[发明专利]一种基于ODE物理引擎的车辆地形通过性仿真分析组件的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆地形通过性仿真分析组件的设计方法，特别涉及一种基于ODE物理引擎的车辆地形通过性仿真分析组件的设计方法。

背景技术

为满足国防和军事领域建模与仿真技术的需求，美国国防部开发了试验训练使能体系结构(Test and Training Enabling Architecture,TENA)。哈尔滨工业大学借鉴了TENA的基础上提出了符合国内研究现状的通用试验训练体系结构HIT-TENA。图1所示为HIT-TENA体系结构，图中标色部分为环境资源应用。环境资源包括地形、海洋、空间、大气等综合自然环境，及声、电磁、光等人工技术和战术环境。HIT-TENA所有的试验都是发生在一定的环境条件中，环境资源的构建效果直接影响着仿真结果，对于参试设备性能的评估与提升也起着不可忽略的作用。

在军事与国防领域中，地形环境是整个综合自然环境中重要组成部分。作为日常生活和军事活动中最常见的交通工具，地形的起伏性对车辆的行进有很大的影响。在对车辆的地形通过性测试中，由其对于坦克和军用越野车，一直延续着设计-试制-试验-改进的车辆研究模式。这样的模式显然需要耗费大量的人力、物力和财力，并且研究效率不高，周期长。

国内现有的大型虚拟平台中，也具有地形环境仿真部分，但是对于地形环境和车辆交互方面的技术研究主要集中在场景的实时可视化显示、车辆建模和地形环境效应建模等单个方面，还没有完整的可运用于实际作战仿真的试验训练体系结构。因此，在试验训练体系结构中构建地形环境资源，实现地形环境资源与车辆资源的信息交互，进行车辆的地形通过性仿真，是提升试验训练体系结构竞争力的有效途径。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术需要耗费大量的人力、物力和财力，并且现有技术研究效率低，周期长的问题，而提出的一种基于ODE物理引擎的车辆地形通过性仿真分析组件的设计方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一、在Visual Studio平台上，使用GDAL函数库读取以SEDRIS标准表示的地形高程数据；

步骤二、利用ODE物理引擎构造动力学仿真模型，在动力学仿真模型中通过读取地形高程数据构建三维地形模型；

步骤三、设定真实车辆的初始位置，利用ODE物理引擎构造动力学仿真模型，在动力学仿真模型中根据真实车辆的车辆模型的数据和ODE引擎中的hinge-2关节构建模拟真实车辆的车辆模型；

其中，真实车辆的车辆模型的数据包括车辆的长、宽、高以及车轮的直径；

步骤四、实时获取在三维地形模型中真实车辆的车辆模型的基本参数，根据真实车辆的车辆模型的基本参数完成车辆的通过性分析；其中，真实车辆的车辆模型的基本参数包括车辆的速度、位置和加速度；

步骤五、利用HIT-TENA中的资源封装工具将车辆的通过性分析的程序封装为通过效应组件；

其中，将车辆的通过性分析的程序封装为通过效应组件具体为:

(1)、将获取真实车辆的车辆模型的通过性分析信息的接口封装为信息化体系结构HIT-TENA能够加载的资源组件；

(2)、利用HIT-TENA中的平台组件封装工具的模板封装功能将车辆的通过性分析的程序生成代码框架。

发明效果

本发明是利用开源物理引擎ODE(Open Dynamic Engine)而设计的车辆地形通过性仿真分析组件。车辆的通过效应是是虚拟试验中地形环境资源重要组成部分，地形通过效应组件通过实时分析车辆在地形环境中的通过性，发布车辆位置信息及速度信息实现地形环境资源应用与其它参试设备的信息交互。车辆地形通过性仿真分析组件对于提高虚拟试验的可信性、环境资源的可重用性，完善虚拟环境资源具有重要意义。

随着近年来虚拟现实技术逐渐得到发展与完善，通过虚拟现实技术进行地形通过性分析具有成本低、使用方便、周期短和覆盖面广的优点。

周期短：目前的车辆通过性测试都是在试验场进行的实车测量，在真实实验场地采用真实车辆进行地形通过性分析实验时，需要提前准备实验场地及实验车辆，并且在大面积的场地中实验需要数天时间，周期较长。而本发明中采用虚拟现实技术，节约了实验前的准备时间，并且车辆模型在三维地形模型上的仿真行驶时间也大大缩短。与实车测量相比，本发明将试验周期从以天为单位的数量级降到以小时为单位的数量级，具有周期短的优点。