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동역학적 특성을 반영한 실시간 자동차 주행 시뮬레이션

Title
동역학적 특성을 반영한 실시간 자동차 주행 시뮬레이션
Other Titles
Real-time Vehicle Driving Simulation using Vehicle Dynamics
Authors
조영주
Issue Date
2010
Department/Major
대학원 컴퓨터공학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
김명희
Abstract
실시간 물리 시뮬레이션 기술은 사용자들에게 게임 객체의 정교하고 사실적인 물리적 반응을 전달함으로써 게임의 몰입도와 흥미를 높이는 역할을 수행한다. 특히 자동차 주행 시뮬레이션의 경우, 자동차의 주행 속도가 낮거나 자동차의 움직임이 부자연스러운 경우, 가상공간 내 사용자의 몰입도가 현저하게 떨어지게 된다. 따라서 속도감과 안정감을 동시에 만족시키는 주행 시뮬레이션 기술이 매우 중요시되고 있다. 자동차의 동작을 시뮬레이션 하기 위해서는 자동차에 적용되는 모든 힘과 그 힘을 받는 자동차 구조에 대한 분석이 필요하고, 복잡한 계산과정이 요구된다. 자동차 역학 분야에서는 복잡한 모델을 사용하여 이러한 계산과정에서의 정확도를 높이는 방향으로 대부분의 연구가 진행되고 있다. 그러나 이러한 많은 계산 량으로 인해 실시간으로 구현하는데 어려움이 있다. 따라서 자동차의 동역학적 특성을 반영하여 속도감과 안정감을 동시에 만족시킬 수 있는 실시간 자동차 주행 시뮬레이션 기법이 필요하다. 본 논문에서는 추진력, 회전력과 같은 자동차 시뮬레이션을 위해 반드시 필요한 요소들을 중심으로 비교적 사실적이면서도 계산 량을 줄일 수 있는 자동차 동역학 모델을 자동차에 적용하였다. 또한 주행 안정성 향상을 위하여 자동차 동역학 요소 중 하나인 현가장치를 적용하였다. 본 논문의 방법은 범용 물리엔진에서 제공하는 자동차 주행 데모와 비교하여 실제 속도와 주행 성능을 평가하였고, 60FPS의 속도로 주행 안정성이 향상 된 자동차 주행 시뮬레이션의 결과를 얻을 수 있었다.;The real-time physics simulation technology performs a role to increase a concentration and an interest towards a game by passing a delicate and realistic physical reaction of game object to the users. Especially, in a case of vehicle driving simulation, the concentration of the user in a cyberspace would be remarkably decrease if a speed of the car is lower than the average or a movement of the car is unusual. Therefore, it is very important that the vehicle driving simulation technology should satisfy the speed and the stability at the same time. To simulate the movement of the car, we need to figure several things out: analyzing all energies that are applied to the car, analyzing the structures of the car which receive the energies, and calculating its complicated process. In the field of auto mechanics, the most researches have been studying to increase the accuracy in the evaluation process by using a complicated model. However, because of the enormous amounts to calculate, there is a difficult for realizing the accuracy in real time. As a result, we need a new version of vehicle driving simulation technique which can be occurred in real time and satisfy the pace and the stability at the same time by reflecting the kinetic properties of the vehicle. In this paper, a new concept of vehicle dynamic model that is comparatively realistic, is able to reduce the amount of calculations, and revolves around necessary elements for the vehicle simulation such as momentum or torque is suggested. Moreover, in order to enhance driving safety, one of the factors of vehicle dynamics, a suspension system, is applied. As a result, in the testing process, its actual speed of car and driving performance is assessed, compared to the vehicle driving demonstration from general physics engine. In addition, the result of vehicle driving simulation that is improved driving stability in the speed, 60FPS, is obtained.
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