虚拟驾驶的关键技术研究

虚拟驾驶是智能交通的重要组成部分。本文主要研究虚拟驾驶的行驶速度模型、行驶方向控制模型、碰撞检测算法的关键技术,分别从OpenGL和VRML两种方案实现的驾驶模型,从实现后的系统发现,应用OpenGL实现的虚拟驾驶系统使用更灵活,画面更逼真。最后对虚拟驾驶系统进行了展望,推广是可行的。     

虚拟驾驶的关键技术研究

虚拟驾驶是智能交通的重要组成部分。本文主要研究虚拟驾驶的行驶速度模型、行驶方向控制模型、碰撞检测算法的关键技术,分别从OpenGL和VRML两种方案实现的驾驶模型,从实现后的系统发现,应用OpenGL实现的虚拟驾驶系统使用更灵活,画面更逼真。最后对虚拟驾驶系统进行了展望,推广是可行的。     

虚拟驾驶视景仿真系统中实效性研究

分析了以开发测试汽车电子为目的的虚拟驾驶视景仿真系统的特点,重点探讨虚拟驾驶视景仿真系统中运动车辆与周围环境的碰撞实效性问题,研究并改进了基于OBBTree(Oriented Bounding Box Tree)的层次包围盒碰撞检测算法,最后通过VC++和OSG编程实现该算法的验证。实验证明,使用该算法进行碰撞检测的虚拟驾驶视景仿真系统在实效性方面取得了很好的效果。     

基于Unity3D虚拟针灸碰撞检测仿真

虚拟针灸系统能够为中医针灸治疗手法的练习过程提供便利,碰撞检测技术作为虚拟针灸系统的关键技术,能够对针刺过程的运行画面真实度产生直接影响。为保证虚拟针灸碰撞检测运行画面的真实性,首先介绍了虚拟针灸系统与碰撞检测技术概况,然后基于Unity3D平台对虚拟针灸碰撞检测进行了应用分析,实验表明虚拟针灸碰撞检测过程能够在保证模型碰撞与现实碰撞相同的情况下,保持很好的流畅性。     

基于混合现实的数字孪生自动驾驶测试环境构建

随着现阶段数字孪生技术的不断发展,围绕着数字孪生的研究和应用逐渐成为了热点.由于传统的自动驾驶测试方法存在着不同程度的功能性、安全性以及测试成本方面的各种缺陷,本文针对数字孪生的基本特征以及自动驾驶的测试方法,提出了一种混合现实下数字孪生自动驾驶测试环境的构建方法,利用空间坐标映射、碰撞检测模型、虚拟场景注册,将实际环境下的自动驾驶信息映射到虚拟场景中,同时构建了对应的混合现实的自动驾驶测试模型,并通过实验展示了混合现实系统具有交互特征的碰撞测试,对比了50 ms、200 ms和1000 ms采样频率下系统的性能并进行了分析,实验表明,本文算法在采样频率200 ms或以上,有较好的运行帧率特征.     

碰撞检测在虚拟仿真系统中的应用

碰撞检测对于增强虚拟仿真系统的拟真度和沉浸感有着重要的作用。通过对现有碰撞检测程序库的整合与改进,设计并实现了虚拟仿真系统的碰撞检测模块,实验证明,该模块能够较好地满足虚拟仿真系统对碰撞检测的要求。     

基于WTK的数据手套交互控制模块设计与实现

依据虚拟现实中数据手套操纵的虚拟手与虚拟场景的交互控制过程，在VC 环境下，设计了一个基于WTK的数据手套交互控制模块，重点研究其中的虚拟手手势合成技术和交互操作中的碰撞检测技术。提出用平行节点数据结构组织虚拟手模型，用空间图形变换法实现手势合成；结合包围盒和多边形碰撞检测法，研究了虚拟手与虚拟场景的碰撞检测。应用结果显示，虚拟手可动态地呈现与人手基本一致的手势，能够比较逼真地实现了虚拟手抓取物体、释放物体等交互操作。     

虚拟现实技术在计算机组装实验的中应用

提出了虚拟计算机组装体系结构,实现了基于虚拟现实技术的虚拟计算机组装原型系统,探讨了在虚拟组装中Vega Prime场景的控制及渲染技术、碰撞检测算法以及计算机零件模型的实时编辑和定位等技术,并将其应用于实践,验证了所构建虚拟装配系统的可行性.     

基于虚拟现实的潜艇虚拟装配系统

该系统是基于虚拟现实技术的潜艇虚拟装配系统。系统使用Creator／Vega虚拟现实软件平台实现,建立非常真实的虚拟装配环境,使用户有身临装配现场的感觉。用户在三维鼠标、位置跟踪器的帮助下可以随意地平移和旋转模型,完成装配操作。同时,该系统运用了Vega容体碰撞检测技术,较好地解决了虚拟装配中的瓶颈--实时碰撞检测。此系统大大缩短了设计周期,节省了设计制造的费用。     

复杂场景中快速碰撞检测算法及GPU加速

为了保证在大规模复杂场景中,碰撞检测的实时性和精确性,提出了一种基于图形空间与改进的图像空间相结合,并利用GPU加速的快速碰撞检测方法.利用AABB包围盒的检测策略,快速剔除不相交物体,确定潜在碰撞对象.改进传统的基于图像空间的碰撞检测算法,设计了基于向指定平面投影、模板测试和深度测试的碰撞检测算法.在此基础上,利用GPU的并行计算能力加速整个检测过程,有效地减少了碰撞检测时间.通过在虚拟驾驶系统当中的应用,验证了该方法在大规模复杂场景中碰撞检测的实时性和精确性.     

驾驶模拟器中车辆智能体的动力学仿真研究

在驾驶模拟器的虚拟仿真系统中,通过车辆智能体的动力学分析及运动方程计算,从而获得车辆智能体的加速度、速度、位置、发动机转速等的变化,实现车辆智能体的实时运动模拟,驱动视景系统的实时变化,并运用OpenGVS实现驾驶虚拟场景的实时生成和交互显示,由此实现驾驶仿真。     

虚拟自主车智能驾驶行为的研究与实现

为了提高驾驶模拟系统的逼真度和可信度,以自主车驾驶行为作为研究对象,在结合宏观与微观信息进行虚拟道路环境建模的基础上,提出一种基于局部信息感知和知识随机决策的概率模拟方法,目的是提升虚拟车的自主智能性和实现驾驶行为的真实随机性。实验与应用结果表明,提出的方法能够较真实地再现车辆的自主驾驶行为,模拟现实中交通车辆环境,并提高了模拟系统的真实性、形象性和实时性。     

基于多体动力学理论的赛车游戏引擎的设计与实现

运动车辆的实时建模、动力学行为仿真是赛车虚拟环境中的重要组成部分。论文设计并实现了一实时赛车游戏引擎,在引擎车辆建模中提出了一种基于多体动力学理论实时逼真的赛车建模方法,对赛车的真实受力状况进行简化,模拟车辆的各种动力学行为和车辆运动的真实感绘制。并实现了引擎中的碰撞检测技术、音效处理技术、虚拟环境的实时绘制技术。增强用户漫游虚拟环境的沉浸感。     

车辆碰撞检测的一种简化数学模型

该文建立了车辆碰撞检测的一种简化数学模型,并进行了仿真验证。实际应用结果表明本模型具有简单和计算快捷的特点,能满足车辆碰撞检测的仿真要求。     

基于虚拟现实的装甲车辆运动仿真研究

装甲车行驶中车体姿态的仿真是模拟驾驶训练系统的关键技术.为实现不同地形下基于虚拟现实的装甲车辆驾驶模拟,本文提出了基于虚拟现实的装甲车辆运动仿真方法.首先,构建装甲车辆的结构、外形和真实的地形,采用第一和第三视角同步显示驾驶场景;其次,建立车辆行驶的动力学模型,求解车身在不同地形下的车身姿态数据;最后,通过Unity3D引擎实现整个场景和车体姿态的动态渲染.通过实验证明,该方法能够准确的模拟各种地形条件下的车体姿态,真实的仿真车辆的运行状态.     

3D road traffic situation simulation system

The 3D traffic situation simulation system combines the multibody based mathematical model of a vehicle, the multibody mathematical model of human body, the database of vehicle and human body data and the display subsystem. Together with the model of driving surface the system can be used to simulate and analyse vehicle and its occupant behaviour under different road conditions and different driving regimes. The result obtained this way can be used to investigate safety related parameters and optimise the driver–vehicle–road system regarding to arbitrary criteria (safety, comfort, speed, etc.). The results of simulations are available as numerical data as well as animations in virtual 3D environment.     

基于交互车辆轨迹预测的自动驾驶车辆轨迹规划

针对城市道路等复杂行车场景,提出了一种基于交互车辆轨迹预测的自动驾驶车辆轨迹规划方法,将高维度的轨迹规划解耦为低维度的路径规划和速度规划;首先,采用五次多项式曲线和碰撞剩余时间规划车辆行驶路径;其次,在社会生成对抗网络Social-GAN的基础上结合车辆空间影响和注意力机制对交互车辆进行轨迹预测;然后,结合主车规划路径、交互车辆预测轨迹及碰撞判定模型得到主车S-T图,采用动态规划和数值优化方法求解S-T图,从而得到满足车辆动力学约束的安全、舒适最优速度曲线;最后,搭建PreScan-CarSim-Matlab&Simulink-Python联合仿真模型进行实验验证。仿真结果表明,提出的轨迹规划方法能够在对交互车辆有效避撞的前提下,保证车辆行驶的舒适性和高效性。     

基于反步法的四轮车体跟踪控制半实物仿真研究

人机共驾是非自动驾驶迈向全自动驾驶的中间过渡技术,其半实物仿真能显著减少实车的实验消耗.针对不具备四轮车体模型的仿真平台以及传统坐标系转换方法的局限,基于两轮差速移动车体模型和四轮车体模型的位姿状态误差,利用一种非线性反步控制方法,实现对四轮车体模型运动轨迹的有效实时跟踪.通过方向盘和踏板在虚拟现实环境下进行人机共驾模拟,为开发更逼真的人机共驾及模拟辅助驾驶系统提供了参考.以车体前进方向速度和导向轮角度作为系统输入,通过考察两轮差速移动车体和四轮车体的位姿状态误差,分别在数值仿真和半实物仿真实验条件下,对比并验证了所提出方法的有效性,行驶方向上10km的平均累积误差为4.56m.     

面向智能驾驶测试的仿真场景构建技术综述

随着汽车智能化程度的不断提高,智能汽车通过环境传感器与周边行驶环境的信息交互与互联更为密切,需应对的行驶环境状况也越来越复杂,包括行驶道路、周边交通和气象条件等诸多因素,具有较强的不确定性、难以重复、不可预测和不可穷尽。限于研发周期和成本、工况复杂多样性,特别是安全因素的考虑,传统的开放道路测试试验或基于封闭试验场的测试难以满足智能驾驶系统可靠性与鲁棒性的测试要求。因此,借助数字虚拟技术的仿真测试成为智能驾驶测试验证一种新的手段,仿真场景的构建作为模拟仿真的重要组成部分,是实现智能驾驶测试中大样本、极限边界小概率样本测试验证的关键技术,这对提升智能驾驶系统的压力和加速测评水平显得尤为重要。面向智能驾驶测试的仿真场景构建技术已成为当前汽车智能化新的研究课题和世界性的研究热点,作为一种新兴技术仍面临许多挑战。本文提出了面向智能驾驶测试的仿真场景构建方法,系统阐述了国内外研究工作的进展与现状,包括场景自动构建方法和交通仿真建模方法,重点分析一些值得深入研究的问题并围绕场景构建技术的发展趋势进行了讨论分析,最后介绍了团队相关研究在2020中国智能驾驶挑战赛仿真赛和世界智能驾驶挑战赛的仿真场景应用情况。