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《广东工业大学》 2007年
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驾驶安全控制实验平台中虚拟交通环境创建方法的研究

卢永明  
【摘要】: 驾驶安全控制实验平台包括硬件和软件两部分,硬件部分指操控机构如方向盘、油门和刹车踏板等,软件部分则主要是指虚拟交通环境。驾驶员能与虚拟交通环境进行交互,模拟各种交通事件。营造逼真的虚拟交通环境对提高驾驶安全控制实验平台试验结果的科学性起着重要作用。 决定虚拟交通环境逼真程度的主要因素有两个:三维静态交通场景的真实感以及交通环境中智能自主汽车的驾驶行为,其中如何提高智能自主汽车驾驶行为的智能性以及交互能力又是虚拟交通环境创建的研究重点。本文对驾驶安全控制实验平台中虚拟交通环境的部分关键技术和智能自主汽车的创建方法进行了分析和研究,完成了原型系统的初步开发。具体研究工作如下: (1)分析了驾驶安全控制实验平台中虚拟交通环境的设计目标,对系统的各模块功能和系统输出进行了描述,研究了系统的技术方案和系统的开发平台。 (2)对三维虚拟交通环境的结构以及仿真运行进行了详细的研究,阐述了虚拟交通环境搭建的基本过程,包括三维静态虚拟景物的建模、道路交通网络数据的描述、用户驾驶汽车的创建、交通灯的创建以及虚拟交通环境的场景管理等。利用三维CAD软件建立交通场景模型,并导入EON环境;对现实道路网络进行简化,定义各种参数对路段进行描述,并把数据存放于数据库中;参照汽车结构及原理,通过外部输入信号对用户驾驶汽车进行操纵;建立交通灯原型结构,丰富交通场景中的动态因素:开发出场景管理节点实现对上述虚拟交通环境各组成部分的动态生成以及定制,同时也使虚拟交通环境与外部程序之间能够进行数据交换。 (3)为了营造真实的虚拟交通环境,提高智能自主汽车驾驶行为的真实性以及智能程度,本文研究了智能自主汽车创建中存在的几个关键技术问题:驾驶运动模型的建立、基于碰撞检测的交通信息获取方法及个性化决策过程。结合原型系统的开发,本文还给出了关键技术的实现方案。利用牛顿运动学方程,计算智能自主汽车的瞬时加速度以及瞬时速度,实时刷新智能自主汽车的坐标位置,实现智能自主汽车的行驶运动;为每一辆智能自主汽车绑定一个碰撞检测节点Collision及碰撞检测盒,通过碰撞检测获取附近的交通状况;个性化决策模块定义不同的虚拟驾驶员性格类型,分析当前交通状况,根据本车性格类型作出个性化决策,向驾驶运动模型发出控制指令,完成智能自主汽车的行驶过程。 (4)利用虚拟现实开发平台EON Studio 5.0结合VC++6.0(MFC)高级编程语言及二次开发工具EON SDK在Windows XP系统上进行原型系统的开发。使用EON SDK创建智能自主汽车节点、交通灯节点以及场景管理节点,并在EONStudio中组建虚拟交通场景;采用Visual C++6.0建立系统框架,通过面向对象编程实现与EON虚拟交通环境的交互功能,包括各种测试数据的输入输出,同时还负责与外部数据库的连接。这一原型系统可以仿真虚拟交通环境的典型技术环节,如虚拟驾驶场景的定制、道路网络数据信息的描述、智能自主汽车的个性化驾驶行为,该系统适用于交通事故分析、驾驶行为研究、智能道路交通设计以及驾驶操作培训等应用。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U492.8

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