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电力机车模拟驾驶装置视景仿真开发

作　者: 黄恩兴
导　师: 陈维荣；郭勤俭
学　校: 西南交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 虚拟现实实时计算模拟驾驶司机培训电力机车
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

模拟驾驶装置已经成为对司机培训和考核的重要工具。司机取得上岗证(司机证／驾照)之前,必须经过严格的培训。在可以到实际线路练习之前的培训,传统的作法是新司机长期跟车参观。这种培养方案所需时间长,以国铁司机为例,最短也要2年。如果采用模拟驾驶器对司机进行培训,新司机可以在虚拟的线路上进行操作；相当于在不具备驾驶资格时,新司机就可以进入真实的工作状态,并开始积累操作经验。这种培养司机的方式更符合现代教育学的观点。本文分析了视景仿真的理论基础和常见方法,在对模拟驾驶器的应用需求的分析基础上,提出了开发学校实用,造价低廉机车模拟驾驶器的视景软件开发和场景控制软件结构的技术方案。技术方案采用三维图像渲染软件、立体声渲染软件建立一个全面的沉浸式虚拟环境,可以设置各种突发的事件,如停电,广告板挡道、乘客事故、车辆单元分离等。并且由于采用软件实时仿真机车控制系统,可以根据培训内容对车辆控制系统设置故障,以检验新司机对车辆故障的处理能力。因而采用模拟驾驶器对司机进行培训,培养新司机对规章的理解和遵守,检查新司机对驾驶知识的掌握程度,可以做到全面、深入,提高培训质量。由于可以对新司机比较全面的检查、考核,一定程度上避免了不合格司机加入运营所带来的风险。而不用真实的车辆来设置故障,减少了培训对运营车辆的需求,最大程度的避免了培训对运营的干扰所带来的风险。本文还通过评估系统方案成功和失败之处,提出下一步开发的方向。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-14
  1.1 问题的提出  11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 学校原有机车模拟驾驶器存在的问题  13
  1.4 主要的工作内容  13-14
第2章视景仿真原理  14-34
  2.1 基本概念  14-19
    2.1.1 图元  14
    2.1.2 视见体  14-15
    2.1.3 坐标变换  15-17
    2.1.4 场景图  17-18
    2.1.5 渲染流水线  18-19
  2.2 虚拟现实建模技术比较  19-22
    2.2.1 建模的目标  19
    2.2.2 视景仿真要素  19-20
    2.2.3 影视模型  20
    2.2.4 CAD模型  20-21
    2.2.5 OpenFlight模型  21-22
  2.3 三维渲染引擎比较  22-34
    2.3.1 OpenGL  22-27
    2.3.2 Direct3D  27-34
第3章系统总体设计  34-40
  3.1 方案设计  34-37
    3.1.1 硬件结构  34-35
    3.1.2 软件功能框图  35-37
  3.2 三维地形建模  37-38
  3.3 实时大区域数据库管理  38-40
第4章软件设计  40-52
  4.1 场景控制部件  40-43
    4.1.1 气候变化  41-43
    4.1.2 时间变化  43
  4.2 动态对象部件  43-46
  4.3 分布式计算及实时通信  46-50
    4.3.1 开发接口  46-47
    4.3.2 服务器准备连接  47-48
    4.3.3 客户端建立连接  48-49
    4.3.4 RPC异常处理  49-50
  4.4 事件处理部件  50-52
第5章测试结果  52-57
  5.1 信号机控制测试  52-53
  5.2 天气与时间模拟  53-55
  5.3 动态对象测试  55-56
  5.4 现场应用效果  56-57
结束语  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
攻读工程硕士期间的科研成果  64-65

电力机车模拟驾驶装置视景仿真开发

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