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汽车驾驶模拟器在培养驾驶员养成规范的驾驶习惯,以及熟练掌握如起步上路,并线转弯等基本的操作上发挥了很大的作用。然而在实际交通环境中,驾驶员会遇到或是人为或是天气造成的很多影响驾驶安全的情况,并不是掌握了基本的操作就能够安全驾驶。驾驶员没有足够的心理准备,没有对应的处理预案,将无法应对这些突发情况。如果我们能模拟这些危险,包括像十字路口、丁字路口等可能发生交通事故的场景,以及雪天,雨天等自然环境的情景,实现对驾驶员预见性危险场景驾驶的训练,提高驾驶员驾驶的前瞻性和应急处理能力,那么对现实中减少交通事故的发生将会有积极的意义。
本课题基于汽车驾驶模拟器,通过对人、车、路和环境的设计,模拟现实中常见的危险场景,将这些危险场景信息设计得更加接近于现实世界,来实现对驾驶员预见性驾驶的训练。
本文所做的工作为:
(1)在城市交通环境的基础上实现场景中运动物体(车、人)的设计和导入。行人使用MDL骨骼动画表示,用MilkShape3D建模软件设计导出;各种车辆模型、自行车模型使用3D Studio MAX建模设计。为了在程序中使用这些运动物体,本文开发了接口模块,实现对此类物体的外部导入。
(2)基于不同道路的危险场景设计。本文设计了三类危险场景,分直路、丁字路口、十字路口,造成险情的有行人、自行车、车辆,基本涵盖了驾驶过程中可能遇到的情况。讨论了制造险情的运动物体路径的曲线拟合方法,命令链表的控制思路以及主车与静态场景和运动物体的碰撞检测。
(3)天气特效的设计,包括雨天、雪天、雾天、黑夜环境的模拟。用粒子系统和纹理映射的方法实现雨雪天的模拟,用OpenGL的库函数实现雾天和夜间效果。
(4)本文还引入了对交通事故的回放设计。当主车与场景中其他运动物体发生碰撞时,可以通过不同视角对该碰撞事件进行回放。