基于unity3d的汽车模拟与仿真开题报告

全文总字数：2335字

1. 研究目的与意义

unity3d软件的模块化建模的思想，可以将汽车划分成几部分分别建模，设置相应的动力学参数，从而可以提高建模的精度与准确性，在导入到驾驶模拟器的同时，可以给人以更真实的驾驶体验，增加了汽车试验的准确性与严谨性。

同时基于unity3d对汽车运行状态进行模拟与仿真，能够使汽车方面的试验可以在原来的单一实车实验基础上增加驾驶模拟器实验，使受实验条件限制的实车实验如汽车急加速实验、高速制动实验、操纵稳定性实验可通过驾驶模拟器进行试验，同时增强了实验的安全性。

驾驶模拟器汽车试验是对原有的单一实车试验教学体系的改革，同时利用驾驶模拟器实验教学平台可为学生提供一个探索性实验平台，提升学生创新实践能力。

2. 国内外研究现状分析

在国外：汽车驾驶模拟器的研究开发较早,汽车驾驶模拟器作为培训工具在发达国家早已普遍运用,日本政府在年就以正式法律规定,汽车驾驶学校必须装备汽车驾驶模拟器。美国在上一世纪年代中期就有多所汽车驾驶学校装备了汽车驾驶模拟训练器,大多数欧洲国家也相继制定了使用汽车驾驶训练模拟器的法规。那时,国外开发的汽车驾驶模拟器主要为静态训练型,可分为主动式和被动式。比较早的如捷克的点光源平板投影式汽车驾驶模拟器,应用比较广泛的是日本新泻通讯机株式会社开发的NT-491系列和多轮公司的L-300型汽车驾驶模拟器。20世纪80年代以后,利用开发型模拟器进行人一车一环境系统的主动安全性分析,改善汽车运动性能,已成为提高安全性的主要研究方向之一。德国、瑞典、日本、美国的各大汽车厂都分别建立了开发型汽车驾驶模拟器。最具代表性、规模最大、模拟效果最逼真的开发型汽车驾驶模拟器是德国奔驰公司于1985年建成的6自由度汽车驾驶模拟器。1991年,日本马自达公司兴建了跑车型开发驾驶模拟器。1993年,美国依阿华车辆中心启用1300万美元来开发汽车驾驶模拟系统,1996年又进一步增加投资3000万美元由TRW公司进行改进,作为研究高速公路及车辆系统的国家研究基地的一部分,这是目前世界上最昂贵的汽车模拟驾驶器,称之为国家先进汽车驾驶模拟器（NDAS）。1995年,日本汽车研究所(JARI)也建成了带有立体感模拟系统的驾驶模拟器。到今天,德国、瑞典、日本、美国的各大汽车厂家和研究室都相应更新了自己的开发型驾驶模拟器,不断完善车辆的动力学模型,运动系统都可模拟六个自由度的运动情况,视景系统采用计算机成像系统(CIG),可以提供逼真的车辆环境。奔驰公司的大型驾驶模拟器 Fig 3 Large driving simulator of Benz

在国内：在驾驶模拟器方面的研究起步较晚,经历了一个从引进国外产品到自行研制的较漫长的发展过程。最早是引进捷克的点光源平板投影式模拟器,景物盘上的道路是用笔描绘而成的平面景象,无坡道接着引进美国的放电影被动式驾驶模拟器,一个控制台控制20个驾驶舱。到20世纪70年代,我国才有了自主研制的点光源、转盘机电式汽车驾驶模拟器。但与国际先进水平相比,有较大的差距。20世纪80年代以后,汽车驾驶模拟器才在我国发展较快,许多科研单位都积极地开展研究工作,并有了一些初期的产品,其中,北京航空航天大学研制的MCGI-9410T计算机成像系统、航空精密机械研究所研制的汽车驾驶训练模拟系统较为有代表性。国家重点实验室在1996年吉林工业大学成立投入研究关于汽车动态模拟方向领域，其建设出型的驾驶模拟器属于世界第二大基地[8]。现阶段,随着汽车持有量急剧增加,我国自行研制的训练型主动式汽车驾驶模拟器技术已日趋成熟并进入商品化阶段开发型汽车驾驶模拟器也有了长足发展,但与国际先进水平相比,仍有一定差距。总的来说,国内外己经有很多单位机构正在从事汽车模拟驾驶器的研究与开发的工作,也取得很好成果,但也还存在许多问题[9]: 1)国外重视硬件开发,生成的视景数据太大,导致对硬件要求提高,模拟器的价格昂贵；2)国内开发技术含量较低,户、汽车视景与虚拟驾驶的整合性较差,缺乏沉浸感；3）对于大范围的场景,景物的数据量大,生成的视景与操纵动作脱节、滞后,没有很好的实时性；4）大多数模拟器没有开发基于交互式的视景,或者仅适用于特定的控制设备,交互性方面存在缺陷；5）没有建立一个可供异地多用户同时参与的分布式虚拟环境,使得位于不同物理位置的多台计算机及其用户,可以不受各自的时空限制,在一个共享虚拟环境中,实时交互、协同工作等等。 总之,至今还没有一种真正意义上的大众化、效果好、容易普及的汽车驾驶模拟器产品。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.巩固汽车理论动力学知识，建立动力学引擎。

2.学习c#语言，掌握unity3d的使用。

4. 研究创新点

使用unity3d软件对汽车进行模块化建模，提高建模的仿真度与真实度，从而使模拟器更加趋向于真实驾驶，增加教学研究的严谨性。