虚拟驾驶平台结构设计的研究及应用(3)

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训练型虚拟驾驶系统主要用于人们汽车驾驶训练，它能够模拟行驶过程中的环境、体感，并进行驾驶操控训练。和开发型虚拟驾驶系统相比，训练型虚拟驾驶系统功能简单，价格便宜。根据虚拟驾驶环境的生成方式不同，训练型虚拟驾驶系统又分为主动和被动型两种。随着科技的进步，计算机性能的提高，开发工具的更新，被动型虚拟驾驶系统已逐渐被主动型虚拟驾驶系统替代。早期的虚拟驾驶系统多为被动型，视景系统多以电影或录像形式重现道路环境，驾驶员随着电影或录像的画面中呈现的道路场景、车辆情况的改变来操作控制面板。这种虚拟驾驶系统存在一个缺陷，即驾驶员一旦动作失误，就一直跟不上画面的变化，动作无法及时纠正，缺乏“沉浸”感。主动型虚拟驾驶系统利用高性能的计算机、三维图形技术生成交通场景。随着计算机技术和图形学的迅速发展，汽车虚拟驾驶系统的视景系统一般采用计算机实时生成技术(称为CIG视景系统)，根据汽车当前的状态实时生成三维场景，并能根据操作规则和交通规则智能报错，使受训者有身临其境的感觉。

2.3 虚拟驾驶系统的特点

虚拟驾驶系统在进行驾驶训练模拟、车辆研究和设计开发方面具有如下优点：【5】

1.安全性高——使用虚拟驾驶系统可以进行高速行驶和极限行驶，并且危险性低，安全性实验也可毫无风险地进行，这在真车实验中是很难实现的。

2.再现性好——由于各种内在条件和外在因素的限制，真车实验的再现性较差，而虚拟驾驶系统则可以方便地进行相关数据的采集、车辆模型的选择以及模拟环境的设定。

3.经济性高——与真车实验相比，虚拟驾驶系统可利用计算机语言在软件环境中更加便利地设定各种实验条件和实验参数，创造出多种综合实验条件，节约实验成本。

2.4 虚拟驾驶核心技术

虚拟驾驶系统是基于VR技术的一个新的研究热点。虚拟现实技术应用于汽车驾驶仿真系统中，就是通过计算机实时产生汽车行驶过程中的虚拟视景、音响效果，使驾驶员沉浸到虚拟驾驶环境中，并有实车驾驶的感觉。驾驶员根据虚拟驾驶环境提供的视觉、听觉、触觉等感受，构想其驾驶动作，操纵模拟驾驶舱中的操纵机构。计算机根据驾驶员的操作状态，实时地改变汽车在虚拟环境中的状态。这一过程不断循环往复，使驾驶员和虚拟环境之间进行交互作用，这就达到了训练驾驶员虚拟驾驶的目的，从而使驾驶员学习到现实世界中的驾车技巧。

1、三维图像即时生成技术

虚拟现实技术不仅可以模拟各种道路环境，例如各类桥梁、建筑、隧道、河流、植被绿化等，还能模拟各种天气环境，例如早晨、下午、傍晚、下雨、大雾、下雪等。另外，虚拟现实技术特有的高清画质渲染技术，也使三维汽车设计成为可能，这一技术使得三维汽车模型具有非常逼真的外观。

2、汽车动力学仿真技术

作为汽车运动仿真系统中最核心的环节，汽车动力学仿真技术是模拟驾驶系统中最为关键的部分。汽车动力学仿真技术可以模拟逼真的刚体动力学特性。在碰撞、摩擦、受力的运动模拟中，不同的动力学属性能得到不同的运动效果。

3、六自由度运动平台

六自由度运动平台有六支油缸，它由上、下六只万向铰链和上、下两个平台组成。借助六只油缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动状态。六自由度平台是飞行及航海等领域操作模拟系统的重要组成部分，可由数字计算机实时控制提供俯仰源`自*优尔?文+论^文`网[www.youerw.com、偏航、滚转、升降、纵向和横向平移的六自由度瞬时运动仿真平台。