基于虚拟现实设备的三维驾驶软件及交互接口的研究与实现

【摘要】虚拟驾驶是虚拟现实技术的一个重要应用方面,与虚拟驾驶相关的技术特别是反馈控制系统、虚拟驾驶软件等已经成为国内外研究的热点。3D空间操作与反馈控制系统是计算机科学联合研究院承担的国家863课题,是对虚拟现实技术中计算机反馈控制方面的研究成果,其反馈控制座椅可以对计算机的实时动态信息进行处理和分析并给与准确的反馈,对于虚拟驾驶汽车、坦克等一些特殊训练都有重要作用。本课题正是基于3D空间操作与反馈控制系统对三维虚拟驾驶软件及交互接口的实现进行了研究。由于反馈控制装置的研究成果还不能很好的与现有三维驾驶软件控制信息进行交互,本课题正是解决该问题,为其设计专属模拟驾驶软件,从而提高3D空间操作与反馈控制系统实际应用性,为虚拟现实技术在虚拟驾驶应用方面提供一种新的应用产品,为汽车驾驶提供一个更真实的模拟驾车平台。本论文阐述了通过对国内外相关技术现状的分析最终确定以Unity3D游戏引擎为主,3DMAX模型制作软件和Photoshop图形处理软件为辅助的三维虚拟驾驶软件开发方案,描述了以虚拟驾驶软件内置通信客户端采集输出数据、通信服务器模块接收转化数据并操纵反馈控制装置的控制架构设计方案,并详细分析了基于3DMAX的模型设计过程,Unity3D游戏引擎场景地形制作过程,导入汽车模型创建场景,实现汽车模型物理系统,汽车模型运动状态信息获取与转换,模块之间信息数据通信,设备接口操作等内容。特别是对于Unity3D中汽车模型的物理特性模拟,汽车模型运动状态数据获取方式,运动状态数据与反馈控制装置动作转换及通信,设备操作进行了深入细致的分析和研究,通过物理建模和数学推导使得汽车模型在运行时效果逼真以及控制反馈装置给人驾驶感受更真实。在实现三维驾驶软件及交互接口时,综合考虑了实验室设备环境及3D空间操作与反馈控制装置的现状,以现有物资基础,依据3D软件技术原理的分析,提出基于Unity3D实现三维驾驶软件的可行性,研究过程中对软件进行反复实验,最终得出结论并完成本课题目标。
【作者】郝孟涛；
【导师】刘金刚；
【作者基本信息】首都师范大学，计算机软件与理论，2014，硕士
【关键词】虚拟现实；三维驾驶；反馈控制；Unity3D；

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