畢業(yè)設(shè)計(jì)虛擬駕駛模擬系統(tǒng)操控系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)(參考版)
2024-08-08 07:19本頁面
【正文】 基于實(shí)車的虛擬駕駛系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方法 上海理工大學(xué) 虛擬制造技術(shù)研究院 華東交通大學(xué)學(xué)報(bào) 2009,12（26）：6973[13] 劉慶華1，秦文虎2，林國(guó)余2， 1江蘇科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院 2東南大學(xué) 儀器科學(xué)與工程學(xué)院 《測(cè)控技術(shù)》 2009,7（28）：4655[14]井上薰1,伊藤裕子1,池田由美1,敦子Tanimura1,鈴木啟介2,高橋義行3,鈴木忠志4,Madoka藤5,正弘Tsuchijima6和隆Komeda7 Trial Usage of Rehabilitation System: Simple DrivingSimulator for the Driving Skill Evaluation of People withCerebrovascular Disease: CVD 1東京都立大學(xué),2為老年人的衛(wèi)生保健設(shè)施提供長(zhǎng)期護(hù)理,3日本東京大學(xué)合作研究中心,4東京泰欣醫(yī)院,5丹波市Aogaki診所,6名古屋市康復(fù)及體育中心,7芝浦工業(yè)大學(xué) ICCHP 2006, LNCS 4061, pp. 943 – 949, 2006[15]馬克Herrlich1,羅納德邁耶1,萊納馬六甲1,和赫爾穆特埃克2 Development of a Virtual Electric Wheelchair –Simulation and Assessment of Physical FidelityUsing the Unreal Engine 3 1數(shù)碼媒體集團(tuán)移行區(qū)，不來梅大學(xué)2研究所技術(shù)和殘疾Evangelische（FTB）基金會(huì)Volmarstein ICEC 2010, LNCS 6243, pp. 286–293, 2010。 [1] 賈連興,韓世剛,汪 ,9（20）：49074909[2] 滕貽健,柴山,荊旭, Inv 2009,6（29）：323325[3] 王玉增,顧英妮，,9（18）：24772479[4] 張吉穩(wěn)，何漢武,10(21):234237[5] 蔡忠法 ，劉大健，章安元. ,6(14):771774[6] 王月姣,[J].中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù) 2010，14(35):64796482[7] 魏明,博士研究生。虛擬駕駛訓(xùn)練所需的系統(tǒng)軟件要求更加專業(yè)的操控設(shè)計(jì)，它不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的運(yùn)行功能，還要能夠在碰到障礙物時(shí)出現(xiàn)如現(xiàn)實(shí)中一般的損壞還有其它的一些要求，這需要更加高深的學(xué)識(shí)。下列為設(shè)計(jì)的虛擬場(chǎng)景中的運(yùn)行效果圖。4）操控子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 虛擬駕駛系統(tǒng)的操作通過操控系統(tǒng)來完成，操作的介質(zhì)可以是游戲方向盤也可以使用個(gè)人PC機(jī)上特定控制鍵。2）視景子系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的物體建筑來模擬虛擬場(chǎng)景，通過體視變換和投影變換矩陣借由虛擬攝像機(jī)形成視鏡子系統(tǒng)。在此前提下，本論文主要研究了虛擬駕駛系統(tǒng)中的操控模塊。4 總結(jié)與展望隨著科技的飛速發(fā)展，虛擬駕駛也日漸進(jìn)入人們的實(shí)現(xiàn)。1）一點(diǎn)透視變換矩陣為（Zn代表攝像機(jī)與投影平面之間的距離）：2）平移矩陣為（通過在z方向平移Zn，將投影平面的中心平移到原點(diǎn)）：3）縮放矩陣為（把視棱臺(tái)縮放為立方體）：其中：則透視投影變換的矩陣Tp為；最屏幕上形成的左右后視鏡即在變換過程中提到左右攝像機(jī)（），左 體視變換幾何參右眼的距離為2L。圖中設(shè)立方體的x和y方向的邊界值[1，1]，在Z方向中，對(duì)應(yīng)于前平面是0，對(duì)應(yīng)于后平面是1。1)正交變換 視坐標(biāo)系2)平移變換視變換矩陣Tv為：要想三位實(shí)體在屏幕上顯示還需經(jīng)過投影變換才能完成。U=(V N)/|| V N||上述參數(shù)確定后，以Peye為坐標(biāo)原點(diǎn)，U、V、N分別代表三個(gè)坐標(biāo)軸。觀察坐標(biāo)系的N軸正向就是此視線的方向，N(nx,ny,nz) 為N軸的單位矢量。確定攝像機(jī)需要三個(gè)指標(biāo)：1)攝像機(jī)的位置 用點(diǎn)Peye（Peyex，Peyey，Peyez）表示。世界坐標(biāo)系中的變換包括平移、旋轉(zhuǎn)以及縮放變換。則在虛擬駕駛系統(tǒng)中攝像機(jī)所觀察到得景象就是屏幕上顯示的內(nèi)容。虛擬場(chǎng)景中的立體感可以通過體視變換來實(shí)現(xiàn)。每個(gè)人都有兩只眼睛，而兩只眼睛所觀察到的景象是有一定差異的，所以人的大腦才會(huì)有立體影響的感受。“人類與外界的交流過程中，靠視覺收集到的信息占總信息量的80％，而立體視覺溝通更具有魅力，立體視覺的實(shí)現(xiàn)是虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù)之一”[5152]。因?yàn)樽蠛笠曠R與虛擬像機(jī)的觀察方向不同，所以它們用到的變換矩陣必須增加一個(gè)繞向上方的180176。 通過攝像機(jī)代表后視鏡，攝像機(jī)觀察到的景象反映到左右兩個(gè)視鏡上，分別代表左眼和右眼，假設(shè)人眼到左后視鏡的位置為S，人眼到右后視鏡的位置為R，繞攝像機(jī)上方向旋轉(zhuǎn)180度的變換矩陣為T。通過后視鏡技術(shù)來對(duì)汽車后視鏡功能進(jìn)行模擬，視鏡可以通過窗口來顯示?，F(xiàn)實(shí)車輛行駛過程中當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎、倒車時(shí)都要觀察一下后方是否有車輛或行人以防發(fā)生車禍，在駕駛訓(xùn)練中后視鏡的功能也是不能缺少的，熟練地運(yùn)用后視鏡功能可以更放心的駕駛車輛。 2)其次，調(diào)用CVehicle中的DXUTFindDXSDKMediaFleCch(sPath, MAX_PATH,StrFileName)函數(shù)尋找聲音文件存放的路徑，用StrFileName返回得到路徑文件。虛擬駕駛系統(tǒng)通過CSoundManager這個(gè)類來制造虛擬環(huán)境中需要的各種聲音，制作過程也相對(duì)容易一些。這些都需要音響系統(tǒng)對(duì)車倆行駛過程中的各種聲音進(jìn)行模擬。，對(duì)于自左而來的發(fā)聲物體和自右而來的發(fā)生物體音量變化方式。模擬在駕駛模擬軟件中也是十分重要的過程，模擬聲音效果可以制造更加逼真形象的虛擬環(huán)境。虛擬駕駛系統(tǒng)不僅僅能夠操控就行的，要想要達(dá)到如在現(xiàn)實(shí)中一般的效果，還必須加入一些外界因素如聲音效果。通過這個(gè)類來說明和操控車輛的運(yùn)行，駕駛員能夠在虛擬駕駛系統(tǒng)進(jìn)行方向盤、離合器踏板、油門踏板、腳剎踏板、手剎車、檔位、發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火開關(guān)等操作設(shè)備進(jìn)行模擬操作。通過類CDinput確定方向盤控制車輛的方式。使用DirectInput對(duì)象作為方向盤，程序接收方向盤傳來的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互，這樣方向盤就可以操控虛擬車輛。從經(jīng)濟(jì)高效方面考慮，虛擬車倆的控制裝置可以選擇個(gè)人PC機(jī)的鍵盤，也可由游戲方向盤來代替。虛擬車倆想要能在虛擬環(huán)境中運(yùn)行必須要有指令信息輸入才能運(yùn)行，這里的指令輸入即操作虛擬車倆的指令，這需要操控系統(tǒng)來完成。如果僅僅改變場(chǎng)景中車輛位置的變化，運(yùn)動(dòng)感顯得不夠真實(shí)。設(shè)定好虛擬的車輛運(yùn)動(dòng)模型就決定了車倆在虛擬環(huán)境中運(yùn)行的規(guī)律，車輛運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是通過具體的變換來完成，同樣虛擬駕駛系統(tǒng)中的動(dòng)畫設(shè)計(jì)和動(dòng)畫顯示也是通過變換來完成的，變換所用矩陣來自Direct3D，各坐標(biāo)系之間的變換就是靠矩陣來實(shí)現(xiàn)的，如車輛位置的改變靠平移變換實(shí)現(xiàn)。當(dāng)減速時(shí)原理是相通的加速度不斷變小反饋到車輛速度上使得車倆運(yùn)行速度越來越低，不同的地方是速度的方向和車輛的朝向之間的關(guān)系，當(dāng)車倆前進(jìn)時(shí)車輛的行駛方向和車輛的朝向一致，當(dāng)?shù)管嚂r(shí)車
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