Design e desenvolvimento de um simulador de ambientes para PVSio-web

Abstract

A library for the construction of a race simulation environment, combining a track ge nerator and a rendering engine, was developed and is described in this dissertation. The library was built on simple, but realistic rendering techniques used in old arcade games. This library also allows to visualize more realistic renderings, than the graphics aforemen tioned if the user wishes. The focus will be on the automotive domain. Virtual prototypes were developed that can be used to analyze semi-autonomous functions of a car that in volve HMI (Human-Machine Interfaces) and depend on aspects of the wider system, such as road topography. A case study based on a dangerous design flaw of the 2015 Lincoln MKC automotive dashboard will be used throughout the dissertation to test the flexibility and capabilities of the library. Human error is defined as the main cause of vehicle accidents, however it is important to highlight that incident investigations sometimes also reveal that some human errors are due to latent design flaws, rather than careless behavior. The design of interfaces in the automotive domain is of utmost importance, as any flaw could lead to use errors that have safety consequences. Interactive simulations of dashboard designs in conjunction with driving environments allow rapid simulation of different situations and facilitate the process of analysis of these designs. This dissertation describes how to use a prototype and analysis toolkit to support the de velopment of virtual prototypes that compose an interactive simulation with an automotive dashboard and its contexts of use, called driving environments. It also explored the inte gration of external controllers, such as gamepads, steering wheels, pedals (used in game consoles), virtual gamepads, virtual arrow keyboards and mobile devices with gyroscope sensor to facilitate simulation.

Uma biblioteca para a construção de um ambiente de simulação de corrida, combinando um gerador de pistas e um motor de renderização, foi desenvolvida e é descrita nesta dis sertação. A biblioteca foi construída sobre técnicas de renderização simples, mas realistas, usadas em antigos jogos de arcade. Esta biblioteca também permite visualizar renderizações mais realistas, para além dos gráficos acima supracitados, caso o utilizador desejar. O foco será no domínio automóvel. Foram desenvolvidos protótipos virtuais que podem ser usados para analisar funções semi-autónomas de um veículo, que envolvem HMI (Human-Machine Interface) e que depen dem de aspectos mais amplos do sistema, como a topografia da estrada. Um caso de estudo, baseado numa falha de design perigosa do painel de instrumentos do veículo Lincoln MKC de 2015, será usado em toda a dissertação para testar a flexibilidade e as capacidades da biblioteca. O erro humano é definido como a principal causa de acidentes que envolvem veículos, no entanto, é importante ressaltar que existem investigações após-incidente, que às vezes também revelam que alguns erros humanos são causados por falhas latentes de design, e não devido a comportamentos descuidados dos condutores. O design de interfaces no domínio automóvel é de extrema importância, pois qualquer falha pode levar a erros de utilização, com consequências negativas, relacionadas com a segurança dos seus ocupantes. Simulações interactivas de designs de painéis de instrumentos em conjunto com os am bientes de condução permitem a simulação rápida de diferentes situações e facilitar o pro cesso de análise desses designs. Esta dissertação descreve como utilizar um toolkit de prototipagem e de análise para apoiar o desenvolvimento de protótipos virtuais que compõem uma simulação interativa com um painel de instrumentos e com os seus contextos de utilização, designados por am bientes de condução. Foi também explorada a integração de controladores externos, como gamepads, volantes, pedais (utilizados em consolas de jogos), gamepads virtuais, teclados de setas virtuais e controladores com sensor giroscópio, para facilitar a simulação.