基于虛擬現(xiàn)實(shí)的汽車駕駛模擬器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、第4期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2013年4月MachineryDesign&Manufacture39基于虛擬現(xiàn)實(shí)的汽車駕駛模擬器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)張俊友，焦學(xué)健，柴山(山東理工大學(xué)交通與車輛工程學(xué)院，山東淄博255049)摘要：由于駕駛模擬器具有高效、安全、低成本等特點(diǎn)，其在交通安全的教育和研究中廣泛應(yīng)用。以淄博市的駕考中心以及城市、山區(qū)道路為例，設(shè)計(jì)了低成本的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的駕駛模擬器，建立了逼真的虛擬場(chǎng)景模型以及車輛動(dòng)力學(xué)模型，利用Deh3D，ODE開發(fā)了包含信息采集系統(tǒng)、車輛動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)以及視景仿真系統(tǒng)的駕駛模擬系統(tǒng)。用戶通過立體眼鏡以及其他轉(zhuǎn)向、離合、油門等操縱系統(tǒng)即可沉浸到逼

2、真的虛擬環(huán)境中駕駛車輛，如同駕駛真車在公路上行駛一樣。關(guān)鍵詞：模擬駕駛器；ODE；車輛動(dòng)力學(xué)；虛擬現(xiàn)實(shí)中圖分類號(hào)：TH12；U461文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001—3997(2013)04—0039—03DesignandRealizationofDrivingSimulatorSystemBasedonVirtualRealityZHANGJun—you，JIAOXue-jian，CHAIShan(SchoolofTraficandVehicleEngineering，ShandongUniversityofTechnok~gy，ShandongZibo255049

3、，China)Abstract：Becauseofbeingeffective，safeandlOW-costetc，drivingsimulatorsarewidelyusedfordrivingeducationandresearchrelatedtotrafficandtrar~portation．Usingthedrivertestcenterinzibocityandthecityofmount~nroad∞example．thelowcostsystemWaSdesignedbasedonvirtualrealitytechnology，usingDeh3D

4、andODE(dynamicengine)，anddrivingsimulationsystem∞developed．whichincludesinformationcollectingsystem．vehicledynamicssystemandvisualsimulationsystem．BywearingstereoGsses，theusercouldmme~ednrealisticvirtualenvironmentanddrivesthevirtualvehicleusingsteering，clutch，etc．珊drivingonthehighway．Ke

5、yWords：DrivingSimulation；ODE；VehicleDynamic；VirtualReality于大規(guī)模推廣應(yīng)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的虛擬現(xiàn)實(shí)硬件平臺(tái)。ll了I商系統(tǒng)采用被動(dòng)立體大屏幕投影技術(shù)，(4．4~2．5)m的正投軟幕、汽車駕駛模擬器將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于汽車駕駛系統(tǒng)中，1680x1050的超高分辨率和偏振光學(xué)眼鏡為觀眾和駕駛體驗(yàn)者通過計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生汽車行駛過程中的虛擬視景、音響效果和運(yùn)動(dòng)仿真，使駕駛員沉浸到虛擬的駕駛交通環(huán)境中，產(chǎn)生實(shí)車駕駛構(gòu)建完全沉浸感的顯示環(huán)境；感覺，從而學(xué)習(xí)和體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)世界中的汽車駕駛。由于其可無任何相對(duì)于主動(dòng)立體式虛擬現(xiàn)

6、實(shí)系統(tǒng)，被動(dòng)立體式對(duì)顯示器件風(fēng)險(xiǎn)地重復(fù)和再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的各種災(zāi)難性事件(如汽車碰撞的性能要求低，佩戴的立體眼鏡(純光學(xué)的偏振片眼鏡)無需同步等)，其既能安全、有效地提高駕駛員技術(shù)水平，又能降低各種費(fèi)信號(hào)，故系統(tǒng)采用偏振式的被動(dòng)立體顯示，即采用兩臺(tái)投影機(jī)同用，可極大地提高汽車駕駛員的培訓(xùn)質(zhì)量和效率，降低事故發(fā)生時(shí)投射，一臺(tái)投射左眼圖像，另一臺(tái)同步投射右眼圖像，將左右眼率，正日益受到國(guó)內(nèi)外交通安全領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。但目前基于圖像同時(shí)投射到屏幕上。用戶佩戴立體眼鏡既能在視覺上產(chǎn)生立虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的駕駛模擬器一是成本較高，不便于廣泛推廣，二體感覺。是虛擬場(chǎng)景、操作與實(shí)際駕駛存在一定

7、的差別，影響駕駛體驗(yàn)。為整個(gè)顯示系統(tǒng)的主要配置，如表1所示。此以淄博市駕照考試中心、城市山區(qū)道路為例，設(shè)計(jì)了一款低成表1圖形計(jì)算機(jī)配置本的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的駕駛模擬器，建立了逼真的虛擬環(huán)境，Tab．1TheConfigurationofGraphicsComputer通過車輛的動(dòng)力學(xué)模型實(shí)時(shí)計(jì)算車輛的運(yùn)動(dòng)情況，最后給出了開配件名稱品牌型號(hào)發(fā)實(shí)例。2汽車駕駛模擬器軟硬件設(shè)計(jì)2．1硬件系統(tǒng)2．1．1顯示系統(tǒng)由于傳統(tǒng)的基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的駕駛模擬器成本高，不利來稿日期：2012-06—09基金項(xiàng)目：LU東省優(yōu)秀中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金(BS201