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基于洗出滤波算法的六自由度汽车驾驶模拟实验平台设计开发
| 论文题名： | 基于洗出滤波算法的六自由度汽车驾驶模拟实验平台设计开发 |
| 关键词： | 汽车驾驶;计算机仿真;模拟器;Stewart平台;系统开发;洗出滤波算法 |
| 摘要： | 据统计，道路交通事故的发生有90％以上与驾驶人相关，因此，研究驾驶人行为，明确驾驶行为影响因素和机理，已经成为保障道路交通安全，减少交通事故的关键。汽车驾驶模拟器作为驾驶人行为研究的主流实验平台，其逼真度和技术含量对驾驶行为实验的有效性有着重要影响，先进的实验设备是驾驶行为研究的基础保障。因此，本文依据汽车驾驶模拟实验平台功能需求，基于人机工程原理搭建了六自由度汽车驾驶模拟器，选取Stewart平台作为汽车驾驶模拟器的运动平台提供六个自由度的运动，针对运动平台进行了控制算法开发及特殊场景测试，并创新性地将人体感知引入到算法参数优化中，完成了驾驶模拟器设计、开发、优化的闭环过程。 汽车驾驶模拟器主要由视景声音模拟系统、驾驶操作系统和运动平台构成。为营造出逼真的驾驶环境，本文首先结合人体视觉和触觉感知特征设计了视景声音系统和驾驶操作系统，并结合驾驶人实际体验进行了进一步改造。最后，通过仿真模拟对运动平台机械结构及硬件选型进行了确定，完成了驾驶模拟器的硬件搭建。 驾驶模拟器的运动平台需要配合视景系统进行动感模拟，而其工作空间的限制决定了驾驶模拟器不可能完全复现实际驾驶场景，需要一定的控制算法以保证运动平台在有限的空间内复现出最多的运动。本文选取经典洗出滤波算法作为运动平台主要控制算法，对应驾驶模拟器虚拟场景对平台运动模式及算法结构组成进行了确定，并设计了高频振动和平动算法来模拟颠簸、碰撞运动场景，提高了模拟器逼真度。在Simulink环境下对控制算法进行了编程实现，Simulink程序模块可以将接收到的虚拟场景计算机的运动信息，经过算法运算得出平台的运动指令，并将其发送给平台执行，初步完成了汽车驾驶模拟器的整体搭建。 运动平台的控制算法参数决定了运动模拟的逼真度，而人是评价逼真度的唯一主体，因此，本文将驾驶人纳入运动平台算法开发过程以优化运动模拟系统。首先本文基于人体感知理论，引入人体感知阈值作为算法限制因素，对控制算法进行进一步求解。随后，招募驾驶人进行平台模拟实验，通过分析实验数据对洗出算法和碰撞、颠簸算法进行评价反馈，最终选出了实际体验最好的算法参数作为最优参数，完成了以驾驶人为闭环的驾驶模拟器设计搭建开发过程。 |
| 作者： | 胡淦 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 闫学东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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