山區(qū)高速公路人—車—路(環(huán)境)運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將真實(shí)的道路線形、路面狀況和交通環(huán)境通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真對(duì)公路交通相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究，是公路交通科技發(fā)展中的高科技手段。 我國(guó)山區(qū)高速公路安全保障體系不完善，行車安全存在極大隱患。 建立山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)，進(jìn)行虛擬試驗(yàn)，是對(duì)山區(qū)高速公路運(yùn)行進(jìn)行量化和可視化安全評(píng)價(jià)的有效技術(shù)手段。 然而，提高虛擬試驗(yàn)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，是仿真系統(tǒng)實(shí)用化的關(guān)鍵，直接影響安全評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，以及

2、相應(yīng)安全工程措施的有效性，因此提高山區(qū)高速公路入-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)在山區(qū)高速公路安全評(píng)價(jià)過(guò)程中的逼真性、實(shí)時(shí)性和有效性有重要意義。 本研究在證明了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在駕駛員道路安全感認(rèn)知評(píng)價(jià)中可行性的基礎(chǔ)上，研究了虛擬仿真系統(tǒng)模型優(yōu)化技術(shù)、GIS融合的地形生成技術(shù)和逼真化場(chǎng)景模型的生成技術(shù)，并應(yīng)用于山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)的創(chuàng)建，進(jìn)行山區(qū)高速公路安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)，研究的主要內(nèi)容有： (

3、1)提出將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于山區(qū)高速公路安全性評(píng)價(jià)，建立虛擬仿真體系的方法。分析了將人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)用于山區(qū)高速公路安全性檢測(cè)和評(píng)價(jià)存在的運(yùn)行速度、地形生成和真實(shí)感問(wèn)題。在采用虛擬試驗(yàn)手段、以模糊數(shù)學(xué)為工具，研究虛擬道路試驗(yàn)技術(shù)可行性的基礎(chǔ)上，提出將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于山區(qū)高速公路安全問(wèn)題研究是可行的。 (2)研究了山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)的模型優(yōu)化技術(shù)。通過(guò)對(duì)LOD技術(shù)(多層次細(xì)

4、節(jié)技術(shù))進(jìn)行研究，研究在山區(qū)高速公路虛擬模型繪制過(guò)程中的多層次細(xì)節(jié)技術(shù)，選擇實(shí)時(shí)繪制模型時(shí)選擇LOD的方法，并研究LOD技術(shù)在虛擬高速公路虛擬仿真模型中的應(yīng)用。 通過(guò)對(duì)Multigen Creator/Vega系統(tǒng)中實(shí)時(shí)剔除過(guò)程和繪制過(guò)程的分析、對(duì)紋理映射原理和算法分析、減少多邊形數(shù)量的方法分析、邊界體原理分析等，研究調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)層次結(jié)構(gòu)方法、紋理映射技術(shù)、邊界體技術(shù)等模型優(yōu)化技術(shù)在高速公路虛擬仿真模型中的應(yīng)用。 (3)研

5、究了山區(qū)高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)的地形模型生成技術(shù)。在對(duì)地形模型的基礎(chǔ)數(shù)字高程模型(DEM)和三維地形的生成方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)研究GIS原始地形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為建模使用的數(shù)據(jù)格式的方法，對(duì)基于GIS數(shù)據(jù)融合的高速公路地形生成系統(tǒng)進(jìn)行研究。另外，通過(guò)對(duì)地形建模轉(zhuǎn)換算法的研究，選擇高速公路虛擬地形的轉(zhuǎn)換算法，并研究基于GIS數(shù)據(jù)融合的高速公路地形模型生成系統(tǒng)在實(shí)際的高速公路地形生成中的應(yīng)用。 (4)研究了山區(qū)

6、高速公路人-車-路(環(huán)境)聯(lián)合運(yùn)行虛擬仿真系統(tǒng)中的逼真化場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)技術(shù)?；诠庹漳Ｐ秃椭Ｊ降脑恚芯抗庹占夹g(shù)在高速公路虛擬仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過(guò)MultiGen Crcator/Vega虛擬仿真實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)走樣現(xiàn)象的分析，研究反走樣技術(shù)來(lái)提高場(chǎng)景的真實(shí)感。通過(guò)非真實(shí)感繪制技術(shù)的研究，研究動(dòng)漫原理在山區(qū)高速公路虛擬仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用。并基于模糊數(shù)學(xué)的模糊綜合評(píng)判方法，研究虛擬山區(qū)高速公路場(chǎng)景的逼真度評(píng)價(jià)方法。 (5)研究模型優(yōu)化

7、技術(shù)、GIS融合的虛擬地形仿真系統(tǒng)和逼真化場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)技術(shù)在虛擬山區(qū)高速公路建模和場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用，并通過(guò)仿真試驗(yàn)，進(jìn)行模型優(yōu)化效果評(píng)價(jià)研究和場(chǎng)景逼真度評(píng)價(jià)研究，還研究了西漢高速虛擬仿真系統(tǒng)在安保工程設(shè)施設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。 綜上所述，本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)將LOD技術(shù)、調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)層次結(jié)構(gòu)方法、紋理映射技術(shù)、邊界體技術(shù)等模型優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用于山區(qū)高速公路虛擬仿真系統(tǒng)中，以減小大規(guī)模虛擬場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)模型的多邊形數(shù)量