劉成

【摘要】 系統(tǒng)以vrp SDK作為二次開發(fā)平臺，同力反饋方向盤結(jié)合，在場景中設(shè)置了不同地形的不同行駛參數(shù)，并且對車輛的物理系統(tǒng)進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)較為穩(wěn)定，比較接近真實(shí)駕駛的情況。

【關(guān)鍵詞】 虛擬駕駛 力反饋方向盤 物理系統(tǒng)

一、引言

近年來，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的飛躍發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)和人機(jī)交互技術(shù)用于模擬駕駛也越來越受人關(guān)注，此項(xiàng)技術(shù)相對于實(shí)車操作成本較低用于駕校模擬練習(xí)駕駛也是越來越廣泛。在本文中，結(jié)合四川師范大學(xué)成龍校區(qū)的校園虛擬場景駕駛漫游，進(jìn)行虛擬駕駛技術(shù)的研究。

二、虛擬駕駛場景構(gòu)建

首先是校園虛擬現(xiàn)實(shí)場景的構(gòu)建，分為以下幾步：

1、建模和場景的優(yōu)化，首先是一個模型單位的統(tǒng)一，這樣才能保證場景的流暢度，而且后期不會出現(xiàn)問題，大型場景多用簡模。本虛擬駕駛系統(tǒng)是基于VRP開發(fā)的，所以建模的工具選用3DS MAX.選擇建四川師范大學(xué)成龍校區(qū)這個大場景是因?yàn)檎麄€校區(qū)地形不完全平整，有草地、上坡、下坡等不同的地形，正好適合虛擬駕駛中不同地形的加速度和剎車系統(tǒng)以及摩擦力等等物理系統(tǒng)的模擬。再加上大量建筑和草地、樹木等面數(shù)較多的模型，所以在建模的前期就要考慮模型的優(yōu)化。

2、貼圖的使用，為了系統(tǒng)的運(yùn)行流暢，在保證烘焙后的貼圖不失真的情況下，考慮某些相同的墻面和建筑面以及樹木和草地可以共用貼圖，這樣可以節(jié)省很多GPU計(jì)算資源。從而保證了后面加入汽車物理引擎后系統(tǒng)運(yùn)行的流暢和穩(wěn)定。

三、虛擬駕駛車輛物理引擎的研究

3.1物理引擎中碰撞檢測技術(shù)

在虛擬駕駛系統(tǒng)中，車輛在運(yùn)動中是一個實(shí)時(shí)的狀態(tài)的剛體，對于地面、周邊的物體、建筑都有可能產(chǎn)生碰撞，所以就要有一個實(shí)時(shí)檢測碰撞的計(jì)算過程，以保證虛擬駕駛的仿真性。而且在本系統(tǒng)中為了讓使用者有更加真實(shí)的駕駛感，整個場景設(shè)計(jì)了不同的地形，如：平路、坡道、高低不平的路面，坑道。不同的地形有不同的摩擦力和碰撞感受，這一部分會在下面車輛對地形的檢測中講到。

系統(tǒng)中碰撞檢測的部分關(guān)鍵代碼：

剛體碰撞檢測：

aabb_check， vehicle， 800/600/500， 400/700/300

剛體角速度檢測：

rigid_velocity_test， vehicle， 5

地形阻尼設(shè)置：

set_damping， Terrain， 0， 0.7

3.2車輛對地形的檢測

在本系統(tǒng)中的四川師范大學(xué)成龍校區(qū)場景地形較為豐富，各種類型的地形都有，所以在設(shè)計(jì)中，不同的地形的阻尼系數(shù)、碰撞的檢測數(shù)據(jù)也是不一樣的。如上坡就要計(jì)算汽車的重力加速度減去輪胎摩擦地面產(chǎn)生的加速度。在草地上行走的阻尼設(shè)置和平地相比也有區(qū)別，這個阻尼大小就要根據(jù)模擬真實(shí)汽車的環(huán)境來進(jìn)行計(jì)算，并且反映到場景中，對不同的地形就要有不同的設(shè)置。

草地的力場設(shè)置代碼：

set_forcefield_parm， grass， 3， 60/0/50

草地力場綁定汽車代碼：

forcefield_bind， vehicle， grass

3.3力反饋方向盤與VRP系統(tǒng)接口開發(fā)

本模擬駕駛系統(tǒng)除了VRP軟件開發(fā)平臺，硬件有還有圖形工作站、力反饋方向盤（套）、音響這三塊。力反饋方向盤通過VRP系統(tǒng)SDK二次開發(fā)平臺留出的接口進(jìn)行操作。在vrp SDK預(yù)留的接口中，將虛擬駕駛信號輸入功能模塊里面，從而通過外設(shè)方向盤、油門、剎車、檔位來控制虛擬場景中車輛的運(yùn)動狀態(tài)。中這里給出部分代碼

方向盤剎車踏板制動代碼：

vehicle_brake， vehicle

方向盤轉(zhuǎn)向角關(guān)鍵代碼：

vehicle_steer_set， vehicle， 30

軟件操作界面：

結(jié)語：系統(tǒng)以VRP虛擬現(xiàn)實(shí)平臺和力反饋方向盤（套）作為開發(fā)工具，以四川師大成龍校區(qū)場景作為虛擬駕駛環(huán)境，盡量還原真實(shí)的駕駛場景。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 尹念東.汽車駕駛模擬器研究現(xiàn)狀與技術(shù)關(guān)鍵團(tuán).湖北汽車丁業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)2002，16（4）：7一10.

[2] 陳濤，袁東，吳衡等.頭盔顯示/瞄準(zhǔn)系統(tǒng)仿真技術(shù)研究陰.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2008，20（8）：2014一2017.