[发明专利]高速公路隧道及隧道群运行环境视景仿真方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于计算机技术领域，涉及环境视景仿真技术。 

背景技术

虚拟现实技术作为20世纪末兴起的一门崭新的综合性信息技术，在很多领域发挥着不可替代的作用。虚拟现实技术特点是利用计算机多媒体技术在计算机系统中创建真实环境的仿真环境，通过计算机的硬件设备来模拟人体的视觉、听觉、味觉和触觉等真实感知，使参与者在其中产生与在真实环境中相同或相似的体验。 

欧美各国从上世纪60年代最初提出了虚拟现实系统的基本思想。80年代，美国宇航局(NASA)及美国国防部组织了一系列有关虚拟现实技术的研究，并取得了令人瞩目的研究成果，从而引起了人们对虚拟现实技术的广泛关注。进入90年代，迅速发展的计算机硬件技术与不断改进的计算机软件系统相匹配，使得基于大型数据融合的声音和图像的实时动画制作成为可能。此后，不断创新的人机交互系统设计及实用的输入输出设备进入市场，为虚拟现实系统的应用打下了良好的基础。在这一发展过程中，一些高校和公司相继推出自己的虚拟现实系统，其中包括：美国北卡罗来纳大学(UNC)研制的“像素飞机”系统、麻省理工学院(MIT)研制的虚拟环境下对象运动跟踪系统、华盛顿大学华盛顿技术中心研制的人机界面技术实验室系统、美国的Multi Gen-Paradigm公司开发出的三维实体建模/三维视景运动控制工具Multi Gen Creator/Vega以及加拿大Virtual Prototypes(VPI)公司推出的实时仿真与训练环境STAGE平台等[1-6]。 

和一些发达国家相比，我国的VR技术研究起步较晚。国内的一些院校和科研单位陆续开展了VR技术的研究，其中包括：浙江大学CAD/CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统、国防科技大学计算机学院并行与分布处理国防科技重点实验室于1999年11月自行设计并实现了我国第一个基于HLA的分布交互仿真环境一银河高性能分布仿真系统、武汉理工大学商蕾等应用虚拟仿真技术开发了航海驾驶视景仿真系统以及防空兵指挥学院陈亢等开发了作战视景仿真系统等[7-10]。 

虽然国内外已对虚拟现实技术开展了不少研究，但是关于把虚拟现实技术应用于公路隧道视景仿真的报道并不多见，现有的虚拟仿真技术主要存在以下缺陷： 

(1)传统的虚拟仿真设计时需要进行许多基本模型拼接，工作繁琐； 

(2)现有的虚拟仿真技术并没有预先研究与公路隧道及隧道群相适应的交通流模型，导致了其他仿真软件中车辆运行与隧道段运行规则的不适应性； 

(3)对于高速公路隧道及隧道群运行环境中不同的相对固定外形的设施等没有存储，因此模型并不能重复利用，降低了仿真视景的建模效率； 

(4)现有的用于公路隧道的虚拟仿真技术主要集中在对于基本的场景漫游和某一交通控制策略仿真的研究，缺乏对包括隧道内外环境、设备信息以及设备控制等视景仿真的整体性的研究。 

鉴于此，本发明基于虚拟现实技术进行高速公路隧道及隧道群运行环境视景仿真系统研究。 

([1]Kalwask R.The Science of Virutal Reality and Virtual Envlronments.Addison Wesley，1993 

[2]Burden G.CoiffetP.Virtual Reality Technoligy，John Wiley.New Yokr，1994 

[3]John Iovine.Step into Virutal Reality.U.s.Winderest/McGraw Hill Inc，1995 

[4]Zheng J M，Chan K M and Gibson I.Virtual Reality.In：Proce of the Annual Reliability and Maintain ability SymPosium，Leuven：Beilgium，1998，20-23 

[5]Baal-Sehem J and ShinarD.The TelePresence Era：Glob al Village or″Meadia Slums″.IEEE Trans On Technology and Society Magazine，1998，14(4)：28-35 

[6]Parker and Narayanan M，Virtual reality.In：wescon conferenceRecord，Leuven：Beilgium，1996，542)