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基于虚拟现实的汽车驾驶模拟系统的设计与实现
| 论文题名： | 基于虚拟现实的汽车驾驶模拟系统的设计与实现 |
| 关键词： | 汽车驾驶;模拟系统;软件设计;虚拟现实技术 |
| 摘要： | 目前虚拟现实技术正处于快速发展的阶段，本文以虚拟现实为背景，分析了虚拟现实技术的研究现状和发展趋势，结合当前模拟驾驶系统的设计需求，提出了一种新型模拟驾驶系统的设计与实现方法。 本文首先从整体入手，完成模拟驾驶系统的功能分析和系统总体方案设计。以Unity3D作为系统开发的软件平台完成三维模拟驾驶场景的搭建和渲染，模拟驾驶器搭载Logitech G25力反馈方向盘组件，采集方向盘、油门、刹车、离合、档位等控制数据控制汽车行驶状态和运动相机视角。分别实现场景在Oculus Rift和CAVE中的显示，头部跟踪系统允许用户360度观察虚拟三维场景，采用Leap Motion体感控制器跟踪用户手部的动作，在虚拟空间中生成用户手部虚拟映射，并由位置跟踪数据驱动其在虚拟空间的运动，实现与虚拟对象的直接交互。 然后介绍了系统的软件设计部分。系统的软件主要包括三维建模和渲染模块、模拟驾驶算法模块、头部/手部跟踪及分析处理模块和人机交互模块等。以框图形式解释三维场景制作和渲染的主要过程，并重点介绍了纹理贴图、创建地形、修饰地貌、生成道路模型、制作天空盒、以及场景的光照渲染和优化、运动相机的控制等。以脚本控制实现系统工作过程中对用户手部的跟踪和交互响应，以及模拟驾驶算法的实现。分析了反馈机制对于人机交互接口设计的重要性，在此基础上，着重介绍了根据模拟驾驶需求使用的三种反馈通道，即视觉反馈、触觉反馈和听觉反馈。 之后，分别基于两种硬件实现平台:Oculus Rift头盔式显示设备和CAVE投影式显示系统，实现了本系统的三维显示，并分析了以此两种硬件平台为基础的系统的实现原理和测试结果。 最后，本文对汽车驾驶模拟系统的研究内容和自己在系统开发中的主要工作做了一个总结，并对模拟驾驶系统的进一步完善做了一个展望。 |
| 作者： | 金若梅 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 章国宝;徐魁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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