摘 要

近年来由于市场上新车产品不断得到开发，对汽车产品的试验要求也在不断提高，仅仅依靠实际试车场进行汽车试验所需要的成本代价太大，所以需要有能实现虚拟环境下进行汽车相关试验的仿真技术，以此来提高汽车试验效率，降低试验成本。而当下随着科技的进步，计算机硬件的不断完善，使得这种需求能得到满足和实现，比如结合虚拟现实技术。目前虚拟现实技术是整个国家和社会火热发展的对象，而汽车试车场又是进行汽车试验的关键，依靠虚拟现实技术来实现汽车试车场的虚拟化，帮助使用者和研究者们在虚拟环境下对汽车模型进行虚拟汽车试验，得到关于汽车性能的仿真数据并对其分析，这样就能有效提高汽车开发进程和开发效率，降低试验成本消耗。

关键词： 虚拟现实技术；虚拟试车场；汽车仿真试验

Abstract

In recent years, due to the continuous development of new car products on the market, the test requirements for automobile products are also increasing. It costs too much to rely only on the actual test site for vehicle testing. Therefore, it is necessary to have simulation technology that can realize automobile related test in virtual environment, so as to improve the efficiency of automobile test and reduce the test cost. Nowadays, with the development of science and technology and the continuous improvement of computer hardware, such requirements can be met and realized, such as the combination of virtual reality technology. At present, virtual reality technology is the hot development object of the whole country and society, and automobile test field is the key of automobile test. By relying on the virtual reality technology to realize the virtualization, it can help users and researchers further simulation analysis which was carried out on the vehicle performance, effectively improve the efficiency of the automobile development process and reduce the test cost consumption.

Keywords: Virtual reality technology; Virtual testing ground; Automobile simulation test

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的与意义 1

1.3 虚拟现实的国内外发展现状 2

1.4 本章小结 3

第2章 汽车试车场发展 4

2.1 国内外汽车试车场发展历史 4

2.2 汽车试车场的现状与发展趋势 5

2.3 本章小结 6

第3章 虚拟试车场的设计软件及内容 7

3.1 虚拟试车场建模软件介绍 7

3.2 虚拟试车场设计的内容 7

3.2.1 高速直线跑道设计 8

3.2.2 坡道设计 8

3.2.3 涉/溅水池设计 9

3.2.4 地形设计以及模型车设计 9

3.3 本章小结 9

第4章 基于Unity软件的虚拟试车场仿真设计 10

4.1 地形和虚拟试车场的优化 10

4.2 模型车的优化 11

4.3 程序的构建 11

4.4 本章小结 12

第5章 结论 13

参考文献 14

致谢 15

第1章 绪论

1.1 研究背景

从第一辆汽车问世到现今的时间里，通过几代人的努力和改革，国内外的汽车产业发展迅猛，已经成为了衡量国家工业化水平的重要标准之一，而我国的汽车产业在改革开放以后更是以惊人的速度突飞猛进，已经是世界公认的未来3大待开发汽车市场之一，所以我国汽车产业已成为国民的经济支柱。

随着科技的进步和国民生活水平的提高，人们对汽车各方面的要求也是越来越高，对汽车的追求已经从原来的速度和效率转变为追求安全和舒适，汽车已经不仅仅是简单的代步工具，在保证汽车基本功能和需求的情况下，人们对汽车的安全性、舒适化提出了更高的要求，更加追求汽车的质量，这也对汽车整体的设计和试验提出了更高的要求。另外随着人们生活水平质量的提升，汽车保有量逐渐增大，根据2017年《中国统计年鉴》显示，我国的民用汽车拥有量已达到18574.54万辆^[1]，如此之多的汽车在公路上行驶，随即而来的是交通事故的发生率的上升以及交通事故死亡人数的增多。据重庆交通医学研究所所长计算，全球每25秒就有一个人因交通事故死亡，而在中国，每天有大约800人因交通事故死亡，特别是自2000年之后，道路交通伤亡率已超过中国其他各种灾害造成的伤亡率，成为中国第一位死因，因此汽车的安全问题已成为日益严峻的问题，受到人们和各界的广泛关注。

对此，各国的汽车研究机构和汽车商家也在不断研究如何提高整车的舒适性和安全性，过去的研究主要着眼于提高汽车的主动安全性能，比如操纵稳定性和制动性能，而随着汽车交通事故的频发，汽车的碰撞安全性能也成为了研究的焦点。但如果按照传统的试验方式，采用反复试验法，通过设定试验环境多次对汽车碰撞安全性进行试验，会造成大量的资源和时间的浪费，并且可能由于样本数量不够，导致所得到的数据不够准确，影响汽车的设计和开发，因此汽车的仿真技术就随着试验需求发展起来，并且由于汽车产业的蓬勃发展，也带动了汽车工业仿真的飞速发展，通过目前的汽车工业仿真技术就可以很好地改善和解决原来汽车传统的试验问题。

1.2 研究目的与意义

随着近几年汽车行业的发展，已为人类贡献了极大的财富和便利，而现如今，也逐渐从简单的代步工具转变为一辆人性化、智能化的高现代化汽车，并作为一种财富被人类所拥有。然而汽车行业发展的过程，就是在不断地满足人类需求而增加自身功能的过程，在这发展过程中，也表现出来诸多的缺点和不足，比如汽车的制造成本在不断上升，汽车的设计生产制造也在不断变得复杂，而其中为研究和设计所进行的相关测试成本也越来越高，试验也越来越不易实现，其次汽车的零部件数目不断增多，仅靠原来简单单一的零部件分析也不足以满足现代汽车试验的要求，但单个零部件性能还是需要得到保证，在保证单个零部件性能的前提下，需要提高对整车性能的检测和试验。对此，国内外汽车行业都在朝着将整车试验从现实转移到虚拟世界中来，而现如今在汽车行业中汽车CAE已发展出了新概念，称为虚拟试验，从广义的角度来讲，就是不使用或部分使用实际硬件构造的试验环境，完成物理试验的方式。通过延续和利用虚拟试验这种概念和思想，借助虚拟现实体验系统，在三维的虚拟环境下，完成汽车工业仿真，通过三维软件构造虚拟的试车场，可以实现无样车试车场试验，以达到以下几个目的和优势：1.降低试验成本，在传统的开发过程中，为了得到更准确的数据，需要进行大量的实际测试，尤其类似于这种一次性的碰撞性试验，就需要花费大量的人力物力，提高了造车成本，而通过虚拟试验就可以大大降低其中的制造费用，降低试验成本；2.缩短试验周期，在实际试验时需要为特定的试验项目准备试验环境和试验车型，而这些都能在虚拟试验场景中快速解决，明显提高了试验效率和研究速度；3.数据准确，在虚拟试验场景中，可以实现试验不受天气、时间、地点的约束，实现多次测试，以获取较为准确的数据，同时在汽车研究开发的后期，也可以通过虚拟试车场可以用于补充和完善汽车数据，将虚拟试验结果和实际试验结果的结合，得到更多准确的数据；4.感受直观，与其他的仿真技术相比，能通过虚拟现实创建贴近现实的环境模型，并且可以通过一些交互设备，使研究者有最直接的现实体验，对实际汽车的驾驶情况有直观的感受。

同时除了用于最新的汽车开发研究之外，虚拟试车场还可以面向客户，用于汽车服务行业，比如可以在电脑中通过软件实现场景的真实感，导入高度真实的现有汽车模型，在销售上为客户提供更加全面的展示，同时也可以实现在虚拟环境下模仿实际汽车的驾驶，包括体验现实所有车系以及各种路段的驾车感受，提高客户对实际车系的认知度，以此降低汽车在销售时的试车成本，满足客户需求，增加客户的购车兴趣，提高客户的购车体验。