摘 要

 近年来我国经济高速发展，促进汽车科技不断进步，目前我国公路交通系统已逐渐完善，其行驶高速化、驾驶员非职业化成为现阶段公路交通主要特点。与此同时频繁的交通事故也成为人们对公路交通安全高度关注的热点问题。汽车操纵稳定性直接关系到汽车驾驶的安全，针对汽车操纵稳定性进行评价是确保汽车行驶安全性能的重要前提。本论文在深入研究国内外虚拟现实技术与汽车操纵稳定性试验发展现状的基础上，主要致力于研究车辆三维建模以及高速道路场景的构建。论文的主要研究内容包括：

（1）按照场景构建原则，提出了场景构建的总体框架结构，并确定了总体解决方案与场景构建流程。

（2）根据视景系统的建模原则，借助3Ds Max软件创建了高速道路场景的主要场景模型，包括地面模型、附属物物模型、高速路隧道模型、虚拟天空模型、汽车模型等，并对模型进行优化处理。

（3）为了完善虚拟场景的构建，使得整个虚拟场景更具有科学性、真实性，在武英高速上进行了一系列实车试验，并采集试验数据。

最终，实现了汽车操纵稳定性试验高速道路场景下的模拟，构建的高速道路场景也具有一定的真实感，为虚拟现实技术与汽车操纵稳定性试验的研究与进一步的开发工作奠定了基础，具有一定的研究和应用价值。

关键词：虚拟现实技术，汽车操纵稳定性试验，三维建模，高速道路构建

Abstract

In recent years, China's rapid economic development promotes the continuous progress of automobile technology, China's road transport system has been gradually improved, its high-speed and non-professional driver has become the current main characteristics of the road traffic. At the same time, frequent traffic accidents have become a hot issue of high concern for road traffic safety. The handling stability of automobile is directly related to the safety of driving, and the evaluation of automobile handling stability is an important prerequisite to ensure the safety performance of automobile. Based on the in-depth research on the development of Virtual Reality technology and the current development of automobile handling stability test at home and abroad, this paper focuses on the three-dimensional modeling of automobiles and the construction of highway traffic scenes. The main research contents of this paper include:

(1) According to the principle of constructing the scene, the overall structure of constructing the scene is put forward, and the overall solution and the scene construction process are determined.

(2) According to the modeling principle of the visual system, the main scene model of the highway is created with the help of 3ds Max software, including the ground model, the subsidiary model, the highway tunnel model, the virtual sky model, the car model, and optimize the models.

(3) In order to improve the construction of virtual scene, and make the whole virtual scene more scientific and realistic, a series of real automobile test were conducted on Wuying highway, and collected test data.

Finally, achieved the simulation of automobile handling stability test in highway scene, the highway scene built were also realistic, laid the foundation for the further developmentof Virtual Reality technology and automobile handling stability test research, and has the value of research and application.

Keywords: Virtual Reality technology, automobile handling stability test, 3D model construction, highway construction

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 引言 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2 虚拟现实技术 2

1.2.1 虚拟现实技术的组成 2

1.2.2 虚拟现实技术的特点 2

1.2.3 虚拟现实技术的应用 3

1.3 汽车操纵稳定性试验 3

1.3.1 汽车操纵稳定性试验类别 4

1.3.2 汽车操纵稳定性方法研究 5

1.3.3 虚拟现实技术在汽车操纵稳定性试验中的应用 6

1.4 国内外研究现状 7

1.4.1 国外的研究现状 7

1.4.2 国内的研究现状 8

1.5 本文的主要研究内容 9

第2章 软件开发工具 10

2.1 建模软件3Ds Max 10

2.2 三维建模方法的分析 11

2.2.1 多边形建模方法 11

2.2.2 面片建模方法 12

2.2.3 曲面建模方法 13

2.3 本章小结 14

第3章 场景模型的建立 15

3.1 场景模型建立原则 15

3.2 场景模型的建立 15

3.2.1 地面模型的建立 16

3.2.2 路面附属物的建模 17

3.2.3 高速路隧道构建 18

3.2.4 虚拟天空环境的建模 18

3.3 汽车的建模 19

3.4 本章小结 30

第4章 模型优化与虚拟场景合成 31

4.1 场景模型的优化技术 31

4.1.1 模型个数精简技术 31

4.1.2 纹理贴图技术 31

4.1.3 冗余数据简化技术 32

4.2 虚拟场景的合成 32

4.2.1 模型的导入 32

4.2.2 虚拟场景的构建 33

4.2.3汽车在多隧道高速路上行驶稳定性实验研究 36

4.3 本章小结 38

第5章 结论 39

5.1 研究总结 39

5.2 研究展望 39

参考文献 41

致谢 43

第1章 引言

1.1 研究背景与意义

在2016年中，我国汽车产销量均超2800万辆，连续八年保持世界第一。2016年我国汽车产销量增长较快，创下产销总量的新高，其中，汽车生产、销售数分别为2811.9万辆和2802.8万辆，分别同比增长14.5%和13.7%。汽车行业愈来愈快的发展，必然会导致一系列的问题出现，其中就包含高速道路上发生的交通事故愈来愈多。

目前，我国高速道路单位里程事故率及亿车公里死亡率虽然已在逐步下降，但交通事故总量仍居高不下，且高速道路交通事故的严重程度正在逐年上升。我国虽有着与日本相当的高速道路亿车公里事故率指标，但我国亿车公里死亡率明显高于日本，且几乎十倍于日本。同时，我国道路交通死亡人数仅次于印度，居全球第二位，而且由货车肇事造成人员死亡的交通事故占总交通事故死亡人数三分之一以上。高速公路则是货车肇事的最主要事发地点。

十年来，中国高速公路里程年均增长率达33.2％，死亡人数年均增长率为19.9％，受伤人群年平均增长率达10.9％，伤亡人数增加 分别为2.8倍和2.0倍。不仅如此，中国高速公路事故严重程度逐年增加。 交通事故每11人死亡，其中就有公路交通事故死亡人数1人，道路交通事故伤亡人数逐年增加。 公路死亡人数比国家公路高出15.4％和22.2％^[1]。