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[硕士论文] 翟田田
控制工程 北京交通大学 2018(学位年度)
摘要:在传统的军车训练以及阅兵训练中,不论刮风还是恶劣的气候条件下,车辆驾驶员都要在这种残酷的环境下进行驾驶训练。并且,这种大规模的训练方式一方面会对于真车产生一定的磨损,另一方面也会消耗更多的油料以及人力物力。为了解决这些现实的问题,应军方的需求,本课题以虚拟现实作为背景,同北京雷神博峰信息技术有限公司合作共同研发设计了一种新型的基于虚拟现实技术的战车模拟驾驶器。本文首先分析了基于虚拟现实的战车模拟驾驶器的研究现状和发展趋势,结合当前汽车以及坦克模拟驾驶器在国内外的发展趋势,提出了一种新型的战车模拟驾驶训练系统的设计与实现方法。将该设计应用于阅兵训练中,不仅能够提高驾驶员的驾驶水平,还可以减少驾驶员的训练时间,并且模拟出的场景逼真、操作简单、安全可靠,大大节省了训练对于真车的磨损和对弹药、油料的消耗。本文的主要工作如下:
  首先,分析了国内外模拟驾驶训练的发展现状以及本课题的研究意义,然后介绍了基于虚拟现实的模拟驾驶系统的主要技术指标,并完成了系统总体方案设计。其次,以Unity3D作为系统开发软件平台完成了三维模拟驾驶场景的搭建和渲染,包括战车模型以及建筑物的构建,车体碰撞形体的设置和碰撞模型的建立;分别从传动系、转动系和制动系建立了动力学控制模型,从物理学角度分析了模拟驾驶器中各个参数对于系统输出的影响,然后通过北京南口阅兵村军方的支持,从实际环境中的车辆运动中获取真实数据并同动力学模型输出的数据对比,最大误差百分比均在5%以内,符合既定的指标,验证了模型的准确性。
  为了增强虚拟现实系统的真实触感,增加了G27方向盘组件和三自由度平台与软件系统三者之间的通信。并从系统的整体实现出发,完成了三维显示系统和多网络通信的构建,最终实现共享虚拟现实的目标。从系统功能的实现和性能方面完成了系统关键设备的标定实验和系统整体的测试,对伺服驱动系统进行阶跃信号响应实验,控制计算机自动采集间隔1ms的3000个控制计算机期望位置信号和实际输出电动缸的长度信号,再由Matlab绘制成波形图并以表格和折线图的形式表示了出来。最后对基于虚拟现实的战车模拟驾驶系统的整个研究内容和本人在系统开发中的主要工作做了总结。
  由北京雷神博峰信息技术有限公司共同设计的战车模拟驾驶器在部队中进行了广泛的应用,并取得了非常好的效果,获得了军方领导的大力赞扬。
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