电机学多媒体技术论文提纲

论文题目：基于激光点云视景建模与三维音效的驾驶模拟仿真系统开发

摘要：车辆驾驶模拟系统是基于虚拟现实、人机交互技术、计算机接口和多媒体等技术,用于研究人—车—路相互作用关系的闭环仿真系统。它能够准确模拟实车驾驶过程中的驾驶感觉,如视觉,听觉,触觉,体感等,给予驾驶员近似真实的驾驶体验。该系统主要运用于汽车产品数字化设计和性能研究、驾驶行为和心理特征研究,道路交通仿真和驾驶培训等。驾驶模拟仿真系统能够在虚拟的环境中进行测试和实验,所以可在汽车概念和数字化设计阶段借助虚拟道路试验进行设计方案评估,增加研发方案的成熟度,减少研发的成本以及缩短研发周期。此外采用动作捕捉,眼动仪,脑机接口等硬件,可对驾驶员在危急情况下的驾驶行为和心理进行研究分析。本文基于六自由度驾驶模拟仿真系统完成以下工作:1、依据激光点云扫描获取了重庆大学校园轮廓数据,建立了虚拟校园三维模型。搭建了驾驶模拟仿真系统的虚拟驾驶环境,并借助HTC vive虚拟头盔进行了场景显示。2、介绍了DirectX接口中的重要组件DirectSound,分析了三维音效的仿真原理,并搭建了车辆驾驶模拟多通道的三维音效仿真系统。3、采用MIT的HRTF数据库,通过matlab编程完成了三维虚拟声源定位以及准“标准虚拟环绕声”,借助耳机实现了三维环绕音效的重放。4、使用NI PXI实时机和Carsim软件搭建了驾驶模拟仿真系统车辆动力学实时解算模型,完成了各个性能参数的设定。依据激光点云数据完成了重庆大学校园主干道虚拟道路重建。5、以实验室已搭建的运动控制系统为基础,采用LabVIEW编写了运动控制算法,使用PCI-1285运动控制卡实现了对6个松下伺服电机的联合控制。基于驾驶模拟仿真系统,通过以上研究工作的展开,基本完成了视景系统和三维音效系统的构建,并进行了系统的性能仿真实验。

关键词：驾驶模拟仿真;点云建模;虚拟现实;DirectSound

学科专业：工程硕士（车辆工程）（专业学位）

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

2 驾驶模拟仿真系统构成及原理

2.1 驾驶模拟仿真系统构成

2.2 驾驶模拟仿真工作原理

2.3 驾驶模拟仿真各个功能子系统

2.3.1 驾驶操作系统

2.3.2 车辆动力学模型系统

2.3.3 视景仿真系统

2.3.4 三维音效系统

2.3.5 体感运动模拟系统

2.4 本章小结

3 基于激光点云建模的虚拟现实视景系统研发

3.1 视景系统开发环境介绍

3.1.1 Geomagic点云处理软件

3.1.2 3ds Max三维建模软件

3.1.3 Unity 3d虚拟现实引擎

3.1.4 HTC vive虚拟头盔显示

3.2 激光点云数据处理与建模

3.2.1 点云数据预处理

3.2.2 场景模型搭建

3.2.3 场景模型贴图

3.3 虚拟现实驾驶仿真环境的搭建

3.3.1 重庆大学虚拟校园开发

3.3.2 视景环境特效设计

3.4 本章小结

4 驾驶模拟仿真系统三维音效的研发

4.1 基于DirectSound的三维音效

4.1.1 DirectSound简介

4.1.2 三维音效系统的原理

4.1.3 编程环境配置

4.2 基于C＋＋三维音效的研发

4.2.1 DirectSound主要对象介绍

4.2.2 三维音效的实现

4.2.3 TCP通讯

4.3 基于HRTF三维音效的研发

4.3.1 音频定位的理论

4.3.2 MIT的HRTF数据库

4.3.3 基于HRTF的虚拟声源定位实现

4.3.4 动态的三维虚拟音频定位实现

4.4 本章小结

5 基于虚拟现实的驾驶模拟仿真实验

5.1 驾驶模拟仿真系统搭建

5.2 车辆动力学与视景实时仿真实验

5.2.1 驾驶员操作输入

5.2.2 驾驶环境道路重构

5.2.3 车辆动力学解算

5.2.4 视景系统仿真实验

5.3 三维音效仿真实验

5.4 六自由度运动模拟平台及控制

5.4.1 六自由度运动平台

5.4.2 六自由度运动平台的运动控制

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献