基于虚拟现实的六自由度驾驶模拟仿真系统开发

摘要

车辆驾驶模拟仿真系统是一个人车路闭环仿真系统，主要包括视景显示系统、声觉模拟系统、体感模拟系统及汽车动力学模型，能够准确模拟人在驾驶中的感觉，主要用于汽车设计和性能分析、人机工程、道路设计及驾驶培训等。目前国内外汽车厂商、技术研究院、高校等都对车辆驾驶模拟仿真系统进行了广泛的研究。模拟驾驶系统可以在虚拟的环境中进行试验，在样车生产之前就可以通过汽车模型在虚拟环境中试验，可以在产品开发早期就可以进行方案评估，在概念设计阶段就可以达到比较好的成熟度，减少样车试验次数，如此不但减少了成本，缩短了时间，而且不受时间、场地、天气等因素的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴研究了国内外的驾驶模拟仿真平台，确定了系统方案和性能要求。分析了其中的关键技术，确定了技术方案，并进行了详细的说明。⑵基于虚拟现实引擎Unity3d和三维建模软件3ds Max构建了虚拟汽车试验场驾驶模拟环境，制作了较高精度的道路场景模型，可以模拟白天、夜晚、晴天、雨雪天等天气，并引入了虚拟显示头盔HTC vive进行视景显示。⑶针对实验室完成设计阶段的六自由度运动平台，在 MATLAB/Simulink中完了体感模拟算法和人体前庭评价模型的建模，通过人体前庭评价模型对体感模拟算法的滤波器参数进行调整。⑷基于NIPXI实时系统及车辆动力学软件 CarSim构建了驾驶模拟仿真系统的车辆动力学模型实时解算系统。并分析了 Carsim道路重构方法，完成了Carsim中虚拟汽车试验场的道路重构。⑸设计了运动平台控制系统，在LabVIEW软件环境下编写了运动平台控制算法，通过硬件PCI-1285八轴运动控制卡实现了伺服电机的控制。

目录

1 绪 论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究内容

2 虚拟现实驾驶模拟仿真系统方案设计

2.1驾驶模拟仿真系统总体方案设计

2.2驾驶模拟器系统各子系统原理

2.3本章小结

3 基于虚拟现实的视景系统开发

3.1视景系统开发环境

3.2基于3ds max虚拟汽车试验场模型建立

3.3基于unity3d虚拟视景系统搭建

3.4本章小结

4 驾驶模拟仿真系统体感模拟算法设计

4.1人体体感机制

4.2 体感模拟算法原理及实现

4.3体感模拟算法参数调整

4.4本章小结

5基于虚拟现实的六自由度驾驶模拟仿真系统研发

5.1六自由度驾驶模拟仿真系统设计

5.2六自由度运动模拟系统

5.3车辆动力学实时仿真系统

5.4基于虚拟现实的六自由度驾驶模拟系统仿真测试

5.6本章小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

附录

A.攻读硕士学位期间参加的课题研究