虚拟驾驶半物理仿真平台研究

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1、分类号：TP31910710-2015225067专业硕士学位论文虚拟驾驶半物理仿真平台研究刘旭导师姓名职称王国庆教授申请学位类别硕士学位学科专业名称机械工程论文提交日期2018年4月19日论文答辩日期2018年5月22日学位授予单位长安大学IStudyonthehardware-in-loopsimulationplatformofvirtualdrivingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuXuSupervisor：Prof.GuoqingWangC

2、hang’anUniversity,Xi’an,ChinaIIIII摘要虚拟驾驶仿真平台在驾驶员培训、人机工程研究、车辆产品开发等领域有着广泛的应用，针对传统虚拟驾驶平台有硬件设施成本较高、交互性较差、仿真车辆类型单一、通用性低等问题，本文设计了一种虚拟驾驶半物理仿真平台，在传统的虚拟驾驶平台基础上，加入半物理仿真技术，同时设计了车辆和行人的智能化驱动算法，使得平台可以更好的模拟实际车辆的行驶过程。本文主要完成如下工作：（1）提出并设计了将虚拟现实技术和半物理仿真技术相结合的平台架构，降低了传统虚拟驾驶平台的开发成本，为虚拟驾驶

3、平台研发低成本化、简单化提供了新思路。（2）重点设计并完成了虚拟场景的搭建。该场景在参考现实世界中建筑、道路、植被等景物的基础上，同时加入交通信号灯系统、路灯系统、二十四小时时间变化系统、雨雪雾天气系统，大大增加了本平台的真实性。（3）分析并完成了车辆动力学模型的建模。建立了三种车辆基础动力学模型，即驱动动力学模型、制动动力学模型和转向动力学模型。模拟出了较为真实的车辆运动，同时可以根据用户需求更改车辆属性，使得本平台具有可拓展性。（4）设计了车辆和行人的智能化驱动算法。智能化驱动算法实现了车辆可自主寻路、自主超车、自主识别交通

4、信号灯的功能，行人自由行走并根据交通信号灯穿越人行横道线功能，使得本平台更加智能化。经过各部分的单元测试以及集成测试，所设计的虚拟驾驶半物理仿真平台运行正常，并能实现预期功能，结果证明了本平台的整体方案是正确可行的，为虚拟驾驶平台的后续研究提供了较好的支撑。关键词：虚拟驾驶平台，半物理仿真，驾驶场景，车辆动力学仿真IVAbstractThesimulationplatformofvirtualdrivinghasawiderangeofapplicationsindrivertraining,ergonomicsdesignre

5、search,vehicleproductdevelopmentandotherfields.Buttherearesomeproblemsinthetraditionalvirtualdrivingplatform,suchashighhardwarecosts,poorinteraction,singletypeofvehiclesimulation,lowversatility,etc.Thisthesisshowshowtodesignahardware-in-loopsimulationplatformofvirtua

6、ldriving.Basingonthetraditionalvirtualdrivingplatform,hardware-in-loopsimulationsystemisadded.Atthesametime,thisthesisalsodesignsintelligentdrivingalgorithmsforvehiclesandpedestrianssothattheplatformcanbettersimulatetheactualprocessofdriving.Thisarticlemainlycomplete

7、dthefollowingwork.(1)Thisthesisproposesanddesignsanewplatformframeworkcombiningvirtualrealitytechnologyandhardware-in-loopsimulationtechnology.Thisframeworkreducesthedevelopmentcostofthetraditionalvirtualdrivingplatformandprovidesnewideasforthedevelopmentoflow-costan

8、dsimplevirtualdrivingplatform.(2)Thisthesisfocusesondesigningandcompletingtheconstructionofvirtualscenes.Thesettingofsceneisbasedon