汽车驾驶训练模拟器视景系统软件的研究与开发

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目前,驾驶员非职业化已成了我国交通行业的一个新特点,这就使得培训大量非职业化驾驶员的工作变得比较迫切。然而,按部就班的传统驾驶培训方法太过于呆板和僵化,在讲求时间和效率的社会显然不适合于面向大量非职业化驾驶员和有特殊驾驶要求的培训,另外,实车培训需耗费昂贵的油料,还要加上大量的维修费用等,而且新驾驶员因操作不当给环境带来的噪音和污染都比熟练驾驶员高得多,这些都是非常现实的,而且是迫切需要解决的。 汽车驾驶训练模拟器正是这样一种既能提高驾驶员培训水平,又可以降低各种费用的最为有效的训练工具。由于使用了计算机技术、控制技术、声响技术、机械工程技术、车辆工程技术和各种实车操纵件、仪表板等来逼真模拟车辆行驶环境和驾驶舱的环境,使受训人员可以有驾驶车辆的真实感觉。显然具有节能、安全、经济和培训不受时间、气候、场地的限制,训练效率高、培训周期短等优点。 因此,研制汽车驾驶训练模拟器就具有重大的社会和经济意义。本文正是从这个角度出发,在国内首次应用MultiGen、OpenGVS软件和OpenGL图形库研究开发汽车驾驶训练模拟器视景系统软件,采用人机工程学思想设计了汽车驾驶训练模拟器系统方案,并在参考大量文献的基础上建立五自由度(侧向运动、横摆运动、车身侧倾、纵向运动和转向盘转角)汽车动力学模型,重点研究了视景系统软件的模型建立和软件实现。同时,对视景系统模型建立过程中所使用的消隐处理的BSP方法、纹理处理的MIP映射、明暗处理的Gouraud光照模型以及物体多细节等级(LODs)等实时图形处理的算法作了详细的探讨。尤其是对多通道的图形显示技术和图像运动的匹配一致性作了深入的研究,从而解决了以往汽车驾驶训练模拟器视景系统图形界面单一、图形实时交互性和真实沉浸感差等问题。最后在此基础上完成了汽车驾驶训练模拟器视景系统软件的研究开发工作。 本论文视景系统场景模型的建立过程和多通道图形显示技术以及图像运动的匹配一致性等实现方法不仅适用于汽车驾驶训练模拟器视景系统软件的开发,而且同样可以适用于飞行模拟器、坦克模拟器以及虚拟战场视景系统模型等的建立和实现。
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