汽车模拟器研究现状与发展趋势开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，随着经济的迅速发展，行车高速化、车辆密集化、轿车家庭化已成为必然趋势。汽车销售业的火爆，催生了驾驶培训市场的火爆。目前，我国驾驶培训行业采用汽车模拟器的普及率较低，普遍以有经验的教练带学徒方式为主，此方法训练效率低下，投入成本高。而在汽车驾驶模拟器上练习时，安全性高，还可以减少教练员的数量和训练场地的占用，从而在一定程度上减轻驾校培训压力。同时用驾驶模拟器时训练不受时间、场地和气候条件的限制，可使驾驶学员练习各种路况、天气和交通事故等场景中的驾驶技能，让驾驶学员掌握行车中出现各种紧急情况时的正确处理方法，从而提高驾驶员的随机应变、实时处理道路交通的能力。因此本人为了研究汽车模拟器对驾驶技能的形成以及汽车驾驶模拟器在驾驶培训行业的推广，准备了本篇论文。

另外，随着汽车产业的蓬勃发展，驾驶员人数也显著增多，但目前交通设施状况不尽人意，因而行车困难程度比较高，同时驾驶员也走向高龄化和非职业化，导致交通事故发生率也不断增加。而目前国内的汽车模拟器技术难以满足日益增长的交通安全教育方面的要求，因此本人的研究汽车模拟器的现状与发展趋势，对改善交通环境和加快汽车新技术的开发应用有重要的作用。另一方面,汽车新技术也在迅速发展,新的主动控制技术不断地向人性化方面发展,并且在汽车上逐渐得到应用。为了改善交通环境和加快新技术的开发应用,人们开始车辆模拟器方面的研究与开发。为了预测将来汽车新产品的开发及应用趋势，本人研究了汽车模拟器的的关键技术，以及将来汽车模拟器的发展趋势。

2. 国内外研究现状分析

汽车模拟器在我国起步较晚。最早是引进捷克的的点光源平板投影式仿真器,道路盘上的道路是用笔描绘而成的平面景象,无坡道;接着引进了美国的放电影、被动式汽车仿真器,一个控制台控制20个座舱。到了70年代,中国已有自己研制的点光源、转盘机电式汽车模拟器。1996年,吉林工业大学建立了汽车动态模拟国家重点实验室,其建设完成的科研型ADSL驾驶模拟器的规模和性能设计指标居世界先进水平。该模拟器具有真实的人-车操作界面、重复可控的试验工况、可任意嵌入实物试验、高速的仿真运算能力、无风险的极限工况试验等功能。南京大学软件新技术国家重点实验室开发的主动式三维汽车驾驶训练模拟器,应用三维场景人工智能技术。该模拟器硬件各部件位置与实车相同外，其操作感也与实车接近。模拟器的软件部分能提供多种复杂的道路，可以满足多种线形的训练。装甲兵工程学院研制的MUL-QJM汽车驾驶模拟器，采用了汽车动力学仿真模型和实时CIG技术，可完成人一车一环境交通特性研究和汽车驾驶培训。

在国外,汽车驾驶模拟器最早出现在航空驾驶训练中。较早期国外开发的汽车驾驶模拟器主要为静态训练型，如捷克的点光源平板投影式汽车驾驶模拟器，应用比较广泛的是日本新泻通讯机株式会社开发的NT-491和多轮公司的L-300型汽车驾驶模拟器。美国等一些西方国家在上一世纪70年代把汽车仿真技术应用在汽车新品开发及驾驶培训等领域。20世纪80年代以后，德国、日本、美国的有实力的汽车公司都纷纷投巨资研制出开发型汽车动态模拟装置。1985年，奔驰公司首先研制出世界上规模最大的六自由度汽车动态模拟器，它在一个可运动的基座上放置一辆实车,该基座可以做大到数英尺的横向运动。1991年日本马自达汽车公司兴建了跑车开发型驾驶模拟器,它采用了高级的硬件平台,包括高性能的仿真计算机系统和高性能的图形处理硬件系统。美国IOWA大学计算机辅助设计中心开发的IOWA驾驶模拟器由一个占地面积较大的六脚液压底座生成动态路感,驾驶员操纵方向盘、油门、刹车来驱动场景,高分辨率的图像通过EvansSutherlandESIG2000TM投影到驾驶室前部的屏幕上,同时,驾驶舱后部有一个小的屏幕,通过真实的后视镜可以看到后方的情况。福特汽车公司2008年研制了VIRTTEX驾驶模拟器,采用Quantum3D提供的图像生成技术,测试人员借助三维虚拟现实技术模拟驾驶环境，图像通过投影仪显示在模拟器内的屏幕上,环绕在驾驶者的四周,形成立体感;模拟器内装有摄像头和生理测试仪,记录驾驶者在测试中的反应,用于优化车辆的安全性能。挪威的AutoSim公司作为驾驶模拟器的提供商主要提供小汽车及卡车的驾驶模拟系统。该系统在虚拟场景方面有VisualDatabase。该资料库包含了各种交通状况，为各种驾驶技巧如倒车、上坡起步等设计了适合的场景．并针对不同地区如高山或平原区建立了相对应的场景，在不同地区会出现该地区特有的景观。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.学习了解汽车模拟器的发展和历史。

2.了解汽车模拟器的分类、组成、工作原理、关键技术。

4. 研究创新点

通过广泛的查阅资料学习、现场调研实践等方式更深刻的认识汽车模拟器的国内外研究现状，了解汽车模拟器的关键技术，比较各种模拟器的优缺点，预测汽车模拟器的未来发展趋势。