基于Unity3D的电动汽车虚拟协同与增强现实培训系统设计与实现

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随着计算机、图像成形、互联网、移动触屏终端等技术的逐渐成熟,虚拟现实和增强现实技术迅速发展,已成功应用到教学、体育、娱乐、医疗、建筑等领域。传统电动汽车培训因其动力系统属于高压部件、培训过程中存在高压危险,无法实现异地协同培训,培训场地及时间受限制,培训成本高,针对这些问题,以Unity3D为开发平台,利用虚拟现实和增强现实技术,分别设计并开发了电动汽车虚拟协同与增强现实培训系统,其中,虚拟协同培训系统用于PC端平台,实现了用户场景漫游、学习模式、考核模式、多人协同作业、个人独立作业、数据管理等系统功能;增强现实培训系统用于触屏移动终端,实现了通过旋转、缩放方式认知零件结构和通过拆卸、装配方式实训功能。并对系统实现关键技术进行了研究,具体内容如下:研究了虚拟协同培训机制。对基于TCP协议的客户端和服务端通信机制进行了研究,提出利用部件操作权限设置加锁方式解决操作冲突问题。研究了分布式碰撞检测技术。针对虚拟协同培训系统模型数量众多、形状不一、结构复杂,提出物体客户端添加OBB包围盒初步碰撞检测,而服务端添加Mesh Collider较精确碰撞检测的分布式碰撞检测算法,解决大型虚拟培训场景包围盒碰撞检测精确性与实时性两个约束的冲突问题。针对增强现实培训系统触屏移动终端性能有限,提出采用添加OBB包围盒碰撞检测算法,提高系统碰撞检测的精确性和实时性。研究了模型优化技术。针对虚拟场景三维模型网格面片数量多,系统实时渲染能力有限,采用动态LOD技术减少渲染面片数量,从而提高系统渲染实时性;针对虚拟场景渲染模型数量多导致系统卡顿,采用锥视体剔除技术剔除视角外模型和遮挡剔除技术剔除被遮挡模型来减少系统渲染模型数量,从而提高系统渲染速率。
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