基于汽車(chē)動(dòng)力學(xué)的虛擬駕駛模擬仿真.pdf

1、汽車(chē)是人機(jī)協(xié)同控制的復(fù)雜系統(tǒng),要保障汽車(chē)的安全運(yùn)行,駕駛員必須時(shí)刻結(jié)合道路的變化情況,對(duì)汽車(chē)進(jìn)行人機(jī)協(xié)同控制。因此,汽車(chē)仿真必須從人-車(chē)-路系統(tǒng)層面進(jìn)行研究。而汽車(chē)駕駛模擬器是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)人機(jī)交互式仿真的最有效工具之一。目前,國(guó)內(nèi)外汽車(chē)生產(chǎn)廠商及研究院校都對(duì)駕駛模擬仿真技術(shù)展開(kāi)廣泛研究。
　　駕駛模擬仿真最主要的特點(diǎn)就是沉浸性和交互性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合了實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、立體顯示技術(shù)、觀察者頭部、手部跟蹤技術(shù)、觸覺(jué)反饋以及聲響系

2、統(tǒng)技術(shù)等。為使用者提供了視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等等多層面信息,讓使用者產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、娛樂(lè)、軍事、工業(yè)虛擬設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在駕駛模擬研究中的應(yīng)用,也使得仿真過(guò)程沉浸感、交互性更強(qiáng)。
　　針對(duì)汽車(chē)駕駛的人機(jī)交互特性,本文基于汽車(chē)動(dòng)力學(xué)以及NI實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)搭建了研究型駕駛模擬器。并應(yīng)用此系統(tǒng),對(duì)一種混合動(dòng)力汽車(chē)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模及燃油經(jīng)濟(jì)性分析。主要完成以下工作:
　?、俑鶕?jù)駕駛模擬仿真國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)

3、狀及已具備的試驗(yàn)條件,確定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和性能要求,對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析,選取了駕駛模擬仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具,對(duì)系統(tǒng)工作原理進(jìn)行了闡述。
　?、谕ㄟ^(guò)游戲引擎及三維建模軟件建立了駕駛模擬仿真系統(tǒng)的視景軟件,引入頭戴式眼鏡顯示器Oculus Rift觀察視景,實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)景的平面顯示器和頭戴式眼鏡顯示器兩種觀察方式。
　?、鄯治?NI實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的總體架構(gòu),各子系統(tǒng)軟硬件組成及功能。通過(guò) NI實(shí)時(shí)系統(tǒng)和駕駛模擬輸入設(shè)備搭建了駕駛模擬仿

4、真系統(tǒng),包括NI PXIe8108實(shí)時(shí)控制器、PXI7842R數(shù)據(jù)采集卡、北通BETOP C432Plus游戲輸入設(shè)備。保證了仿真過(guò)程的實(shí)時(shí)性。
　?、苡肗I LabVIEW編程語(yǔ)言編制建立了車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型,并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)使仿真過(guò)程與視景系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)仿真過(guò)程與三維動(dòng)畫(huà)實(shí)時(shí)視景系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。
　　⑤系統(tǒng)集成,選取虛擬試驗(yàn)場(chǎng)一段道路進(jìn)行測(cè)試,得到仿真數(shù)據(jù),并對(duì)比普通顯示器和頭盔顯示器試驗(yàn)效果。
　　通過(guò)以上研究工作