CN103198728A

CN103198728A - 基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统

Info

Publication number: CN103198728A
Application number: CN2013101200335A
Authority: CN
Inventors: 李康; 陆舒豪; 齐凯; 王韬
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明公开了一基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统。该系统包括学员机模块、教练机模块和通信模块。学员机模块包括第一输入模块[1]、第一显示模块[2]、第二显示模块[3]、第三显示模块[4]、第一模型存储模块[5]、第一主处理模块[6]。教练机模块包括第二输入模块[7]、第二主处理模块[8]、第四显示模块[9]、第二模型存储模块[10]。虚拟驾驶系统能为学员提供仿真度很高的汽车驾驶模拟训练环境，教练可以通过教练机对学员学习和操作训练情况进行考试考核，具有经济、安全、逼真度高等特点。

Description

基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统

技术领域

本发明属于虚拟驾驶视景领域，特别是一种基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统。

背景技术

二十世纪八十年代末，第一个六自由度约束的汽车驾驶模拟器由柏林的戴姆勒——奔驰汽车公司成功研制，后来运用到序列化调整车辆的产品设计研究中，它可以说是当时虚拟驾驶技术的权威水准。同一时间，瑞典的VDI开发出了较小规模的虚拟驾驶用模拟试验器，而且推广到交通系统与车辆设计研发里。1990年，来自德国的大众汽车公司对原先虚拟模拟器进行了改装，把计算机运算能力与场景合成能力有效提高，也投入对新产品的设计试验中。1992年，首个跑车的虚拟驾驶模拟系统由意大利菲亚特公司开发出来。

现在，德国、日本等汽车制造公司都采用了最新的科技，对自己研制的虚拟驾驶仿真模拟器从软件、硬件上进行了全面地更新，对原有动力学分析模型进行有力完善，系统大多数能够模拟出空间６自由度运动，场景系统贴近真空世界，这多亏了微机成像应用技术。可以说国外在虚拟驾驶仿真技术领域有了长足的发展与提高。

我国在虚拟驾驶技术上的研究起步比较晚，并且其经历从产品引入仿制到自主研发的漫长路程，我国最早引进的是欧洲的设备，当时的设备比较落后，采用的是平面显示，谈不上沉浸感等虚拟现实的特性。后来采用的是美国放电影式被动接受的驾驶模拟器，可想而知其视景系统是电影播放器，其一控制台能够对二十个驾驶舱进行控制。直到20世纪七十年代，我国才自主研发出了较为先进的虚拟驾驶仿真模拟器，其主要采用电光源和转动盘机电型的技术。

二十世纪八十年代后，我国对虚拟驾驶模拟系统进行深入研究，发展很快，许多高等院校与单位都积极投入研究，也取得一些不错的成效，比如吉林工业大学，北京交通大学、哈尔滨工业大学等。2004年2月中旬，北京交通大学信息学院把“学员驾车的人造环境问题”顺利解决，研发出了VR-4驾驶仿真用的模拟器。此驾驶模拟器融合视觉、听觉与触觉等方面营造出现实开车环境，实用性很好，专家已经对其认真鉴定并申请了国家专利技术。

目前国内外的虚拟驾驶模拟系统都只能进行单机训练，还未研发可远程指导的教练机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，以满足仿真度很高的汽车驾驶模拟训练环境，对驾驶员的综合素质进行培训的要求。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，包括多台学员机模块、通信模块和教练机模块；每台学员机模块包括第一输入模块、第一显示模块、第二显示模块、第三显示模块、第一模型存储模块和第一主处理模块；教练机模块包括第二输入模块、第二主处理模块、第四显示模块和第二模型存储模块；第一输入模块与第一主处理模块连接，通过第一输入模块将汽车信息传送给第一主处理模块；第一模型存储模块与第一主处理模块连接，第一模型存储模块将虚拟的汽车三维模型传送给第一主处理模块；第一主处理模块分别与第一显示模块、第二显示模块、第三显示模块连接，第一主处理模块拍摄包含汽车的场景图像生成视景信息并传送给第一显示模块、第二显示模块、第三显示模块；第一主处理模块与通信模块相互连接，第一主处理模块将汽车信息传送给通信模块；第二输入模块与第二主处理模块连接，通过第二输入模块将汽车信息传送给第二主处理模块；第二模型存储模块与第二主处理模块连接，第二模型存储模块将虚拟的汽车三维模型传送给第二主处理模块；第二主处理模块与第四显示模块连接，第二主处理模块拍摄包含汽车的场景图像生成视景信息传送给第四显示模块；第二主处理模块与通信模块相互连接，第二主处理模块将汽车信息传送给通信模块；通信模块将第一主处理模块传送的汽车信息发送给第二主处理模块；通信模块将第二主处理模块传送的汽车信息发送给第一主处理模块。

所述第一输入模块包括键盘和鼠标。

所述第二输入模块包括键盘和鼠标。

所述第一显示模块、第二显示模块、第三显示模块和第四显示模块包括显卡和显示器。

所述汽车信息包括汽车的速度、方向和坐标。

第一主处理模块包括第一通道模块、第一相机模块、第二相机模块、第三相机模块、第一光照模块、第一场景模块；第一光照模块连接到第一场景模块，第一光照模块提供光源，使整个第一场景模块处于可拍摄状态；第一相机模块、第二相机模块、第三相机模块连接到第一通道模块，第一相机模块、第二相机模块、第三相机模块捕捉到的包含汽车的场景图像信息传送到第一通道模块，第一通道模块与第一场景模块连接，该图像信息经过第一通道模块处理形成三维图像传送到第一场景模块；第一场景模块分别与第一显示模块、第二显示模块、第三显示模块连接，通过第一场景模块将三维图像输出到第一显示模块、第二显示模块、第三显示模块。

所述通信模块包括网卡和路由器。

第二主处理模块包括第二通道模块、第四相机模块、第二光照模块和第二场景模块；第二光照模块连接到第二场景模块，第二光照模块提供光源，使整个第二场景模块处于可见状态；将第四相机模块连接到第二通道模块，第四相机模块捕捉到的包含汽车的场景图像信息传输到第二通道模块，第二通道模块与第二场景模块连接，经过第二通道模块处理形成三维图像传输到第二场景模块，最后通过第二场景模块将三维图像输出到第四显示模块。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：模拟器上的学员通过第一输入模块输入驾驶信息。第一显示模块、第二显示模块、第三显示模块可完整显示三维图像信息，学员迅速注视、接受三维图像信息，正确判断三维图像信息，学习和服从交通语言。可以节省训练场地和上路训练时间，降低油耗和车耗，并减少学员实车训练时的交通事故。本系统的多台学员机模块可实现多人联机驾驶训练，教练机与通信设备可实现教练远程指导。它能为学员提供仿真度很高的汽车驾驶模拟训练环境，对驾驶员的综合素质进行培训；教练能对学员学习和操作训练情况进行考试考核，具有经济、安全、逼真度高等特点。

附图说明

图1为本发明基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统原理框图。

图2为本发明基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统中学员机第一主处理器模块6原理图。

图3为本发明基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统中教练机第二主处理器模块8原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，包括多台学员机模块、通信模块、教练机模块；每台学员机模块包括第一输入模块1、第一显示模块2、第二显示模块3、第三显示模块4、第一模型存储模块5、第一主处理模块6。教练机模块包括第二输入模块7、第二主处理模块8、第四显示模块9、第二模型存储模块10。

第一输入模块1与第一主处理模块6连接，通过第一输入模块1将汽车信息传送给第一主处理模块6；第一模型存储模块5与第一主处理模块6连接，第一模型存储模5块将虚拟的三维图像模型传送给第一主处理模块5；第一主处理模块6分别与第一显示模块2、第二显示模块3、第三显示模块4连接，第一主处理模块6内部模块处理后的视景信息传送给第一显示模块2、第二显示模块3、第三显示模块4；第一主处理模块6与通信模块相互连接，第一主处理模块6将汽车信息传送给通信模块。第二输入模块7与第二主处理模块8连接，通过第二输入模块7将汽车信息传送给第二主处理模块8；第二模型存储模块10与第二主处理模块8连接，第二模型存储模块10将虚拟的三维图像模型传送给第二主处理模块8；第二主处理模块8与第四显示模块9连接，第二主处理模块8内部模块处理后的视景信息传送给第四显示模块9；第二主处理模块4与通信模块相互连接，第二主处理模块4将汽车信息传送给通信模块。通信模块将第一主处理模块6传送的汽车信息发送给第二主处理模块8；通信模块将第二主处理模块6传送的汽车信息发送给第一主处理模块6。

第一主处理模块6包括第一通道模块11、第一相机模块12 、第二相机模块13 、第三相机模块14、第一光照模块15、第一场景模块16。第一光照模块15连接到第一场景模块16，第一光照模块15提供光源，使整个第一场景模块16处于可见状态。将第一相机模块12 、第二相机模块13 、第三相机模块14连接到第一通道模块11，第一相机模块12 、第二相机模块13 、第三相机模块14捕捉到的图像信息加载到第一通道模块11，第一通道模块11与第一场景模块16连接，经过第一通道模块11处理形成三维图像信息加载到第一场景模块16。第一场景模块16与第一显示模块2、第二显示模块3、第三显示模块4连接，通过第一场景模块16将三维图像信息输出到第一显示模块2、第二显示模块3、第三显示模块4。

第二主处理模块8包括第二通道模块18、第四相机模块17、第二光照模块20、第二场景模块19。第二光照模块20连接到第二场景模块19，第二光照模块20提供光源，使整个第二场景模块19处于可见状态。将第四相机模块17连接到第二通道模块18，第四相机模块17捕捉到的图像信息加载到第二通道模块19，第二通道模块18与第二场景模块19连接，经过第二通道模块18处理形成三维图像信息加载到第二场景模块19，最后通过第二场景模块19将三维图像信息输出到第四显示模块9。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

通过第一输入模块1输入汽车信息，第一主处理模块6将输入的驾驶信息进行处理，使汽车按输入的信息进行运动。第一相机模块12 捕捉到的图像信息加载到第一通道模块11 ，经过第一通道模块11处理形成三维图像信息加载到第一场景模块16，通过第一场景模块16将三维图像信息输出到第一显示模块2；第二相机模块13 捕捉第一相机模块12左后方的图像信息加载到第一通道模块11 ，经过第一通道模块11处理形成三维图像信息加载到第一场景模块16，通过第一场景模块16将三维图像信息输出到第二显示模块3；第三相机模块14 捕捉第一相机模块12右后方的图像信息加载到第一通道模块11 ，经过第一通道模块11处理形成三维图像信息加载到第一场景模块16，通过第一场景模块16将三维图像信息输出到第三显示模块4；第一主处理模块6将汽车信息发送给通信模块，通信模块将接收到的信息发送给第二主处理模块8，第四相机模块17将补捉到的图像信息传送给第二通道模块18，第二通道模块18将三维图像信息加载到第二场景模块19，第二场景模块19通过第四显示模块9完成三维图像信息的显示。这样就完成教练对学员的时实监测。

通过第二输入模块7输入汽车信息，第二主处理模块8将输入的汽车信息进行处理，使汽车按输入的信息进行运动，第四相机模块17将补捉到的图像信息加载到第二通道模块18。经第二通道模块18处理后得到的三维图像信息传递给第二场景模块19，最后通过第二场景模块19将三维图像信息输出到第四显示模块9；第二主处理模块8将汽车信息发送给通信模块，通信模块将接收到的汽车信息发送给第一主处理模块6，第一主处理模块8将汽车按照接收到的汽车信息进行运动，第一相机模块12 捕捉到的图像信息加载到第一通道模块11 ，经过第一通道模块11处理形成三维图像信息加载到第一场景模块16，通过第一场景模块16将三维图像信息输出到第一显示模块2；第二相机模块13 捕捉第一相机模块12左后方的图像信息加载到第一通道模块11 ，经过第一通道模块11处理形成三维图像信息加载到第一场景模块16，通过第一场景模块16将三维图像信息输出到第二显示模块3；第三相机模块14 捕捉第一相机模块12右后方的图像信息加载到第一通道模块11 ，经过第一通道模块11处理形成三维图像信息加载到第一场景模块16，通过第一场景模块16将三维图像信息输出到第三显示模块4。这样就完成教练对学员的时实控制。

Claims

1.一种基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，其特征在于：包括多台学员机模块、通信模块和教练机模块；每台学员机模块包括第一输入模块[1]、第一显示模块[2]、第二显示模块[3]、第三显示模块[4]、第一模型存储模块[5]和第一主处理模块[6]；教练机模块包括第二输入模块[7]、第二主处理模块[8]、第四显示模块[9]和第二模型存储模块[10]；第一输入模块[1]与第一主处理模块[6]连接，通过第一输入模块[1]将汽车信息传送给第一主处理模块[6]；第一模型存储模块[5]与第一主处理模块[6]连接，第一模型存储模块[5]将虚拟的汽车三维模型传送给第一主处理模块[6]；第一主处理模块[6]分别与第一显示模块[2]、第二显示模块[3]、第三显示模块[4]连接，第一主处理模块[6]拍摄包含汽车的场景图像生成视景信息并传送给第一显示模块[2]、第二显示模块[3]、第三显示模块[4]；第一主处理模块[6]与通信模块相互连接，第一主处理模块[6]将汽车信息传送给通信模块；第二输入模块[7]与第二主处理模块[8]连接，通过第二输入模块[7]将汽车信息传送给第二主处理模块[8]；第二模型存储模块[10]与第二主处理模块[8]连接，第二模型存储模块[10]将虚拟的汽车三维模型传送给第二主处理模块[8]；第二主处理模块[8]与第四显示模块[9]连接，第二主处理模块[8] 拍摄包含汽车的场景图像生成视景信息传送给第四显示模块[9]；第二主处理模块[8]与通信模块相互连接，第二主处理模块[8]将汽车信息传送给通信模块；通信模块将第一主处理模块[6]传送的汽车信息发送给第二主处理模块[8]；通信模块将第二主处理模块[8]传送的汽车信息发送给第一主处理模块[6]。

2.根据权利要求1所述的基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，其特征在于：所述第一输入模块[1]包括键盘和鼠标。

3.根据权利要求1所述的基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，其特征在于：所述第二输入模块[7]包括键盘和鼠标。

4.根据权利要求1所述的基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，其特征在于：所述第一显示模块[2]、第二显示模块[3]、第三显示模块[4]和第四显示模块[9]包括显卡和显示器。

5.根据权利要求1所述的基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，其特征在于：所述汽车信息包括汽车的速度、方向和坐标。

6.根据权利要求1所述的基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，其特征在于：第一主处理模块[6]包括第一通道模块[11]、第一相机模块[12] 、第二相机模块[13] 、第三相机模块[14]、第一光照模块[15]、第一场景模块[16]；第一光照模块[15]连接到第一场景模块[16]，第一光照模块[15]提供光源；第一相机模块[12] 、第二相机模块[13] 、第三相机模块[14]连接到第一通道模块[11]，第一相机模块[12] 、第二相机模块[13] 、第三相机模块[14]捕捉到的包含汽车的场景图像信息传送到第一通道模块[11]，第一通道模块[11]与第一场景模块[16]连接，该图像信息经过第一通道模块[11]处理形成三维图像传送到第一场景模块[16]；第一场景模块[16]分别与第一显示模块[2]、第二显示模块[3]、第三显示模块[4]连接，通过第一场景模块[16]将三维图像输出到第一显示模块[2]、第二显示模块[3]、第三显示模块[4]。

7.根据权利要求1所述的基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，其特征在于：所述通信模块包括网卡和路由器。

8.根据权利要求1所述的基于OpenGVS的虚拟汽车驾驶视景系统，其特征在于：第二主处理模块[8]包括第二通道模块[18]、第四相机模块[17]、第二光照模块[20]和第二场景模块[19]；第二光照模块[20]连接到第二场景模块[19]，第二光照模块[20]提供光源；将第四相机模块[17]连接到第二通道模块[18]，第四相机模块[17]捕捉到的包含汽车的场景图像信息传输到第二通道模块[19]，第二通道模块[18]与第二场景模块[19]连接，经过第二通道模块[18]处理形成三维图像传输到第二场景模块[19]，最后通过第二场景模块[19]将三维图像输出到第四显示模块[9]。