟国家实验室是1989年获得批准，利用世界银行贷款建设的国家重点实验室，在1996年12月建成，1997年起正式进入国家重点实验室队列。该实验室于2006年开发了大型开发型汽车虚拟驾驶系统。
1.3虚拟驾驶系统的分类
早在上世纪70年代，美国、西欧等一些发达国家就开始汽车虚拟驾驶系统的研究[7]。上世纪80年代以来，德国、瑞士、日本、美国的各大汽车厂家都分别建立了开发型汽车虚拟驾驶系统[8]。德国奔驰公司于1985年建成了6自由度汽车虚拟驾驶系统，其性能代表当时汽车虚拟驾驶系统技术的最高水平；1989年，德国大众汽车公司则更新了原有虚拟驾驶系统的计算机系统和视景生成系统，并用于新产品的研制中；20世纪80年代，瑞典VDI公司也投资建成了汽车虚拟驾驶系统，用于瑞典车辆和交通系统的研究与开发；美国GM汽车公司1989年开始研制开发性虚拟驾驶系统，至今为止已经开发出第二代产品[8-9]，其性能指标居世界领先水平。1993年，美国FORD汽车公司也开始研制自己的开发型虚拟驾驶系统；美国阿依华车辆中心于1993年就启用1300万美元来开发汽车驾驶模拟系统，1996年又增加投资3000万美元由TRW公司进行改进，作为研究高速公路及车辆系统的国家研究基地的一部分，被称之为国家先进汽车驾驶模拟器（NDAS）；1993年，美国交通部（DOT）招标建立美国的大型驾驶模拟器，IOWA大学中标。1991年日本马自达公司兴建了跑车型开发性驾驶模拟器，1995年日本汽车研究所（JARI）也建成了带有体感模拟系统的驾驶模拟器[10-13]。
在国内，汽车虚拟驾驶系统发展较晚，一些公司开发了汽车虚拟驾驶系统，但与济南大学毕业设计
- 4 - 国际先进水平存在一定的差距。随着汽车驾驶训练需求的增长，引进的汽车虚拟驾驶系统价格昂贵，并且不适合我国的交通规则，使得国内研制自己的汽车虚拟驾驶系统尤为重要。
19世纪20年代初期，北京航空航天大学、国防科技大学、中国航空精密机械研究所，东南大学、吉林大学， 等单位都开展了积极的研究工作，并开发出了一些产品，其中北京航空航天大学研制的MCGI-9410T计算机成像系统、航空精密机械研究所研制的QM—CGI汽车驾驶训练模拟系统较有代表性，吉林大学建设的具有6自由度运动系统的开发型车辆驾驶模拟器，其规模和性能居世界先进水平[14-17]。吉林大学动态模拟国家实验室是1989年获得批准，利用世界银行贷款建设的国家重点实验室，在1996年12月建成，1997年起正式进入国家重点实验室队列。该实验室于2006年开发了大型开发型汽车虚拟驾驶系统
2虚拟驾驶系统VDS-1的架构
为了实现虚拟驾驶系统VDS-1能够在个人计算机上运行，并满足训练的要求，总结了需要解决虚拟驾驶系统的一系列问题，并根据现有的技术水平，选用合理的开发工具进行开发。
2.1虚拟驾驶系统的关键技术
运行于个人PC机上的虚拟驾驶系统VDS-1，在满足训练要求的情况下，尽量要使系统逼真、降低成本，提高性价比。因此，需要解决下面的技术难题。
1．海量数据的快速提取 虚拟现实技术的应用对象往往数据量十分巨大，为此，我们需要设计特殊的数据结构和算法,使系统漫游时最大限度地节约时间，在海量数据中提取视场范围内所有“可见”要素数据，以保证系统以一定的交互速率运行(每秒绘制图像帧数FramesperSecond,简称FPS)。
2．实时三维图形生成技术 实时显示的刷新频率不能低于15帧/ｓ，而复杂场景的显示存在巨大的计算量，在不降低图形的质量和复杂度的前提下，提高刷新频率是该技术的关键，否则，系统漫游时将会产生画面停顿和不连续的现象。
3．人与场景的融合技术 虚拟现实的沉浸感和交互特征依赖于人与场景的融合技术,这主要体现在立体显示和传感器技术方面。
4．立体图像的生成和显示 根据双目立体视觉原理，由计算机屏幕显示的视景系统，需分别渲染出左右眼图像，并配合立体眼镜，使得左眼观察左眼图像，右眼观察济南大学毕业设计
- 5 - 右眼图像，并不断交替显示。
5．主动驾驶车辆的控制及虚拟场景中车辆运动状态的表现 虚拟驾驶系统中的主动驾驶车辆受驾驶员输入的控制，能进行基本的前进、转弯、倒车等驾驶运动。车辆的运动规律应符合实际车辆的运动规律。
6．后视镜的实现 主动驾驶车辆在行驶的过程中，能控制车辆的后视镜是否显示，并可通过后视镜观察车辆后方的场景。
7．碰撞检测的实现 虚拟场景中的运动物体当位置上互相重叠时，发生碰撞，车辆的运动轨迹超出运行的路面范围，应可以识别和报错。
8．各种天气状况的模拟，场景雾的实现等 对虚拟场景进行雾化，增加场景的沉浸感和真实感，并产生纵深的感觉。
2.2桌面虚拟现实技术及应用
虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的交叉学科，对该技术的研究始于20世纪60年代，直到90年代，虚拟现实技术作为一门比较完整的体系而受到人们的极大关注[2-3]。
虚拟现实是把客观世界中的某一局部或想像的世界用电子的方式模拟出来，并且能够让你进入这个局部世界，犹如身临其境；而且，这种身临其境不是静态的，当你在局部世界活动时，你会感到“境”相应的变化。虚拟现实技术是近十几年来发展起来的新技术，它结合三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨显示技术，生成逼真的三维环境。是一种模拟人在自然环境中的视觉、听觉、触觉等行为的高度逼真的人机交互技术，是利用人类感知能力和操作能力的新方法。它使计算机从一种只用键盘、鼠标进行操作的设备变成了人处于计算机生成的环境中，通过感官、语言、手势等比较自然的方式进行“交互、对话”的系统和环境，即虚拟现实环境。
关于HXD3型电力机车模拟仿真驾驶“教学做”合一培训模式的探讨
关于 HXD3型电力机车模拟 仿真 驾驶“教学做”合一培训 模式的探讨
摘要：为适应铁路运输新形势，我段在机车司机操作技能培训中，积极探索，大胆启用模拟仿真技术，总结出了HXD3型电力机车模拟仿真驾驶“教学做”合一培训模式，结合传统的跟车练习方法，越来越多地采取模拟仿真驾驶培训，收到较好的效果。
关键字：模拟仿真驾驶；“教学做”合一；培训模式
前言
作为基层站段，我段积极改革培训模式，探索新方法、新途径，针对机车模拟仿真驾驶实训课程进行了培训改革，利用HXD3型电力机车模拟仿真驾驶装置，通过“教学做”合一的培训模式，模拟现实或构想中的操作环境，使学员可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟的现实工作环境进行自然的交互，培训效果显著。
一、HXD3型电力机车模拟仿真驾驶系统
（一）功能说明
系统维护主要提供对模拟系统的管理功能。由于教员系统是列车驾驶仿真器系统的主要用户操作接口，所以在教员系统中集成了对模拟器系统的监控功能。系统维护主要通过运行日志和运行状态完成。同时对于特殊的系统，系统维护将提供工具进行管理。 （二）系统状态
运行日志按照时间记录系统运行的历史状态，但是，对于实时控制系统，则是通过系统状态完成。在模拟系统运行过程中，教员系统中建立了与实际模拟系统相对应的虚拟模型，这样，用户可以通过检测教员端的系统模型，了解整个系统运行状态
二、“教学做”合一教学模式的研究
2016年我段引进了HXD3型电力机车模拟仿真驾驶操纵设备，段专业教研室经过充分调研、论证，根据运用车间需求，结合学员实际情况和教学进程安排，初步探索了“教学做”合一培训方案。HXD3型电力机车模拟仿真驾驶培训方案共分三个阶段，学员共计完成300+学时的模拟仿真驾驶训练。
1
.第一阶段机车模拟仿真驾驶100学时，可以考虑安排在晋升机车副司机考试合格后，为期二个月的时间。
顺利通过晋升机车副司机考试后，不过毕竟入路工作时间太短，学员对行车专业知识、机车构造和原理等业务知识了解有限，对机车操纵方面的技能更是无从谈起。因此，一是要注意学习兴趣的培养，在实训开始之前，可以有针对性的增加学员对专业知识的感性认识和体会；二是做好副司机值乘工作业务知识铺垫，副司机需要辅助司机完成工作，全面的初步了解业务知识是确保今后工作顺利开展的重要保障。在为期三个月的模拟仿真驾驶100学时的初步训练，结合简单的模拟仿真驾驶，既可以满足学员的好奇心，也帮助学员更全面掌握业务知识。
虚拟现实技术在交通安全教育中的应用
虚拟现实技术在交通安全教育中的应用
在当今社会，交通安全问题始终是一个备受关注的焦点。每年因交通事故导致的伤亡和财产损失令人痛心，而提高公众的交通安全意识和技能成为减少事故发生的关键。随着科技的不断发展，虚拟现实技术（Virtual Reality，简称 VR）逐渐在交通安全教育领域崭露头角，为交通安全教育带来了全新的思路和方法。
一、虚拟现实技术简介
虚拟现实技术是一种能够创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统。它通过利用头盔、手柄等设备，为用户营造出一种身临其境的感觉，让用户仿佛置身于一个完全虚拟但又十分逼真的环境中。在这个虚拟环境中，用户可以与各种对象进行交互，获得近乎真实的体验和感受。
二、虚拟现实技术在交通安全教育中的优势
1、 增强体验感和沉浸感
传统的交通安全教育方式，如讲座、宣传册和视频等，往往难以让受众真正感受到交通事故的危险和严重性。而虚拟现实技术能够创建出高度逼真的交通场景，如繁忙的十字路口、高速公路等，让学习者仿佛置身其中，亲身体验各种交通状况，从而大大增强了教育的体验感和沉浸感。
2、 提高学习积极性和参与度 相比枯燥的理论知识讲解，虚拟现实技术提供的互动式体验更能吸引学习者的注意力，激发他们的学习兴趣和积极性。学习者可以通过自己的操作和决策来应对各种交通情况，这种主动参与的学习方式能够让他们更深入地理解交通规则和安全知识。
3、 个性化学习
虚拟现实技术可以根据学习者的年龄、驾驶经验等因素，为他们提供个性化的学习内容和场景。例如，对于新手驾驶员，可以重点提供复杂路况的应对训练；对于青少年，可以侧重于行人交通安全的教育。
4、 模拟危险场景
在现实生活中，许多危险的交通场景是难以直接体验的，但虚拟现实技术可以安全地模拟这些场景，如车辆碰撞、刹车失灵等。让学习者在虚拟环境中经历这些危险，从而深刻认识到遵守交通规则和保持谨慎的重要性。
三、虚拟现实技术在交通安全教育中的应用场景
基于VR的某自行火炮指挥车虚拟驾驶系统设计与实现
邮局订阅号：82-946120元/年技术创新管控一体化
《PLC技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于VR的某自行火炮指挥车虚拟驾驶系统设计与实现StudyonDrivingSimulationSystemofCertainSPGunCommandPostVehicle(南京炮兵学院)韩永要徐德友蔡春生HANYong-yaoXUDe-youCAIChun-sheng摘要:围绕某自行火炮指挥车虚拟驾驶系统开发中的关键技术问题进行了相关的研究。在构建的虚拟指挥车训练平台上,设计了基于VC++/Vega指挥车虚拟驾驶环境,最后,根据训练及系统开发的需要,设计并实现了系统的仿真应用程序。关键词:虚拟现实;自行火炮指挥车;可视数据库建模;VC++/Vega;虚拟驾驶中图分类号:TP391.9文献标识码:AAbstract:ThispapermakesstudyonseveralkeyproblemsaboutthedevelopmentofvirtualdrivesystemforPLZ45-155SPGunCommandPostVehicle(CPV).ThevirtualdriveenvironmentbasedonVC++/Vegaisdesigned,thesystemsimulationapplicationisdesignedandrealizedaccordingastheactualtrainingandtheneedforthedevelopmentofthesystem.Keywords:virtualreality;SPGunCPV;visualdatabasemodeling;VC++/Vega;virtualdrive文章编号:1008-0570(2012)10-0029-02引言随着我军某自行榴弹炮武器系统即将装备部队,研究其模拟训练系统使其尽快形成战斗力,成为目前亟待解决的课题。虚拟驾驶是虚拟操作的重要组成部分,利用虚拟现实技术开发自行火炮指挥车虚拟驾驶系统,不但能大量节约训练经费,而且可以减少对装备的损耗。本文基于VC\Vega\Creator\DirectX设计并实现了某型自行火炮自挥车虚拟驾驶系统,就系统开发中的虚拟实体建模、虚拟操作环境设计以及系统仿真软件开发等关键技术问题进行了研究。1系统组成1.1系统硬件某型自行火炮指挥车虚拟驾驶系统硬件主要包括图形工作站,立体显示设备、方向盘操纵设备、网络设备和音响设备,它们通过各种电缆和数据线连接起来。系统构图如图1所示。图1虚拟驾驶系统结构框图1.2系统软件系统软件主要由硬软件接口程序、视景仿真程序、自行火炮指挥车运动学和动力学仿真程序和控制管理程序构成。硬软件接口程序、视景仿真程序、自行火炮指挥车运动学和动力学仿真程序在仿真计算机上实现,由控制管理计算机通过网络进行集中控制、调度。整个系统开发基于VC++6.0软件平台和Vega/Creator视景仿真平台,利用DirectX8.0开发硬软件接口程序。2视景驱动程序设计视景驱动程序主要是三维场景的创建、显示、驱动和管理,并产生诸如光照、雨雾、微光夜视等特殊效果。视景驱动程序从功能上分为三大部分,即图形初始化、图形帧循环、图形退出。图形初始化的主要任务是创建基础图形环境,加入地形、地物、实体模型等图形要素。帧循环部分主要任务是刷新图形,即根据控制台的消息指令和仿真控制所得到的视口位置和方向,根据正确的几何投影所得到的图形。图形退出控制释放图形要素所占用的资源,关闭图形窗口。图形程序运行流程图如图2所示。图2图形程序运行流程图3系统实现的关键技术3.1地形匹配技术由于重力的原因,地球上所有的车辆都是依靠地面的支撑而运行的。车辆驾驶视景仿真中就必须保证车辆始终贴着地面行驶,这就是所谓的地形匹配问题。从已查阅到的资料看,现有地形匹配算法有单点匹配法、三点匹配法及四点匹配法。单点匹配法计算简单,但车辆没有侧倾、俯仰等运动状态;三点匹配法虽有所改进,但仅用三点难以全面反映出车辆行进中的实际姿态;而四点匹配法虽可以较正确反应车辆行进中的实际姿态,但仅适用于四轮着地的轮式车辆,对于自行火炮指挥车这种履带式车辆就较难正确反应车辆行进中的实际姿态。韩永要:博士讲师基金资助:江苏省自然科学基金项目资助（BK2008084）29--技术创新《微计算机信息》2012年第28卷第10期
船舶驾驶虚拟仿真模拟训练系统软件
船舶驾驶虚拟仿真模拟训练系统软件
用模拟设备代替实船，并模拟船舶周围航行条件对学员进行船舶驾驶技术训练的方法。现代船舶吨位和航行速度的增大，通航汇集区船舶密度的增加，以及各种避碰、导航、通信和特殊货物设备的日益复杂，对船员的培训工作提出了越来越高的要求。
软件开发公司排行榜互联网是个神奇的大网，网站定制开发也是一种模式，如果你真的想做，可以来这，这个手技开始是----壹伍扒----妖妖伞伞----驷柒驷驷，按照顺序组合起来就可以找到，我想说的是，除非你想做或者了解这方面的内容，如果只是凑热闹的话，就不要来了。
一线
华盛恒辉、五木恒润、北京华盛恒辉、北京五木恒润、中科软、博彦科技、浪潮、亚信科技、新致软件;
二线
华盛恒辉、五木恒润、北京华盛恒辉、北京五木恒润、法本、德科、东软集团、海隆软件、宇信科技、汉德、用友软件;
“华盛恒辉船舶驾驶虚拟仿真模拟训练系统”应用数字地球技术、陆地仿真技术、虚拟现实技术构建的面向船舶驾驶训练使用的的虚拟仿真实训零碎，零碎由船舶驾驶视景软件系统、船舶驾驶模拟器和沉溺式显示零碎共同构成一个完好的模拟训练零碎。可为船舶用户的驾驶训练和仿真验证提供一个逼真的虚拟仿真支撑环境。
华盛恒辉船舶驾驶虚拟仿真模拟训练系统陆地水系环境模拟
船舶驾驶虚拟仿真模拟训练系统基于数字地球和地理坐标零碎，依据真实卫星影像数据生成逼真的数字陆地虚拟仿真环境，并能模仿罕见的地球天气现象，如阴、晴、多云、雨、雪、雾等罕见天气现象模仿，同时完成基于时间轴的“白昼、傍晚、夜晚”气候环境仿真。
华盛恒辉船舶驾驶虚拟仿真模拟训练系统
船舶模仿次要是依据用户的不同需求构建特定的3D船舶虚拟现实模型，包括详细船体构造和驾驶舱内部结构，并依据控制需求，构建可以由顺序驱动控制的动力学模型(可以驱动的螺旋桨、尾舵等)和能停止参数化控制的仪器仪表、飞行台、电子器件和电器设备，为驾驶和飞行数据驱动做准
基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统研究
基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统研究
随着科技的不断发展，虚拟现实技术越来越受到人们的关注，也逐渐开始应用于各个领域。在汽车行业中，基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统成为了新兴技术，被广泛研究和应用。
在传统的汽车驾驶培训中，学员通常需要进行实际的驾驶操作才能掌握技能和理论知识。然而，这样的培训方式往往存在很多缺点，比如实际的驾驶操作存在一定的安全风险，同时还需要花费大量的时间和成本。而基于虚拟现实技术的智能汽车驾驶模拟系统则可以很好地解决这些问题，为学员提供更加安全、高效、便捷的驾驶培训方式。
基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统可以通过模拟真实的驾驶场景、路况和车辆操作，帮助学员在虚拟的情境下掌握驾驶技能和理论知识。系统利用虚拟现实技术给学员提供高度真实的视觉、听觉和触觉体验，使得学员可以在虚拟情境下尽情驾驶而不必担心实际安全问题。
在实现基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统的过程中，主要需要解决以下几个关键问题：
一、虚拟情境建模
基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统需要创建一个高度真实的虚拟情境，包括路况、天气、车辆、交通信号等元素。这种建模需要考虑许多因素，如真实性、交互性和性能等，因此需要相应的技术支持。
二、驾驶行为模拟
基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统需要模拟驾驶行为，包括加速、刹车、转向等操作。这需要对车辆动力学、行为模型进行建模，并借助各种传感器和控制系统，进行实时操纵。
三、多设备互动
基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统在实现过程中需要多个设备之间的互动，包括虚拟现实头盔、驾驶模拟器、控制器等。这需要采用一些标准化技术，如VRPN、OpenVR等，以实现设备互动和协同工作。
基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统的研究和应用跨越了多个领域，如汽车驾驶培训、交通规划和城市设计等。这也为学术界和产业界提供了广泛的研究和合作空间。未来，随着虚拟现实技术的不断发展，基于虚拟现实的智能汽车驾驶模拟系统将会越来越成熟和普及，在人工智能和物联网等技术的支持下，将会在未来的汽车产业中扮演更加重要的角色。
VR安全驾驶模拟技术 高速路上的“生命”支撑
VR安全驾驶模拟技术 高速路上的“生命”支撑
作者：李军
来源：《科学导报》2020年第41期
“刚才真的太险了，你看我满头的汗，虽然是VR体验，但刹车失灵也着实让我心惊……”6月19日，在山西省平遥服务区的高速公路VR安全体验馆内，前来体验的游客向《科学导报》记者讲述着其感受。
随着我国机动车保有量的持续增加，交通事故率也频繁增长，为将交通安全知识直观、深刻地展现，进一步培养司乘人员自觉安全出行的意识，同时很好地解决传统安全教育和形式单一的问题，山西交安中心自主研发了VR安全驾驶模拟技术，并建造了山西省第一家高速公路VR安全体验馆，将高科技虚拟现实VR设施与多媒体运用到安全体验中。体验馆通过“大国速度”“正道之行”“覆辙之鉴”“临危之际”“交互式VR设备体验区”等主题展区，将交通安全知识全方位立体地呈现给每一位体验者，使其身临其境感同身受，提高司乘人员的安全意识与应急能力。
據了解，VR体验馆基于驾驶模拟器，通过VR虚拟现实技术，完美模拟出高速公路运营场景下的安全事故和险情，将大货车刹车失灵冲撞护栏、养护作业人员不穿反光背心被车辆碰撞、隧道内不宜随意变更车道三大模块融于体验场景，让司机和作业人员沉浸式地感受驾乘过程中可能发生的各类危险场景，引导其积极主动地去掌握安全操作技能，从而提高安全培训效果，改变繁冗枯燥的说教教育，这也是全国第一例将路况真实场景融于VR安全体验的实例。
此外，山西交安中心还针对雨、雾、冰、雪等恶劣天气，急弯陡坡、高填深挖等特殊路段，节假日、交通拥堵、交通事故等特殊事件，研发出了安全应急智慧管理系统、雾区引导防撞系统、危化品车辆过隧道跟踪辨识与自动警示系统、公路工程安全管理及检查评价系统、安全生产教育培训系统等安全科技产品，为交通安全提供技术支撑。
谈及未来，山西交安中心总经理梁斌告诉记者：“下一步，我们会加强交通运输行业安全技术的研究和集成应用，推进安全生产标准化、科技化，安全监管规范化、信息化，为山西省交通运输安全生产与应急管理工作提供智力支持和技术保障！”
车辆驾驶模拟器仿真仪表的实现
车辆驾驶模拟器仿真仪表的实现
吴丽燕;黄子牛
【摘 要】介绍了驾驶模拟器仿真仪表的实现方法,根据各种需求和实际使用过程中发现的问题,提出了三种仿真仪表的实现方法,方案一使用仪表总成,直接控制,无需改动,但价格昂贵；方案二使用电流表改装,成本低廉,但控制精度稍差；方案三使用步进电机进行控制,控制精度高,但控制程序复杂.对三种方法进行了详细的阐述,提供了相应的技术方案,对今后类似问题的解决提供了思路,具有一定实用参考价值.%Three design schemes of instrument panel in driving simulator are
proposed in this paper according to demands and problems existing in the
practical application. The instrument panel based on the first method uses
automobile instrument panel assembly and realizes direct control without
having to alter its structure, but the cost is expensive. The instrument panel
based on the second design scheme is retrofitted using amperemeter and
is low cost in production, but has the low control accuracy. The third
method is to control the panel by means of step motors simulators and
the control accuracy is high, but the control procedure is complicated.
ADAMS软件简介
ADAMS软件简介
基于虚拟样机技术的商业软件ADAMS
3.1 ADAMS软件概述
ADAMS,即机械系统动力学自动分析(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems),该软件是美国MDI公司(Mechanical Dynamics Inc.)开发的虚拟样机分析软件.目前,ADAMS己经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用.根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料,ADAMS软件销售总额近八千万美元,占据了51%的份额.
ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库,约束库,力库,创建完全参数化的机械系统几何模型,其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法,建立系统动力学方程,对虚拟机械系统进行静力学,运动学和动力学分析,输出位移,速度,加速度和反作用力曲线.ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能,运动范围,碰撞检测,峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等.
ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件,用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学,运动学和动力学分析.另一方面,又是虚拟样机分析开发工具,其开放性的程序结构和多种接口,可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台.ADAMS软件有两种操作系统的版本:UNIX版和Windows NT/2000版.本书将以Windows
2000版的ADAMS l2.0为蓝本进行介绍.
ADAMS软件由基本模块,扩展模块,接口模块,专业领域模块及工具箱5类模块组成,如表3-1所示.用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真,而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析.
表3-1 ADAMS软件模块
1.基本模块
用户界面模块ADAMS/View
求解器模块ADAMS/Solver
后处理模块ADAMS/PostProcessor
舰船训练虚拟系统的设计研究
第２９卷第１期 计算机仿真 ２０１２年１月
文章编号：１００６—９３４８（２０１２）０１—０２７７—０４
舰船训练虚拟系统的设计研究
林涛，张利，郭子博，李林橙
（清华大学电子工程系，北京１０００８４）
摘要：在建立虚拟舰船仿真系统的研究中，由于舰船的船舱仪表数量多，船体操控复杂，目前还没有舰船虚拟训练系统。针
对舰船训练实际需求，提出一种虚拟仪表和游戏引擎相结合的舰船虚拟训练系统设计思想。借助于Ｏｇｒｅ、ＯＤＥ及数据手套、 数据头盔和定位器等虚拟现实设备，建立仿真数据模型，解决了场景中的虚拟手交互、碰撞检测等关键技术问题，完成虚拟 手对舰船的实时控制。实验结果表明，仿真系统在保证真实性和快速性的同时，还易于操控等特点，能使用户快速掌握舰船 驾驶和仪表操作的基本方法，训练周期缩短６０％，大大降低了训练成本。 关键词：虚拟仪表：视景仿真：碰撞检测 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ｂ
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ａｂｏｕｔ Ｗａｒｓｈｉｐ Ｔｒａｉｎｉｎｇ
ＬＩＮ Ｔａｏ，ＺＨＡＮＧ Ｌｉ，ＧＵＯ Ｚｉ—ｂ０，ＬＩ Ｌｉｎ—ｃｈｅｎｇ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８４，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｗａｒｓｈｉｐ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａ ｎｅｗ ｓｙｓｔｅｍ，
ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ ａｎｄ ｇａｍｅ ｅｎｇｉｎｅｓ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｕｔｉｌｉｚｅｄ Ｏｇｒｅ，ＯＤＥ，ｄａｔａ ｇｌｏｖｅ，
ＨＭＤ ａｎｄ ｌｏｃａｔｏｒｓ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｏｌｖｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ
大下视场飞行模拟器视景系统的设计与实现
大下视场飞行模拟器视景系统的设计与实现
邓晴莺;李国翬;王宝奇;姚建铨
【摘 要】飞行模拟器视景系统是飞行模拟器的重要组成部分.针对飞行模拟器视景系统实时性要求高、视场角较大、场景覆盖范围较大、逼真度高等特点,基于某直升机飞行模拟器研制对下视场要求较大的特定需求,对大下视场模拟器视景系统的显示系统、多通道网络结构、视景仿真软件以及视景数据库进行了设计和实现,并对其中的关键技术如成像球幕加工技术、多通道同步和融合技术进行了深入研究.实际效果表明,该系统能够实现大下视场视景系统研制任务的需求,达到了国内领先水平.
【期刊名称】《系统仿真技术》
【年(卷),期】2016(012)002
【总页数】8页(P123-129,139)
【关键词】视景系统;飞行模拟;球幕;大下视场
【作 者】邓晴莺;李国翬;王宝奇;姚建铨
【作者单位】天津大学天津开发区奥金高新技术有限公司,天津300072;北京摩诘创新科技股份有限公司,北京 100029;天津大学天津开发区奥金高新技术有限公司,天津300072;北京摩诘创新科技股份有限公司,北京 100029;天津大学天津开发区奥金高新技术有限公司,天津300072;北京摩诘创新科技股份有限公司,北京
100029;天津大学天津开发区奥金高新技术有限公司,天津300072;北京摩诘创新科技股份有限公司,北京 100029 【正文语种】中 文
【中图分类】T391.9
随着计算机性能大幅度提高,地景图像技术、图形绘制技术、投影等相关技术的发展,虚拟现实渐渐成为建模与仿真技术的关键[1]。
飞行模拟器作为虚拟现实应用之一,可以让飞行员的训练不受气候、地形地域和环境的限制,可以针对飞行特情进行训练,大大提高了训练的安全性并降低了训练费用。以我军某型号的飞机为例,该机购置费2.5亿元,飞行小时训练费用为23万元左右。飞行模拟器购置费5000万元,每小时训练飞行费用为3200元。只有实际飞行小时训练费用的1/70。各国在飞行模拟器上的投入都是非常大,我国也逐步加大了对飞行模拟器的研制投入力度[2]。