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专利号: 2011103492108
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种汽车ABS虚拟现实仿真系统,其特征在于,该系统包括ABS仿真台架、虚拟仿真系统、模型资源,虚拟仿真系统加载模型资源搭建虚拟试验环境,ABS仿真台架采集汽车仿真数据,并将仿真数据和控制信号实时发送到虚拟仿真系统建立全局变量,气压制动ABS实车试验台架通过串口向虚拟仿真系统发送仿真数据车速、轮速、方向盘转角值、油门信号、制动气压值、电磁阀控制信号;ABS仿真试验台架的ABS仿真器通过CH375向虚拟仿真系统发送仿真数据车速、轮速,ABS仿真试验台架的模拟驾驶舱通过标准keyboard/Joystick消息向虚拟仿真系统发送控制信号方向盘转角值、油门信号、刹车信号、档位信号;虚拟仿真系统中汽车功能模块读取全局变量值,根据所建立的九自由度汽车整车运动模型、单轮车辆模型和车轮模型、制动系统模型和驱动系统模型,计算世界坐标系下各个坐标轴方向车身的平动速度和位移,以及在车身局部坐标系下绕各个坐标轴的旋转角速度和角位移、车轮角速度和角位移,根据车身的平动位移、角位移移动和旋转虚拟汽车,根据车轮角速度使车轮绕汽车滚动轴滚动,根据方向盘转角值使转向轮绕转向轴转动;虚拟仿真系统中仿真界面展现模块根据虚拟汽车的上述状态绘制仿真曲线;虚拟仿真系统建立虚拟摄像机获取虚拟汽车位置,根据虚拟汽车位置、虚拟摄像机向量建立虚拟摄像机观察矩阵,根据观察矩阵通过3D图形引擎进行取景变化,绘制流水线对虚拟汽车运行状态进行渲染。

2.根据权利要求1所述的汽车ABS虚拟现实仿真系统,其特征在于,根据全局变量值的计算方法具体包括:如果收到油门信号,则计算车轮驱动力矩;如果收到制动信号,则计算车轮制动力矩;根据虚拟仿真系统中汽车功能模块定义的车辆质量和路面摩擦系数计算路面提供的横向摩擦力和纵向摩擦力;根据车轮所受横向摩擦力、纵向摩擦力、驱动力矩或制动力矩以及车速、轮速、方向盘转角值,计算虚拟汽车在世界坐标系下各个坐标轴方向的平动速度和位移以及在车身局部坐标系下绕各个坐标轴的旋转角速度和角位移,根据车轮所受纵向摩擦力、驱动力矩或者制动力矩计算出车轮角速度和角位移。

3.根据权利要求1所述的汽车ABS虚拟现实仿真系统,其特征在于,虚拟摄像机向量包括:虚拟摄像机的位置向量、虚拟摄像机的观察向量、虚拟摄像机的右向量、虚拟摄像机的上向量。

4.根据权利要求1或3所述的汽车ABS虚拟现实仿真系统,其特征在于,建立虚拟摄像机观察矩阵具体包括:

(1)根据虚拟汽车的位置Pv(xv,yv,zv)、虚拟汽车与世界坐标系Z轴所成的方向角α以及虚拟摄像机与虚拟汽车之间的距离distance,虚拟仿真系统调用公式:xc=xv-distance×sinα,yc=c,zc=zv-distance×cosα,计算虚拟摄像机的位置向量Pc(xc,yc,zc),其中,c为常数;

(2)根据虚拟摄像机的位置向量和虚拟汽车位置调用公式:L(lx,ly,lz)=(Pv(xv,yv,zv)-Pc(xc,yc,zc))/||(Pv(xv,yv,zv)-Pc(xc,yc,zc))||计算虚拟摄像机的观察向量;

(3)根据虚拟摄像机的观察向量和Z轴单位向量调用公式:

R(rx,ry,rz)=(L(lx,ly,lz)×(0,0,1))/||(L(lx,ly,lz)×(0,0,1))||计算虚拟摄像机的右向量;

(4)根据虚拟摄像机的观察向量和右向量调用公式:U(ux,uy,uz)=(L(lx,ly,lz)×R(rx,ry,rz))/||(L(lx,ly,lz)×R(rx,ry,rz))||计算虚拟摄像机的上向量;

(5)根据以上计算的虚拟摄像机的位置向量Pc、观察向量L、右向量R、上向量U建立虚拟摄像机观察矩阵 其中rx、ry、rz分别为右向量在世界坐标系中沿x轴、y轴、z轴的坐标分量,ux、uy、uz分别为上向量在世界坐标系中沿x轴、y轴、z轴的坐标分量,lx、ly、lz分别为观察向量在世界坐标系中沿x轴、y轴、z轴的坐标分量。