六自由度驾驶模拟器视景仿真系统研究

随着计算机图形学技术的不断提高，基于虚拟现实的各种运动模拟器视景仿真系统的开发已成为研究热点．文中开发的六自由度驾驶模拟器，可对模拟驾驶设备进行各种运动模拟．采用视景仿真软件MultiGen Creator和OpenGVS SDK，结合面向对象技术开发了六自由度驾驶模拟器视景系统，对视景仿真系统中动力学建模、场景建模、碰撞检测等关键问题进行了阐述．经过试验测试，所开发的视景系统具有良好的视觉沉浸感．     

基于动力学分析的驾驶模拟器运动仿真算法

驾驶模拟器仿真系统采用动力学和运动学分析方法对汽车所受的力进行研究，得出其动力学方程，从而对汽车驾驶进行仿真．根据分析力所得出的加速度以及前一状态的速度和发动机转速，利用动力学方程和运动学方程求出当前时刻发动机转速、汽车的速度、位置变化、方向变化等．将数据发送给视景计算机，由其驱动视景变化，视景计算机对车辆运动进行碰撞检测，将碰撞结果反馈给主机进行所受外力的计算，由此仿真驾驶模拟器的运动．     

分布式交通仿真中网络控制模型研究

在分布式交通仿真系统中，存在着众多的模拟驾驶器和教练机，而模拟中又有驾驶训练、驾驶考试、交规训练、交规模拟考试等4个大的功能．如何实现有效的网络环境下的集中管理，是系统成功开发的关键．针对分布式交通仿真系统开发中出现的网络控制问题，将Agent技术成功地应用到该系统的开发平台中．在充分地分析了各模拟驾驶器、教练机的运作特性后，建立了以教练机为主体、各模拟驾驶器为Agent的网络通信模型．实现了教练机对各模拟驾驶器的流畅管理，为该系统的成功开发提供了有力的保障．     

分布式交互三维视景仿真系统平台网络通信技术的研究与开发

分布式交互三维视景仿真平台的研究要求利用现有的网络条件，保证仿真结果的真实性．这就提出了几个需要解决的问题：如何有效利用网络带宽提高数据交换的质量、组织网络广播以及降低网络延时对系统的影响．针对目前的情况，提出了网络通信的相关模型和解决方案．     

汽车驾驶模拟器在交通工程中的应用

提出了由实时控制与仿真计算机系统、视景模拟系统、声响模拟系统、运动模拟系统和中央控制台等组成的汽车驾驶模拟系统总体结构．汽车模拟器应用在交通工程中涉及3种主要仿真模型——汽车动力学模型、路网模型和交通仿真模型．以车辆在交叉路口从次干道左转弯到主干道时，主干道直行车辆之间最小可接受车头时距为例，介绍了利用汽车模拟器进行交通工程仿真研究的方法．     

智能交通系统视景仿真

信息工程学院徐东平副教授主持的科研项目“智能交通系统视景仿真”,得到教育部资助. 1.项目研究目标、研究内容和拟解决的关键问题 采用实时交互视景仿真技术及其数据描述方法,实现逼真感视景虚拟及相关参数获取,低带宽传输,仿真再现与重演,是本研究的目标.实现视景相关参数窄带传输,模拟宽带传输支持的视频图像再现重演与分析.本研究中的关键问题是逼真感图像建模与仿真控制,包括视景描述、控制的数据规划、功能规划、压缩编码、窄带高效传输、视景仿真控制策略研究. 2.项目特色与创新之处 将实时动态交互视景仿真技术用于ITS视景监测与控制,以窄带传输模拟基于宽带的视频信号与显示技术,极大地降低了ITS视景处理所需的巨额投资. 科技处(余区办) 章爱武     

混合交通流交叉口共享空间交互行为建模及仿真

为准确刻画交叉口共享空间内交通个体的运动和交互过程，并为智能汽车虚拟测试提供可靠背景交通流仿真环境，本文提出一种混合交通流交叉口共享空间交互行为模型。基于人类认知过程，模型被设计为“感知-决策-执行”的3层通用框架结构，模拟混合交通流中不同类型交 通个体从感知、决策直至执行的交互全过程。感知层提出一种二维平面交互对象选择方法，通过个体感知范围和轨迹冲突有序筛选交互对象，表征冲突交互的动态性特征；决策层基于当前时刻的交互对象和实时交通环境状况，使用交互行为决策方法为不同类型的交通个体分别选择适合的行为进行交互；执行层通过计算生成执行当前行为决策所需要的轨迹、加速度等关键参数，共 同控制仿真个体按照行为决策结果在二维平面上运动和交互。基于智能汽车Opendrive高精度 路网，构建虚拟测试仿真平台，并将所提出的模型注入平台进行测试。仿真结果表明，模型能较 好地复现交叉口共享空间中交通个体间的交互。研究结果有助于为智能汽车虚拟测试提供可靠背景交通流环境，并进一步提高虚拟测试工具的测试可信度、测试效率及泛化能力。     

面向驾驶模拟器的高等级公路三维视景建模与实现

随着汽车驾驶模拟器在道路交通仿真中的广泛应用,驾驶员对视景的逼真度也相应地提出了较高的要求。视景仿真系统作为模拟器的一个子系统,其逼真度和实时的动态显示是影响道路交通仿真的关键因素。文中介绍了高等级公路三维视景的建模过程、实现方法,以及地形的简化技术。设计成果表明,这种方法对于利用驾驶模拟器进行道路交通仿真等方面的研究是可行的。     

车路协同系统的视景仿真模型

在车路协同系统仿真的基础上,以局部交通网络的实时交通仿真为例,建立了车路协同系统视景仿真模型库,确立了视景仿真系统的框架体系结构。将视景仿真集成为整个仿真系统的一个联邦成员,建立了车车信息交互、车路信息交互的典型视景仿真功能模型。使用LOD模型简化技术对视景仿真功能模型进行分解,生成了5个不同精细程度的LOD模型。采用DOF、LOD、Switch功能化节点,从节点结构上优化了典型应用场景中的交叉口信号灯、车辆运动等相关模型,建立了一套类似模型几何形状的层级节点结构。构建了车路协同系统可视化视景仿真平台,包括HLA/RTI信息交互与控制模块、车路协同数据处理模块、信息交互模块、模型引导控制模块、视角动态切换模块与模型状态参数动态显示模块。采用建模优化相关技术,对典型交通场景进行了视景仿真。仿真结果表明:通过LOD模型简化技术,模型简化率最高可达95.5%,内存占用减少86.3%;通过视景仿真方法的使用,提高了渲染效率与系统仿真效率,车路协同典型交通场景验证了仿真方法的可行性。     

基于OSG和Matlab的船舶启动阶段视景仿真研究

针对船舶操纵模拟器对船舶启动状态研究的需求,以开源工具OSG作为船舶航行模拟器的软件开发平台,以7000DWT油轮的推进装置和舵为研究对象,进行运动模型数学建模,利用MultiGen Creator建立船舶及地理场景模型,并利用OSG各个工作空间功能,对上述模型进行加载,构成临近环境要素。设计运动函数实现船舶从静止至到达额定航速的加减速、转舵和正倒车操作,用MFC对开发的系统进行封装,实现对虚拟船舶驾驶及周边视景的控制,并结合Matlab为船舶航行驾驶模拟器的开发提供一种新的解决方案。     

一种虚拟交通环境中的微观交通仿真模型

为提高虚拟交通环境中车辆行为仿真的逼真度及解决用户与系统的实时交互问题,提出了一种微观交通模型.该模型由道路模型和车辆行为模型构成:道路模型包括了车道的交通属性、几何形状、路网拓扑关系等数据;车辆行为模型考虑驾驶员的交通性格、车辆性能等因素,包括自由行驶、跟驰及换道模型.车辆行为模型可检测与用户所驾驶的汽车仿真器的位置关系,并作出减速、换道、停车等响应.建立了包含153个车道的虚拟交通环境,对模型进行测试,结果表明:所建立的微观交通仿真模型能够反映仿真车辆的个体行为差异;路网中仿真车辆为600辆时,仿真周期约2~4 ms,能实现实时仿真及与用户的实时交互.      

多控制模型嵌入的智能汽车防撞虚拟仿真

针对智能汽车行驶安全距离监测与防撞试验高成本、高危险性以及试验结果难以观察的问题,研究了智能汽车安全距离监测与防撞的虚拟仿真;应用Visual Studio 2015、3Dmax、Unity3D等虚拟仿真技术在虚拟制动控制系统中进行了可嵌入多控制模型的自动驾驶汽车行车安全距离监测和防撞虚拟仿真试验,测试了不同制动模型的...     

AVL ISAC软件在汽车动力性能试验中的应用

用AVL公司的ISAC软件对其进行室内台架整车道路模拟试验，将所测得的实际汽车在行驶过程中所受到的各种阻力及参数变成模拟的信号，用软件来控制电力测功机对发动机施加与实际工况近似的力，得到整车的动力性能试验结果。该结果证明其整车动力性能达到要求，动力系统设计方案是实用、可行的。     

特种车辆驾驶模拟系统转向力觉临场感的实现

介绍了特种车辆驾驶模拟系统的构成,并对特种车辆驾驶模拟系统转向力觉临场感子系统的实现方法进行了说明,给出了转向反力矩的数学模型,以及实现力觉临场感的反力矩电动机的驱动方法.测试结果表明,所建立的特种车辆驾驶模拟系统的转向力觉临场感子系统模拟的坡路、颠簸路面、车辆加减速、转向、侧滑时的力觉具有良好的真实沉浸感,而且解决了反力矩电动机驱动的效率和振动噪声问题.     

CRH3动车虚拟驾驶仿真系统的设计与实现

CRH3动车采用众多高新技术,给动车驾驶带来了极大挑战.CRH3动车虚拟驾驶仿真系统的开发,旨在对动车司机进行模拟驾驶、故障处理、非正常行车处理等方面的多媒体教学培训,培养动车司机的操作应变能力.CRH3动车虚拟驾驶仿真系统采用虚拟现实技术,对CRH3动车组驾驶进行全三维虚拟化列车逻辑模型仿真,可以展示不可视、不可摸、不可入列车部位的结构、布局及连接方式,轻松设置现实中不经常遇到而采用实物方式设置又很麻烦的故障,能反复无破坏地设置、查找和排除电气设备等系统故障,提高了培训效率、降低了培训成本,解决了铁路部门在高速铁路现场难以进行司机培训的问题培训,效果良好.     

高速场景相邻前车驾驶行为识别及意图预测

相邻前车的驾驶行为会影响后车，因此先进的辅助驾驶系统需具备识别前车驾驶行为的能力. 对高速场景下相邻前车换道行为进行研究，分别提出双层连续隐马尔可夫模型-贝叶斯生成分类器(CHMM-BGC)，以及基于双向长短时记忆网络(Bi-LSTM)的行为识别模型和意图预测模型. 采用自然驾驶数据集对模型的有效性进行测试验证. 实验分析表明：基于Bi-LSTM的行为识别模型相较于双层CHMM-BGC在平均识别率上提升了11.24%，两种行为识别模型均可在相邻前车换道过程的早期阶段识别换道行为；考虑相邻前车与周围环境车辆的交互作用，可使模型具有预测性，两种意图预测模型均可在车辆换道时刻前预测到驾驶人换道意图. 模型仿真计算时间可满足系统的实时性需求，为本车驾驶人预留出反应时间，为预测周围车辆行驶轨迹研究提供支持.     

基于Cruise-Simulink联合仿真的FCEV能量管理策略研究

采用Cruise与Simulink建立整车联合仿真平台,提出了燃料电池发动机负载均衡和动力蓄电池SOC功率补偿的能量管理策略,并以欧洲NEDC循环工况对燃料电池电动汽车进行仿真研究.结果表明:提出的控制策略可以很好对燃料电池和动力蓄电池进行能量分配,满足整车的动力性要求.     

城市交通计算机通用仿真平台的研究

利用计算机模拟方法来研究城市交通流问题,完成了城市交通通用仿真平台的需求分 析和总体设计.该平台采用层次式结构和插件式结构相结合的系统结构模型,具备了路网构造 和管理、交通控制模拟、交通流运行模拟、数据统计分析、开放式交通方案输入等功能,能满足城市交通运输领域绝大多数用户的需求,在最大限度上满足了完备性和通用性的要求.     

航行训练模拟器陆标定位功能的模拟与实现

结合船舶航行操作训练实际,在视景仿真系统中开发陆标定位功能,介绍潜艇航行训练系统的组成及功能。针对某型船舶所用方位仪对陆标定位功能进行模拟罗经功能设计,基于GDI＋的方式实现罗经的模拟开发。基于实际地形高程数据对地形场景进行建模,并依据电子海图等相关数据对助航标志和地貌特征等进行定位。通过实验比较分析,船舶训练模拟器中的方位定位结果符合真实地形数据,可以满足船员方位定位训练的需求。     

车辆驾驶模拟器道路场景中的交通标示设计

针对虚拟现实技术在驾驶仿真上的应用与设计问题,提出了虚拟视景中交通设施的设计思想.在国家道路设计相关强制性国家标准的基础上,结合虚拟现实技术特征,从汉字的视认性、标志设置、标线设计3个方面对虚拟交通设施模型的设计方法进行了探讨和研究.