汽车数字化开发技术—第七章汽车虚拟现实技术在汽车开发中的应用

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5个阶段： 1）传统的屏幕显示、键盘和鼠标 2）从三维图形到观看“桌面虚拟现实” 3）头盔显示器和双筒全景显示器（具有沉浸感） 4）数据手套和触觉反馈装置 5）超大屏幕或全景虚拟环境（多用户深度沉浸感）
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1）采用与人体位置有关的观察方法，从而提供了 在三维空间中运动的视觉界面，为用户在虚拟环境 中东张西望、走进走出或飞越创造了基本条件。 2）超大 屏幕的立体景观加强了空间的深度和广度， 全景虚拟环境将与人的身材大小相适应。 3）通过数据手套、操纵杆、遥控器空间球和立体 鼠标等装置可以操纵和控制虚拟对象。 4）立体声场、触觉以及其他非视觉技术的应用大 大加深了虚拟环境的沉浸感。 5）在不同地点的人通过网络可以分享虚拟环境， 在虚拟空间中相会、交谈和动作交互。（多用户）
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5)汽车碰撞安全仿真的发展趋势： (1)提高仿真运算速度，它是汽车碰撞仿真技术发展 的核心； (2)发展新的人体模型模拟技术； (3)寻求接触搜寻新算法； (4)研究降解积分新技术； (5)子循环技术。
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汽车数字化开发技术
3.1虚拟现实技术的概述 3.2虚拟环境的建立 3.3产品的虚拟原型 3.4数字制造 3.5数字工厂
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具有沉浸感的虚拟环境硬件系统包括： 一、可视化视觉通道 二、虚拟幕墙 三、全景空间 四、立体声场的听觉通道 五、语言、位置和姿态输入装置
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1）头盔显示器 2）双筒全方位显示器 3）虚拟桌面和虚拟幕墙 4）全景虚拟环境

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可以提供立体场 景显示、立体声 音输出以及头部 位置跟踪的功能。 头盔前方的小盒有两个小液晶显示屏，利用光学 原理让左右眼看到的图像略有差别以达到立体效 果。 位置追踪器能够不断测量用户头部的位置和方向， 并将计算机生成的场景调整到与头部位置和姿态 相适应的场景，使用户可以在各个角度观看生成 的虚拟产品。
汽车数字化开发技术

数字开发有哪些技术，具体应用、与传统开发相比 有哪些优势？

例如：CFD技术（计算流体动力学），是研究流体 在基本控制方程下运动的数值模拟方法。用于计算 分析汽车外流场，与传统的风洞试验相比，CFD方 法不需要实车模型，具有周期短、成本低、可反复 计算等优点。
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1）仿真的三个基本要素是： 系统、模型、计算机
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4）汽车碰撞安全仿真试验从哪几个方面进行？ 要研究的内容包括哪几个？
试验从哪五个方面进行：（1）正面碰撞（ 2）后部 碰撞 （3）侧面碰撞（ 4）顶部压垮 （5）侧门强 度。 研究的内容包括：（1）车身结构的耐撞性研究 （2 ）碰撞生物力学研究 （3）乘员约束系统研究 （4 ）安全内部饰件研究。
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针对头盔显示器 戴上不舒适感进 行了改进，同时 分辨率上有所提 高。 通过多连杆机构 在操作范围的任 意移动，达到位 置跟踪的效果。
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与头盔显示器和双筒全方位显示器相比可供 多用户同时使用。 在操作者可以通过数据手套、位置跟踪器等 实现人机交互。
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可供用户10人左右
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虚拟现实的组成包括用户（操作者）、机 器及人机接口三个基本组成部分。 借助虚拟显示技术，可以对现实世界的事 物进行动态仿真。
计算机屏幕显示的场景能够跟踪用户的输 入，及时按照输入信息修改场景，使用户 和虚拟环境之间建立起实时交互性关系， 进而使用户产生身临其境的沉浸感觉。
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建立全景虚拟环境（CAVE)的目的： 1）生成高清晰度全彩色的逼真影像，改善周边 视野效果； 2）减少用户负重的硬件，消除头部转动的误差； 3）开发能够同时看到现实世界和虚拟世界的显 示装置； 4）开发能够与超级计算机联网的可视化的工具 和数据源。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
利用CAVE开发奔驰新车型
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数据手套 操纵杆 操纵手轮 三维控制装置


1）为了方便设计师对产品各方面包括外观、零部 件间的关系、性能等方面做出评价，以减少设计上 的错误和最大限度地满足客户需求。 2）为了缩短产品的设计周期和节省试制费用，避 免多次制造样机。 3）为了使数字化产品模型具有更强的人机交互功 能，使用户能在虚拟环境中感觉到产品的存在。 4）为了方便产品设计开发人员、生产管理人员、 营销人员组成的团队可以从不同角度对产品的设计 方案进行讨论。
物理系统
数学模型
计算机
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2）汽车虚拟样车仿真技术的内容：
(1)几何仿真，整车结构的几何特性与装配关系的仿 真； (2)性能仿真，动力学性能和动力学特性的仿真 。
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3）虚拟试验的优点：
(1)可以大幅度减少样机制造试验次数，缩短新产品 试验周期，降低实际试验的费用。 (2)可以实现设计者、产品用户在设计阶段信息的互 反馈。 (3)可对试验过程进行回放、再现和重复。
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3.1.1虚拟现实的定义 3.1.2虚拟环境开发的目的 3.1.3虚拟现实在各个领域的应用

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是一种为改善人与计算机的交互方式、提 高计算机可操作性的人机界面综合技术。

它通过高速图形计算机、头盔显示器或其 他三维视觉通道、三维位置跟踪器和立体 声音响，使计算机用户能够沉浸到计算机 屏幕所显示的场景中去，从而产生一种类 似“幻觉”的人工三维环境——“虚拟环 境或灵境”。

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数据手套(DataGlove)是 一种把手势输入计算机的 工具。戴上数据手套后， 当手活动时手套检测这些 活动，并向计算机送出相 应数据，计算机将这些数 据转化为虚拟手的动作， 如握拳、手平直、伸出食 指等。根据系统的规定， 不同的手势可以表示不同 的控制指令，例如用手平 直指出飞行的方向，用握 拳表示返回等。
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虚拟现实在工程中的应用 虚拟现实在医学中的应用 虚拟现实在航天和军事中的应用 虚拟现实在商业中的应用 在娱乐、艺术和教育中应用 虚拟现实在车辆工程方面的应用
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3.2.1人机交互方式发展历程 3.2.2具有沉浸感虚拟环境的特点 3.2.3虚拟环境硬件配置 3.2.4虚拟环境软件配置
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为了实现在虚拟现实中的漫游，必须知道浏览者在 三维空间中的位置和方向，尤其是必须知道头部的 位置与方向，以相应地改变场景。这就需要位置跟 踪器跟踪头部的位置与方向，也就是需要位置跟踪 器描述物体的3D位置。 目前采用的位置跟踪器有磁场式、超声波式、红外 线式及发光二极管式等，但使用较多的是磁场式及 超声波式。