基于TORCS平台的虚拟车辆仿真系统开发.pdf

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1、·控制策略研究·何宁赵治国朱阳基于TORCS平台的虚拟车辆仿真系统开发37基于TORCS平台的虚拟车辆仿真系统开发何宁，赵治国，朱阳(同济大学汽车学院，上海201804)摘要：基于TORCS平台，采用虚拟开发模式，进行了虚拟样车的开发。考虑所控制车辆的运动学特性并根据车辆调度策略和控制算法，进行了虚拟仿真，结果表明所开发的虚拟车辆仿真系统有效地提高了样车开发效率并降低了成本。关键词：虚拟现实技术；TORCS平台；虚拟车辆仿真系统中图分类号：U463．331文献标识码：A文章编号：1672—1616{2010)15—0037

2、一O5传统的车辆开发主要分为道路基本设施的布拟车辆仿真系统就可以在开发初期绕开繁复的真车置、样车设计及控制算法，通过实车调试再进行相应硬件系统，便于将设计者的想法(如控制算法)编写的修改，如此循环。这种模式具有成本高、开发周期在TORCS相应的自动驾驶机器人程序模块中，同时长以及对底层硬件设备可靠性高度依赖等缺陷，且还可以从中获得仿真结果及相关的测量数据(如控很容易使设计师们将注意力集中在细节方面而忽略制精度、灵敏度、乘坐舒适性)。了整体性能。如果换一种思路，如采用虚拟开发模式l_1-2]，先进行虚拟仿真，得到优化的车辆调

3、度策略1TORCS仿真平台简介和控制算法，同时考虑所控制车辆的运动学特征，再1．1TORCS仿真平台特点进行实车开发，这样将大大提高效率并降低成本，还TORCS(TheOpenRacingCarSimulator)是一可以以较低的代价摸索别人的设计思路，在仿制中款高度移植的仿真驾驶游戏，其基本架构如图1所提升自身的技术水平。而基于TORCS平台建立虚示。图1TORCS平台的基本构架ToRCS通常被用来当作普通的游戏，而把AI赛环节到冠军赛都有不同的比赛类型可供选择。racing当作一个研发的平台。在平台支持的情况在分屏模式

4、下最多4个玩家参与比赛。TORCS的下可以使用手柄和转盘来掌舵。其图形有灯光、烟主要特点如下：(1)它的内部已经集成了各种各样雾、刹车板等，同时也能模拟出物理破坏模型，如撞精确和逼真的车辆动力学模型及赛道，十分合理和车、爆胎、车胎的软硬、空气动力学等。从简单的联逼真，一般仿真系统只是基于运动学仿真，不涉及收稿日期：2010—03—15作者简介：何宁(1986一)，男，陕西礼泉人，同济大学硕士研究生，主要研究方向为双离合器变速箱建模、控制策略及换挡。2010年8月中国制造业信息化第39卷第15期高级的动力学系统，而车辆控制必

5、须考虑动力学，车辆仿真系统沉浸感的关键因素。仿真场景的3D否则没有实际意义。(2)它是一个开源的软件，可实时图像系统利用计算机的实时图像生成技术，生以通过Microsoftvisualstudio6．0来进行软件的编成驾驶员在驾驶车辆时所看到的三维虚拟场译与修改，改成满足需要的模型和仿真环境，它内景[3j。部的模块化程度比较高，尽管在C++下，但是修车辆仿真3D图像实时系统的建立，既要考虑改和添加功能是可行的。(3)它可以获得仿真环境到其产生的真实感的效果，又要兼顾到硬件系统的下的所有车辆真实数据，这是个突出的优势，因为处

6、理能力，所以模型既不能太复杂也不能太过于简即使真车也很难实现这一功能，并且安全性难以保单，而要在两者间寻求一个平衡点。建模过程中需证。要对场景数据库进行合理的安排和组织，同时灵活1．2T0RCS中的车辆控制运用各种降低系统资源消耗的建模技术。T0RCS中每辆车的控制都与系统中“driver”2．2三维车辆模型建立程序的功能有关。TORCS中车辆控制流程如图2三维车辆模型最能体现车辆三维造型、空间所示。感、沉浸性等最为关键的部分，良好的三维模型能给人以最直观的视觉感受。建模选用车辆为CyberC3智能车，所建3D模型如图3所

7、示。图2TORCS中车辆控制流程在ToRCS中并不能直接控制车辆速度和加速度，仅仅能通过输入命令去直接控制汽油引擎、图3整车模型展示油门和刹车等。不同的车辆模型有不同的水平和2．3仿真场景建模纵向控制算法，而车辆驾驶角度的改变是由赛道中仿真场景是汽车在驾驶过程中的主要景观，仿线决定的，其偏差的计算可由道路方向、车辆方向真场景是否真实，直接影响仿真过程的沉浸性。仿及车辆距离道路中线的距离与道路宽度的商这三真场景选用上海东方绿洲场景进行建模，如图4所者进行计算。示。T0RCS中的动态仿真在＼torts．1．3．0＼sre＼mo

8、dules＼simu＼simuv2中，在这里可以通过C语言改变车辆的物理动态特性，如发动机模型、离合器模型、变速箱模型及刹车模型等。在T0RCs中可以实时采集到车辆的GPS航道数据，分析车辆的运动学性能，此外还可以通过Microsoftvisualstudio6．0对车辆模型进行修改。2车辆及演示场景建