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．     

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．     

基于OpenGVS的分布式虚拟汽车驾驶视景系统设计与实现

针对汽车虚拟驾驶模拟器视景系统对“沉浸感”、“交互感”的要求，设计了分布式虚拟汽车驾驶视景系统，以Multi Gen Creator为建模软件，OpenGVS为开发平台，解决了分布式实时网络结构、视景模型区域分割、三维图形模型导入、视点动态控制、碰撞检测等关键技术问题．实验结果表明：所开发的视景系统能够满足分布式虚拟驾驶模拟系统视景对真实性、实时性和交互性的要求，增强了驾驶视景仿真的沉浸感和交互感．     

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。     

具有滚动轴承座松动故障转子系统的分叉和混沌

以转子动力学、Hertz理论和非线性动力学理论为基础，针对一端轴承座松动的滚动轴承——转子系统的具体特点，建立了系统的动力学方程。通过数值仿真研究了转子系统在转速变化和松动间隙扩展时显示的周期分叉、拟周期和混沌运动等复杂动力学现象及其变化规律，得出了有价值的结论，可为该类故障的诊断提供参考。     

联合动力学与运动学的汽车状态估计

为了准确估计汽车的横向速度,利用七自由度汽车动力学模型、汽车运动学方程和Duoff非线性轮胎模型,建立包含噪声统计特性的汽车离散化动力学和运动学方程,提出2种方程联合的汽车状态联合估计算法。基于球面单形径向容积卡尔曼滤波(spherical simplex-radial cubature kalman filter,SSRCKF)和汽车动力学方程估计汽车的纵向速度和横向速度,以该纵向速度为量测输入,用容积卡尔曼滤波(cubature kalman filter,CKF)和运动学方程更精确地估计汽车的横向速度。利用CarSim及MATLAB/Simulink建立估计算法模型,并验证联合估计算法的有效性。该联合估计算法在双移线工况中横向速度的估计精度较SSRCKF提高了4.73%。     

基于Matlab的机械手运动学分析与仿真

在Solidworks中对上下料机械手进行三维建模,运用Craig版本的D-H法来描述机器人的连杆参数和关节变量,运用代数法求解出其运动学方程,在Marlab Robotics Toolbox中运用Link函数对其建模,并对其进行正向和逆向运动学仿真,从而验证数学方程的正确性。选取一小段路径对其进行轨迹规划,得出机械手末端执行器的空间轨迹以及各关节连续平稳的位移、速度和加速度曲线,延长了机器人的使用寿命,为机械手后期的动力学分析和控制研究提供了一定的理论基础。     

公路仿真系统设计与实现

对公路的特点和设计评价手段进行了分析，提出了建立公路仿真系统，对设计方案和设计指标进行评价的思路．分析了公路仿真系统的特点，建立了基于Multi—Agent的仿真系统框架，将仿真主体划分为反应Agent，合作Agent，界面Agent3类，分析了各Agent的结构特征．建立了多刚体汽车动力学模型、基于约束Delaunay三角网的公路视景模型、基于预瞄理论的驾驶员模型，并对仿真结果进行了初步的实验验证．     

尾抛式救生艇两种释放过程的建模与分析

为提高船舶救生模拟训练系统中自由降落式救生艇运动仿真的精度,首先分析了救生艇两种释放方式的运动过程,将救生艇自由降落过程分为下滑、旋转、自由下落、入水这4个阶段,并对每个阶段进行受力分析,建立运动方程。根据动量理论和切片理论计算救生艇入水时所受砰击力,利用插值计算方法对救生艇横截面半宽和其入水时的附加质量进行计算,利用Kane方程为吊放救生艇的过程建立运动学方程。最终将数学模型应用到船舶救生模拟训练系统中,该模型能够满足系统需求,提高了仿真的逼真度。     

驾驶模拟器现状及应用研究

通过对驾驶模拟器的种类和典型的结构组成进行回顾分析,并对驾驶模拟器在研究道路交通、驾驶行为、道路环境设计、汽车工程等方面的不可替代的优势进行深入的阐述,将对驾驶模拟器的推广应用产生重要的影响。