面向虚拟现实的运动模拟系统研究

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随着5G技术的快速发展,虚拟现实技术得到高度关注,由此发展而来的面向虚拟现实的运动模拟系统得到了广泛应用与深入研究。目前,国内大部分的现代运动模拟系统仍然停留在将精度较高的运动平台和经典洗出滤波算法相结合方面上,存在运动模拟逼真度不高,成本高昂等缺点。因此,研究面向虚拟现实运动模拟系统对降低运动模拟系统成本,提高运动模拟逼真度有重要意义。本文对虚拟动感运动平台的运动学分析、输入信号协调控制、输入信号协调控制算法的改进、运动模拟系统的搭建等关键问题进行研究,以汽车驾驶模拟为背景对论文的关键技术进行验证。本文首先搭建面向虚拟现实运动模拟系统,分析该系统的硬件系统和控制系统的组成及信息传输过程,给出该平台的正逆运动学求解过程,针对运动平台的正解过程存在耦合性解算速度较慢的问题,利用离散牛顿迭代法进行求解。通过实验分析,虚拟动感运动平台的反解过程较为准确,正解过程缩短了解算时间。分析虚拟动感运动平台的运动空间有限问题,提出一种体感控制洗出滤波算法。该算法对输入信号进行滤波处理,滤出低频和高频输入信号,对输入的低频持续加速度信号进行协调控制,防止其造成该运动平台超程,影响运动模拟逼真度。分析影响体感控制洗出滤波算法性能的关键因素,对原有算法从参数和结构提出改进方法。基于遗传算法,建立最小误差模型,对滤波参数进行优化,从人体感知规律出发,对算法结构进行改进,以达到更优的模拟效果。最后,对体感控制洗出滤波算法进行了实现,并与传统算法进行了仿真对比实验。实验结果表明,改进算法进一步提高运动模拟逼真度,更符合人体感知规律。在运动模拟系统中实现体感控制洗出滤波算法,初步完成面向虚拟现实的运动模拟系统。
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