面向汽车性能虚拟试验的3d场景建模与仿真开题报告

全文总字数：2189字

1. 研究目的与意义

三维场景建模构建的动态视景仿真系统是汽车性能虚拟驾驶的重要组成部分之一，为虚拟汽车提供一个逼真度高，交互性强，沉浸感强的仿真环境，所形成的人-车-环境的虚拟驾驶系统，提供给驾驶者一个很好的驾驶体验平台。在汽车模拟驾驶的视景系统中，汽车根据当前的行驶状态实时生成的三维场景，对汽车的行驶路况进行全面的仿真，从而测试到汽车的性能的表现的基本情况。同时得出的试验数据与驾驶效果给试验者对场景建模的数据进行反馈，调整，为后期构建更加全面的驾驶视景系统提供依据，构建出更好测试汽车性能的需要的仿真环境。

本课题对教学研究原有的模拟驾驶器的场景建模仿真系统加以完善升级，使得仿真环境更加丰富逼真，从而满足汽车的性能试验，得到良好的测试效果与驾驶体验。对模拟驾驶方面的教学研究进行补充，提供一种给学生学习驾驶体验的平台，从而丰富学校的教学实习内容，调动同学的对模拟驾驶及视景仿真的研究的学习热情。本身参与课题的研究，更能梳理整备自己本科四年所学的专业知识并加以运用实践，提高自身对专业知识的综合运用解决问题的能力，为以后从事与课题相关的工作岗位打下基础与铺垫。

2. 国内外研究现状分析

随着计算机技术飞速的发展，大型科研项目越来越多地依赖仿真系统来推进。当前的仿真系统已经从原来单纯的数值仿真进化到基于视景的三维仿真。其中汽车模拟驾驶研究中，视景仿真技术应用广泛深入。

国外研究概况：因为虚拟现实技术起源于美国，所以美国视景仿真技术的研究水平基本上就代表着国际视巧仿真技术的发展水平。对于视景仿真技术的研究，美国主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四方面。美国宇航局（nasa）建立了空间站虚拟现实训练系统，航空、卫星维护虚拟现实训综系统，和全国通用的虚巧现实教育系统作为最早进行巧拟现实研究的大学，北卡罗来纳大学（unc）主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等，并成功开发了名为像素飞化的并行处理系统。乔治梅森大学研制出了一种在动态巧拟环巧中的流体实时仿真系统。美国国防巧级研究计划局（darpa）实现了分布式的战场环境仿真。美国mak technologies开发出了著名的vr-link址，来模拟多武器系统之间的协同或对抗。其他国家也对视景仿真技术做出了一定的研究。日本主要研究建立了大规模视景仿真知识库，并把虚拟现实应用于游戏领域。加拿大（vpi）公司开发了实时仿真与训练环境stage，用于航天、航空、国防、作战等实时动态交互视景仿真支撐。德国的计算机图形研究所（igd）构建了用于评估虚拟现实对未来系统和界面的影响测试平台，西方发达国家把视景仿真技术应用到汽车方面的研究更为成熟。

国内研究概况：国内对于虚拟现实的研究起步于比较晚，但正快速发展，国内一些高校学院已积极投入到这一领域的研究工作中。对于虚拟现实技术的研究，北京航空航天大学起步最早，基本代表着中国虚拟现实技术的发展水平。北京航空航天大学主要研究虚拟现实中的包括建模理论和方法、分布式虚拟现实方法与技术、增强现实与人机交互机制、虚拟现实的集成环境与工具四个方面。先后推出了分布交互式仿真开发与运行平台bhhla/rti和实时三维图形平台bh-graph，并建立了用于分布式虚拟现实研究和应用的广域专用网络dvenet。在军事仿真方面，淸华大学在无人机飞行仿真的基础上，基于＂超包围盒＂的碰谊检测技术，使用基于图像的全景建模方法，开发了一套基于虚拟现实的无人驾驶飞机仿真训练系统。浙江大学cadcg国家重点实验室开发了一套虚拟建筑实时巧游系统，用户可以通过该系统各个不同的角度査看建筑物，同时该系统还提供了方便的交互工具，使整个系统的实时性和画面的真实感均达到了较离的水平。国防科技大学开发了分布式虚拟环境软件开发平台yhvrp，能巧在当前通用硬件平台、软件平台和高速太网环境中，支持对具有复杂行为的分布式虚拟环境应用的快速原型开发。另外，上海交通大学图像处理模式识别研究所，长纱国防科技大学计算机研究所、西北工业大学cad/cam研究中心，华东船舶工业学院计巧机系、安化大学电子工程系等单位也进行了一些研究工作和尝试。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.学习视景图像的处理方法，熟悉计算机硬软件知识；

2.学习汽车实验学知识，掌握不同工况下汽车典型的试验内容；

4. 研究创新点

三维场景建模仿真，对原有的三维建模场景经验进行总结和收集所需要的建模数据。

从而对原有的驾驶模拟器的视景系统加以完善升级，从而达到丰富度高，逼真度强的仿真环境，满足汽车虚拟的性能测试的需要。