摘 要

驾驶实时模拟与仿真的关键点在于实时，此次研究解决的最大问题就是在如何应用模拟软件实现对输入信号的实时监测和实时反应。本文首先介绍了当前研究驾驶实时仿真在替代实车试验和培训以及其他领域的意义，还介绍了仿真驾驶应用的实例。同时还对比了各类三维软件和引擎软件，筛选出适合本次研究的软件——3ds Max和unity。

通过对试车场进行道路建模和环境渲染，并结合自己编写的程序，使模拟赛车在虚拟环境中能按照键盘输入的信号完成指定的动作，并采集车辆运行参数，实现实时模拟赛车的运动。最后总结了自己的研究成果，并将实时驾驶仿真技术推广到赛车游戏中。实时驾驶模拟看似和我们没有交集，其实生活中处处都能看到他的影子，并且我相信在不久的将来，他会更多的融入我们的生活，为我们带来科技的便捷力量。

关键字：驾驶实时模拟；驾驶模拟器；3ds Max；unity；算法

Abstract

The key point of Driving real-time simulation is real-time, the study solve the biggest problem about how to use simulation software to achieve real-time input signal monitoring and real-time response. This paper first introduces the current research driving real-time simulation in the alternative real vehicle test and training and other fields of significance, and also introduced examples of simulation driving applications. Compared the various types of three-dimensional software and engine software, choosing the right software for the study -- 3ds Max and unity.

Through the road modeling and environmental rendering of the test vehicle, combined with their own procedures, the simulation car in the virtual environment can be completed in accordance with the keyboard input signal to complete the specified action, and the acquisition of vehicle operating parameters, real-time simulation of the movement of the car. And finally summed up their own research results, and real-time driving simulation technology to promote the car game. Real-time driving simulation seems to have no intersection with us, in fact, everywhere in life can see his shadow, and I believe that in the near future, he will be more into our lives, bring us the convenience of science and technology.

Key Words：driving real-time simulation;driving simulation;3dsMax;

unity;Algorithm

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的 1

1.1.1 替代实车试验 1

1.1.2 代替实车驾驶培训 2

1.1.3 赛车游戏 3

1.2 研究的意义 3

1.2.1 实时仿真的意义 3

1.2.2 驾驶仿真在其他领域的应用前景 3

1.3 总结 4

第2章 驾驶仿真的基本介绍 5

2.1 概况 5

2.1.1 驾驶模拟器的分类及组成 5

2.1.2 驾驶仿真的历史、现状以及趋势 6

2.2 驾驶仿真的应用实例 7

第3章 软件分类与介绍 16

3.1 建模软件 16

3.1.1 3ds Max 16

3.1.2 Maya 17

3.1.3 3ds Max与Maya对比 17

3.2引擎软件 18

3.2.1 Unity3D 18

3.2.2 Ogre 18

3.2.3 Unreal 18

3.2.4 Gamebyro 19

3.3小结 19

第4章 算法原理 20

4.1汽车基本动力学原理 20

4.2算法原理 21

4.2.1 碰撞检测 21

4.2.2动力学问题 22

4.2.3图像显示界面 23

4.2.4程序 23

第5章 赛车运动制作与展示 33

5.1建立试车场道路 33

5.1.1试验场道路选择 33

5.1.2在3ds Max中建立试车场模型 35

5.1.3将3d模型导入unity 35

5.1.4 unity中的简单处理 36

5.2赛车模型的导入 37

5.3使赛车在试车场中运动 40

第6章 驾驶实时模拟仿真的应用 43

6.1驾驶实时模拟仿真在驾驶模拟器中的应用 43

6.2驾驶实时模拟仿真在赛车游戏中的运用 43

小结 45

参考文献 46

附录 48

致谢 57

第1章 绪论

1.1 研究目的

汽车驾驶模拟与仿真是指利用现代的某些成熟的科技，如：汽车动力学仿真系统、3D图像实时技术、大视场显示技术（如多通道立体投影系统）、六自由度运动平台、用户输入硬件系统、立体声音响等，让用户能在一个虚拟的驾驶环境中，感受到逼真的汽车驾驶体验。由于技术复杂，造价昂贵，早年的虚拟驾驶技术只限于在实验室使用。最近几年，随着软件技术的提高和硬件技术的发展普及，虚拟驾驶技术已经被越来越多的人所了解和接受，逐渐进入大众的视线，在替代实车试验、替代实车驾驶考试、以及赛车游戏等方面取得了飞跃的进步。

1.1.1 替代实车试验

近年来，交通事故人员伤亡率都远远超过其他灾害带来的伤亡率，因此汽车的安全问题越来越成为当前的热门话题，受到人们的关注和重视。并且各国政府、科研机构和汽车厂商也在不断地进行相关的研究。但是过去的研究着重于提高的汽车主动安全性能，如操纵稳定性和制动性能等。如今，这已经不能满足现代人的追求,因此汽车碰撞安全性能等相关被动安全系统越来越成为研究的重点。

早期被动安全性的研究一般采取反复试验法,反复试验法即通过多次进行试验获得多组相关数据。而汽车结构耐撞性和乘员保护系统的性能检测，主要依靠试验手段和经验, 这不仅需要耗费相当的时间成本，在进行试验时还需用到几十辆新车，也使得这项实车试验耗费大量资金，而且最后结果也未必能完全准确^[1]。