基于汽车驾驶模拟器的分布式系统及特效渲染研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要汽车驾驶模拟器是用于汽车产品开发、“人一车一环境’’交通特性研究或驾驶培训的一种重要工具。对于驾驶训练模拟器而言，是一种能正确模拟驾驶操作，并能在很大程度上获得与实车驾驶相同感觉的汽车驾驶训练教学设备。汽车驾驶模拟器将计算机三维图形学和虚拟现实等先进技术应用于驾驶训练环境的模拟；使用实车驾驶操纵装置和显示仪表等来模拟驾驶操纵和驾驶室环境，从而提供了逼真的驾驶环境和体验。它与实车训练相比，具有节能、安全、经济、不受时间和气候与场地限制、效率高、周期短等优点。分布式虚拟现实技术应

2、用于汽车驾驶模拟器的架构中，使得训练人员可以随时随地的共享驾驶环境，进行驾驶训练，更增加了驾驶模拟器的灵活性和实用性。本项目是以第一期已完成的湖北省科技攻关计划项目“基于分布式虚拟现实技术的汽车驾驶模拟器的研究与开发”为基础，结合本期项目的实际需求，通过对现有国内外的汽车驾驶模拟器技术进行的信息跟踪和技术解析，来实现功能的扩展和进一步完善。研究内容如下：(1)研究特效渲染的理论及方法一各种真实模拟的特效已经成为模拟器和游戏领域的热点，其改善整体场景质量的优势和作用正成为VR技术发展的新方向之一，针对传统

3、驾驶模拟器真实感不强的特点，研究各种增强性特效，并融合到驾驶模拟器视景系统中，如绚丽的光照效果、生动的水面效果等。(2)研究实时图形绘制和加速技术——视景仿真场景的图形绘制速度直接影响汽车驾驶模拟器的实时交互性，以至影响用户的感受和训练效果。所以，必须采用先进的图形绘制算法对场景进行优化，加速场景绘制，在满足图像质量的视觉要求下，尽可能提高图形绘制速率。(3)研究分布式虚拟环境的关键技术——通信结构、通信协议、通信模型等的选择与虚拟环境系统所面向的应用紧密相关，对系统设计有着至关重要的影响。通过比较，该

4、系统采用对等型的网络模型，以UDP协议进行广播通信，并且借助多线程技术和线程池的线程管理来提高执行效率，使得位于不同位置的用户通过网络可以在同一个虚拟环境进行驾驶训练。关键词：分布式虚拟环境，驾驶模拟器，特效，实时绘制，网络通信武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTDrivillgSimulatorisanimportanttoolthatusedindevelopmentofautomotiveproductsdevelopment．researchingtrafficcharaeteristico

5、f”men-cars-environment'’ordrivingtraining．ItiSalsoadrivingtrainingandteachingequipmentthatCansimulatedrivingoperationscorrectly，andgiveyouthesalnefellingasarealvehicledrivingtoalargeextent．InDrivingSimulator，advancedtechnologiesareappliedtosimulatingdriv

6、ingenvironment，suchas3Dcomputer盯aphiesandvirtualreality；therealdrivingmanipulationanddashboardareusedtOsimulatethedrivingoperationandtheenvironmentindrivingcab，SOthatarealisticdrivingenvironmentandexperienceiSprovided．Comparedwiththel'calvehicletraining，

7、ithassomeadvantageslikeenergysaving，safety，economic，lessrestrictionsoftimeandspaceorweather，highefficiencyandshortercycle，etc．Withthedevelopmentofcomputertechnologyandnetwork，especiallytheextensiveapplicationofinteracttechnology，distribatedvirtualreality

8、technologiescameintoreal．AndwhichthetechnologyWasputintothedesignofthedrivingsimulator，madethetraineescansharethedrivingenvironmentanyplaceandanytimetodotheirtraining，alSOmadethedrivingsimulatormoreflexibilityandpracticali