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《武汉理工大学》 2006年
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基于OGRE和ODE的驾驶模拟系统的设计与实现

高嵩  
【摘要】:对汽车驾驶模拟器系统的研究已经有30余年历史,它将虚拟现实技术应用于汽车驾驶模拟系统中,通过计算机实时产生虚拟汽车行驶环境、音响效果和运动仿真,使操作者沉浸在虚拟驾驶环境中。根据系统提供的视觉、听觉、触觉感受,操作者构想其驾驶动作,体验、认识和学习现实世界中的汽车驾驶。作为驾驶培训系统,它具有节能、安全、经济和培训不受时间、气候、场地的限制,训练效率高、培训周期短等优点。作为一种研究工具,驾驶模拟器还被运用于汽车性能研究、驾驶行为分析、危险环境驾驶及反应测试、交通事故再现分析、汽车电子产品的评价、交通环境评价等诸多研究领域。作为一种能正确模拟汽车驾驶动作,提供实车驾驶感觉的仿真设备,它得到了越来越广泛地运用。因此,开发汽车驾驶模拟器具有重大的社会和经济意义。 笔者参与了所在课题组的学科建设项目,根据所承担的工作,在驾驶模拟器软件系统的设计和开发方面做了大量深入研究和实践。目前大多数同类系统采用了基于仿真平台的开发方式,这种方式效率高、易用,但缺乏灵活性而且软件成本昂贵、对硬件性能要求高,不利于系统的推广。而基于OpenGL和Direct3D等SDK的开发效率却比较低下。针对这种情况,本文在驾驶模拟系统开发成本、运行效果以及开发效率上达到平衡。从上述角度出发,利用开放源代码的OGRE图像渲染引擎和ODE动力学引擎,结合虚拟现实技术原理,设计并实现了驾驶模拟软件系统。本论文主要成果如下: ● 分析了OGRE、ODE的主要框架,在动力学模型可视化仿真技术方面做了深入研究,总结出两者结合使用的方法; ● 利用3DSMAX等建模软件创建了虚拟场景和车辆模型,并转化为OGRE模型; ● 实现了交通信号灯动态模拟,确定了路网的数字化方案; ● 实现了虚拟场景中的智能车辆,增强驾驶环境的真实感; ● 实现了3D音效系统,提高了系统的沉浸感。 系统运行效果表明,通过系统实时产生的汽车行驶虚拟环境、3D音响效果和车辆运动仿真,使操作者具有较真实的视觉、听觉、触觉等驾车感受。同时因为系统的实现坚持以开放源代码的开发包为基础,大大降低了软件成本,有
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