汽车驾驶模拟器,又称为汽车模拟驾驶仿真系统,它集合了虚拟现实技术、机械传动技术、计算机图形学、三维实时渲染技术、计算机接口技术、数据通信技术等多种先进技术与学科知识,是一个交叉了多项技术的高科技平台。借助于驾驶模拟器,能对汽车—驾驶员—道路(环境)相互作用关系进行研究,也能对驾驶人员进行训练。驾驶模拟器的研究与开发不仅能有效缓解目前我国驾驶培训系统所面临的压力,而且可以避免环境污染,减少能源消耗,降低培训成本,因而汽车虚拟驾驶系统的研究具有理论和实用的意义,其产品开发具有广阔的市场。本文对汽车驾驶模拟器进行了系统的研究。首先,采用面向对象建模原理和方法建出汽车动力学系统各部分的面向对象模型;采用数学建模的方法并运用汽车动力学和运动学理论,构建出汽车动力学模型,为实现汽车运动学和动力学仿真奠定了理论和编程基础。其次,采用三维建模技术建立了汽车虚拟驾驶仿真系统的场景模型;基于OpenInventor图形开发包和C++编程语言设计了虚拟驾驶场景的层次结构、模型解析、碰撞检测技术、运动相机的控制和实时渲染等基础类库,并对场景模型进行优化处理,构建了汽车虚拟驾驶视景仿真系统。最后,结合汽车运动学理论和实时渲染技术,分析了数据头盔实时跟踪模块与汽车动力学控制模块对视景渲染相机的运动控制;基于数据头盔的SDK和C++编程语言设计了头盔显示器与视景控制模块的接口,实现了相机视口随着汽车的运动和驾驶者的头部转动而实时地进行渲染场景;通过C++语言建立人机交互设备接口,采用汽车方向盘、换档机构、油门踏板、制动踏板和离合器踏板等构成了汽车虚拟驾驶仿真系统的操控系统,准确地模拟汽车在起步、加速、转向、制动以及坡道等各种行驶工况的状态,为汽车虚拟驾驶提供了逼真的仿真环境。