專利名稱：交互式交通仿真系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及仿真技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及交通仿真、車輛駕駛仿真領(lǐng)域。
技術(shù)背景從20世紀(jì)80年代起，不少發(fā)達(dá)國(guó)家已將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)用于國(guó)防、航空、航天等領(lǐng)域。 90年代，開(kāi)始推廣應(yīng)用于能源、交通、電力等民用領(lǐng)域。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行交通問(wèn)題的研究具有經(jīng)濟(jì)、安全、高效等特點(diǎn)。目前在公路交 通領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要用于交通仿真、駕駛仿真兩個(gè)方面。交通仿真系統(tǒng)通過(guò)模擬路 網(wǎng)以及交通流的動(dòng)態(tài)特性，解決交通管理、道路規(guī)劃、交通影響評(píng)價(jià)等領(lǐng)域的問(wèn)題，通常以 軟件的方式實(shí)現(xiàn)。根據(jù)仿真規(guī)模與仿真粒度，交通仿真系統(tǒng)分為宏觀、中觀、微觀交通仿真 系統(tǒng)。駕駛仿真系統(tǒng)由相應(yīng)的軟、硬件構(gòu)成，通過(guò)實(shí)現(xiàn)車輛性能仿真、駕駛環(huán)境仿真來(lái)進(jìn)行 駕駛技能培訓(xùn)、車輛性能仿真研究等。美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在這兩個(gè)領(lǐng)域都做了大量的研究工作，并已 形成了不少產(chǎn)品，這些產(chǎn)品包括各類交通仿真軟件、汽車駕駛仿真器等。通過(guò)調(diào)査、研究發(fā) 現(xiàn)，目前交通仿真、駕駛仿真這兩個(gè)相關(guān)領(lǐng)域相對(duì)獨(dú)立，并未有效利用雙方可共享的研究成 果，如在駕駛仿真系統(tǒng)中一般未包含高逼真度的交通流仿真模型；而交通仿真系統(tǒng)中往往 較少考慮交通流中車輛性能的仿真、駕駛行為特征的個(gè)體差異等。在這兩個(gè)相關(guān)領(lǐng)域的成果 上進(jìn)一步研究，可構(gòu)建新型的交通-駕駛混合仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)可有效提高交通仿真系統(tǒng)、駕 駛仿真系統(tǒng)的仿真置信度，并將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在公路交通領(lǐng)域的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，為 駕駛行為、駕駛心理、交通安全、智能交通、道橋設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的研究、應(yīng)用工作提供一個(gè)新 平臺(tái)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種采用分布式體系結(jié)構(gòu)的交互式交通仿真系統(tǒng)，這是一種新型的 交通-駕駛仿真系統(tǒng)。其核心在于將人在回路的車輛駕駛仿真器作為交通參與實(shí)體引入交通仿 真系統(tǒng)中。車輛駕駛仿真器作為受用戶駕駛行為控制的交通參與實(shí)體與交通仿真系統(tǒng)生成的 虛擬交通參與實(shí)體相互作用、相互影響，共同參與交通仿真計(jì)算。本發(fā)明提供的系統(tǒng)采用分 布式體系結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)車輛駕駛仿真器、多個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器在同一虛擬交通環(huán)境 下的協(xié)同仿真，具有結(jié)構(gòu)靈活、擴(kuò)展方便、支持人機(jī)交互、置信度高等特點(diǎn)；為交通領(lǐng)域的 相關(guān)研究與應(yīng)用提供了一種新平臺(tái)、新仿真工具，將推動(dòng)交通仿真技術(shù)及交通領(lǐng)域的發(fā)展本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明包括交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)、車輛駕駛仿真器、 仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。對(duì)于交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)，其至少包含一個(gè)交通環(huán)境仿 真服務(wù)器。交通環(huán)境仿真服務(wù)器負(fù)責(zé)完成指定區(qū)域中的道路、交通設(shè)備、機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、 行人進(jìn)行仿真。系統(tǒng)中至少包含一個(gè)人在回路的車輛駕駛仿真器，用戶在車輛駕駛仿真器中 可以看到交通環(huán)境仿真服務(wù)器生成的仿真結(jié)果，并通過(guò)操作車輛駕駛仿真器參與交通仿真。 仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn)接收交通環(huán)境仿真服務(wù)器、車輛駕駛仿真器發(fā)出的實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)，采 用三維圖形的方式顯示系統(tǒng)所仿真交通環(huán)境的實(shí)時(shí)狀況。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備為系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)提供通訊平臺(tái)o所述交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)由一組可擴(kuò)展的交通環(huán)境仿真服務(wù)器群組成，群中服務(wù)器的數(shù) 量為一個(gè)或多個(gè)。交通環(huán)境仿真服務(wù)器包含一套配備網(wǎng)絡(luò)接口的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及運(yùn)行于該計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)上的交通環(huán)境仿真軟件。交通環(huán)境仿真軟件分為交通環(huán)境仿真程序與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)兩部 分，交通環(huán)境仿真程序由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、交通參與實(shí)體行為仿真、車輛-環(huán)境作用仿真、交通 環(huán)境狀態(tài)發(fā)布、仿真時(shí)鐘管理、協(xié)調(diào)管理、結(jié)果顯示、通訊協(xié)議等部分組成。交通環(huán)境數(shù)據(jù) 庫(kù)中包含道路數(shù)據(jù)、信號(hào)燈數(shù)據(jù)、交通標(biāo)志數(shù)據(jù)、交通規(guī)則數(shù)據(jù)、機(jī)動(dòng)車仿真模型、非機(jī) 動(dòng)車仿真模型、行人仿真模型。所述交通環(huán)境仿真程序基于交通環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)完成交通環(huán)境的實(shí)時(shí)仿真運(yùn)算。實(shí)時(shí)仿真計(jì) 算的內(nèi)容包括計(jì)算所仿真的交通區(qū)域內(nèi)所有虛擬交通參與實(shí)體的狀態(tài)，這些交通參與實(shí)體 包括機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人；根據(jù)配時(shí)信息計(jì)算該區(qū)域內(nèi)信號(hào)燈的狀態(tài)；計(jì)算道路沿途狀 態(tài)可更改實(shí)體的實(shí)時(shí)狀態(tài)，這些實(shí)體包括道路隔離設(shè)施、信號(hào)燈、電桿、植物、市政設(shè)施、 小型建筑。所述虛擬交通參與實(shí)體狀態(tài)的仿真計(jì)算建立在交通參與者的行為仿真模型、其所處的道 路環(huán)境、其所處路段的交通管理信息、周邊其他交通參與者的狀態(tài)的基礎(chǔ)上。每個(gè)交通參與 實(shí)體的狀態(tài)將會(huì)對(duì)周圍其他交通參與者造成影響；并有可能改變道路沿途狀態(tài)可更改實(shí)體的 狀態(tài)，如車輛與樹(shù)木發(fā)生碰撞，樹(shù)木的狀態(tài)將發(fā)生改變。在所述機(jī)動(dòng)車仿真模型中，將駕駛員作為虛擬交通環(huán)境中的具有人工生命特征的實(shí)體看 待，通過(guò)建立完整的駕駛行為模型來(lái)全面、系統(tǒng)地仿真交通環(huán)境對(duì)駕駛行為的影響。在該模 型中，將可能影響駕駛行為的各類因素視為虛擬交通環(huán)境。駕駛行為仿真模型具備獨(dú)立的感 知層、決策層、行動(dòng)層模型。感知系統(tǒng)可模擬駕駛員對(duì)交通環(huán)境的感知特性；決策系統(tǒng)決定 了駕駛員的行為模式與駕駛風(fēng)格；行動(dòng)系統(tǒng)反映了駕駛員執(zhí)行駕駛動(dòng)作的物理屬性。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或通過(guò)訓(xùn)練對(duì)各層次模型中的屬性參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，該模型可適應(yīng)不同的虛擬交通環(huán)境， 并可仿真不同風(fēng)格的駕駛行為。由于具備環(huán)境感知與獨(dú)立行為能力，將該模型作為交通參與者放入不同的虛擬交通環(huán)境中，可實(shí)現(xiàn)包括復(fù)雜交通環(huán)境在內(nèi)的各類交通環(huán)境的微觀仿真。 另外由于虛擬個(gè)體具有不同駕駛風(fēng)格和不同行為特征，該模型還可充分地表現(xiàn)出交通流在微 觀層面的復(fù)雜性與多樣性。所述交通環(huán)境仿真服務(wù)器將計(jì)算得到的仿真結(jié)果通過(guò)三維圖形的方式加以顯示的同時(shí)， 通過(guò)通訊協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)接口向系統(tǒng)中可能存在的其它交通環(huán)境仿真服務(wù)器、車輛駕駛仿真器、 仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)傳送仿真結(jié)果。交通環(huán)境仿真服務(wù)器同時(shí)接收其它交通環(huán)境仿真 服務(wù)器、車輛駕駛仿真器發(fā)送的仿真計(jì)算結(jié)果。并將接收到的仿真結(jié)果用于本區(qū)域交通環(huán)境 的仿真計(jì)算。所述交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)中多個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器以服務(wù)器群的模式工作時(shí)，多個(gè)交 通環(huán)境仿真服務(wù)器可協(xié)同完成大范圍的交通環(huán)境仿真。當(dāng)一個(gè)交通實(shí)體離開(kāi)所在區(qū)域進(jìn)入下 一區(qū)域時(shí)，原區(qū)域?qū)?yīng)的交通環(huán)境仿真服務(wù)器將該交通參與實(shí)體對(duì)應(yīng)的仿真對(duì)象轉(zhuǎn)交下一區(qū) 域?qū)?yīng)的交通環(huán)境仿真服務(wù)器進(jìn)行仿真計(jì)算。所述車輛駕駛仿真器為人在回路的半實(shí)物仿真系統(tǒng)，由硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)構(gòu)成。所述 車輛駕駛仿真器的硬件設(shè)備至少包括車輛操縱設(shè)備、接口設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、顯示設(shè)備、 音響設(shè)備與至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。所述車輛駕駛仿真器的軟件系統(tǒng)包括仿真器主控程序、通 訊協(xié)議、視景仿真程序、三維場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)庫(kù)、車輛動(dòng)力學(xué)仿真程序、碰撞檢測(cè)程序、聲音 生成程序、音源地圖、音源數(shù)據(jù)庫(kù)。所述車輛駕駛仿真器通過(guò)接口設(shè)備采集操作者在車輛操縱設(shè)備上施加的控制動(dòng)作，根據(jù) 車輛控制仿真模型、車輛動(dòng)力學(xué)模型、道路數(shù)據(jù)、輪胎-路面耦合模型計(jì)算該車輛駕駛仿真器 所仿真機(jī)動(dòng)車對(duì)象的狀態(tài)。車輛駕駛仿真器所代表的機(jī)動(dòng)車仿真對(duì)象實(shí)體作為交通環(huán)境仿真 子系統(tǒng)所仿真的交通環(huán)境中的一個(gè)交通參與實(shí)體參與整個(gè)交通仿真運(yùn)算，所述車輛駕駛仿真 器所代表的機(jī)動(dòng)車仿真對(duì)象能夠與交通環(huán)境中的其它交通參與者、道路、道路沿途的實(shí)體發(fā) 生相互影響，這些影響包括碰撞、干擾、地表跟隨，影響結(jié)果在所述車輛駕駛仿真器所在 區(qū)域?qū)?yīng)的交通環(huán)境仿真服務(wù)器上計(jì)算。所述車輛駕駛仿真器采用三維圖形的方式實(shí)現(xiàn)視覺(jué)仿真。視景仿真軟件由三維場(chǎng)景模型 數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)視景仿真程序組成。運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)視景仿真程序根據(jù)所述仿真機(jī)動(dòng)車對(duì)象的狀 態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制。車輛駕駛仿真器同時(shí)接收來(lái)自交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)、其它車輛駕駛仿真器 發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)，并在視景畫面中，顯示所在區(qū)域的交通環(huán)境狀況；通過(guò)聲音仿真系統(tǒng)仿真 其它交通參與實(shí)體、環(huán)境噪音。所述仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn)由一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上輸出顯示軟件構(gòu)成。所述觀察者計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口、至少一種顯示設(shè)備。仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn) 能夠接收來(lái)自交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)以及車輛駕駛仿真器發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)，采用三維圖形的方 式顯示所在位置的交通環(huán)境狀況。操作者可控制觀察的位置與角度。所述交互式交通仿真系統(tǒng)中的交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)、車輛駕駛仿真器、仿真結(jié)果輸出顯 示節(jié)點(diǎn)通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及相關(guān)通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。


圖1本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框2本發(fā)明的軟件部署3交通環(huán)境數(shù)據(jù)管理模塊框4交通參與實(shí)行行為仿真模塊框5交通環(huán)境仿真服務(wù)器仿真結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)布過(guò)程同步6交通區(qū)域場(chǎng)景模型結(jié)構(gòu)圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明以高性能計(jì)算機(jī)、圖形工作站及車輛駕駛仿真器為硬件平臺(tái)，采用微觀交通仿真、 人工智能、車輛動(dòng)力學(xué)、視景仿真、數(shù)字音頻等技術(shù)實(shí)現(xiàn)。主要過(guò)程如下1、 對(duì)所需要仿真的交通區(qū)域進(jìn)行測(cè)繪、調(diào)査，獲得相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)存入 交通環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)中。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括道路、信號(hào)燈、交通標(biāo)志、交通規(guī)則等方面的數(shù)據(jù)。其中道路數(shù)據(jù)包括道路的幾何信息、車道劃分、路面材質(zhì)與附加屬性、路面高程、限速信息等；信號(hào)燈數(shù)據(jù)包括信號(hào)燈數(shù)量、類型、分布位置、信號(hào)配時(shí)等；交通標(biāo)示數(shù)據(jù)包括標(biāo)示 類型、幾何信息、位置分布等；交通規(guī)則包括《道法》中的規(guī)則以及本交通區(qū)域內(nèi)臨時(shí)性交 通管理規(guī)則。2、 進(jìn)行調(diào)查、測(cè)試、分析、研究、驗(yàn)證等手段建立逼真的機(jī)動(dòng)車行為仿真模型。其中機(jī) 動(dòng)車性能的仿真模型建立在車型、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)特性等車輛性能參數(shù)的基礎(chǔ)上。駕駛行 為仿真模型則具備獨(dú)立的感知層、決策層、行動(dòng)層模型。通過(guò)調(diào)研、掌握對(duì)駕駛行為有影響 的主要環(huán)境因素，研究這些因素在虛擬交通環(huán)境下的表達(dá)形式與實(shí)現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié) 合人類感官系統(tǒng)特點(diǎn)建立駕駛員感知系統(tǒng)模型。感知模型包括虛擬視覺(jué)、虛擬聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)遮 擋判斷、感知信息融合、注意焦點(diǎn)選擇等部分。建立駕駛員行為決策系統(tǒng)的模型。通過(guò)統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)及訓(xùn)練，令該模型掌握一種以上的駕駛風(fēng)格。行為決策模型包含動(dòng)機(jī)、記憶、決 策三部分。通過(guò)調(diào)研、查閱資料，收集不同類型人群執(zhí)行駕駛動(dòng)作的特征數(shù)據(jù)，建立駕駛行動(dòng)執(zhí)行仿真模型。在上述工作的基礎(chǔ)上，建立可適用于復(fù)雜交通環(huán)境的駕駛行為仿真模型， 并在交通仿真系統(tǒng)中進(jìn)行模型驗(yàn)證。3、 非機(jī)動(dòng)車、行人的行為仿真模型具備獨(dú)立的感知層、決策層、行動(dòng)層模型。通過(guò)調(diào)研、 掌握對(duì)非機(jī)動(dòng)車、行人行為有影響的主要環(huán)境因素，研究這些因素在虛擬交通環(huán)境下的表達(dá) 形式與實(shí)現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合人類感官系統(tǒng)特點(diǎn)建立非機(jī)動(dòng)車使用者、行人的感知系 統(tǒng)模型。感知模型包括虛擬視覺(jué)、虛擬聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)遮擋判斷、感知信息融合、注意焦點(diǎn)選擇 等部分。建立非機(jī)動(dòng)車使用者、行人的行為決策系統(tǒng)的模型。通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)及訓(xùn)練， 令該模型掌握一種以上的行為風(fēng)格。行為決策模型包含動(dòng)機(jī)、記憶、決策三部分。在上述工 作的基礎(chǔ)上，建立可適用于復(fù)雜交通環(huán)境的非機(jī)動(dòng)車、行人行為仿真模型，并在交通仿真系 統(tǒng)中進(jìn)行模型驗(yàn)證。4、 通過(guò)理論分析、調(diào)查、測(cè)試等手段獲得車輛的車輛控制仿真模型、車輛動(dòng)力學(xué)模型及 模型的相關(guān)參數(shù)，采用龍格-庫(kù)塔法將根據(jù)這些模型建立相關(guān)的計(jì)算機(jī)仿真模型，并進(jìn)行模型 的驗(yàn)證。將驗(yàn)證的模型作為車輛駕駛仿真器中性能仿真部分的模型。5、 對(duì)所需要仿真的交通區(qū)域進(jìn)行測(cè)量、拍攝，獲得相應(yīng)的道路、周邊景觀、建筑等景物 的尺寸信息、外觀紋理特征?；谶@些數(shù)據(jù)，采用人機(jī)交互的方式利用三維建模工具軟件建 立所仿真區(qū)域的三維場(chǎng)景模型。在進(jìn)行仿真運(yùn)行時(shí)，通過(guò)視景仿真程序，調(diào)用并實(shí)時(shí)渲染該 場(chǎng)景模型。6、 對(duì)需要仿真的機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人進(jìn)行測(cè)量、拍攝，獲得其尺寸信息、外觀紋理 特征、運(yùn)動(dòng)規(guī)律。基于這些數(shù)據(jù)，采用人機(jī)交互的方式利用三維建模工具軟件建立這些對(duì)象 的三維模型。在進(jìn)行仿真運(yùn)行時(shí)，視景仿真程序調(diào)用這些三維場(chǎng)景模型，并在仿真計(jì)算結(jié)果 的控制下實(shí)時(shí)地渲染這些對(duì)象，生成動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景畫面。7、 在交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)、車輛駕駛仿真器、仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn)中都安裝有視景仿 真程序、三維場(chǎng)景模型用于顯示仿真結(jié)果。動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景畫面通過(guò)數(shù)字視頻信號(hào)輸出，可采用 多種方式進(jìn)行顯示。這些顯示方式包括采用CRT、 LCD、等離子等不同類型的顯示器，CRT、 LCD、 DLP等不同類型的投影顯示系統(tǒng)，投影屏幕可釆用平面、柱面、球面或其它曲面屏幕。 顯示通道的數(shù)量根據(jù)硬件配置的情況而定。8、 通過(guò)錄制、調(diào)制、合成的方式生成與仿真運(yùn)行相關(guān)的各類數(shù)字音頻文件，這些音頻包 括車輛發(fā)出的各類聲音、各類環(huán)境聲音等。采用實(shí)地調(diào)査的方式確定主要環(huán)境音源的位置、 特性等，建立音源地圖。在仿真運(yùn)行時(shí)，數(shù)字化的音頻信號(hào)根據(jù)仿真運(yùn)行的結(jié)果經(jīng)過(guò)頻率、 幅值的變換、疊加等處理過(guò)程后經(jīng)高精度的A/D轉(zhuǎn)換被輸出，通過(guò)多聲道立體聲功放、音響 系統(tǒng)進(jìn)行播放。
權(quán)利要求
1.一種交互式交通仿真系統(tǒng)，其特征在于包含一個(gè)交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)，所述交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)由至少一個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器組成。所述的每個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器包含一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的交通環(huán)境仿真軟件。所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)每套至少有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。所述交通環(huán)境仿真軟件包含交通環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)中包括道路數(shù)據(jù)、信號(hào)燈數(shù)據(jù)、交通標(biāo)志數(shù)據(jù)、交通規(guī)則數(shù)據(jù)、機(jī)動(dòng)車仿真模型、非機(jī)動(dòng)車仿真模型、行人仿真模型?；谒鼋煌ōh(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)，所述交通環(huán)境仿真軟件能夠在操作者的控制下，實(shí)現(xiàn)交通環(huán)境的實(shí)時(shí)仿真，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口向所述交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)中可能存在的其它交通環(huán)境仿真服務(wù)器組、所述交通仿真系統(tǒng)中的車輛駕駛仿真器實(shí)時(shí)傳送仿真結(jié)果。至少一臺(tái)具備網(wǎng)絡(luò)接口的人在回路車輛駕駛仿真器。所述車輛駕駛仿真器由硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)構(gòu)成。所述車輛駕駛仿真器的硬件設(shè)備至少包括車輛操縱設(shè)備、接口設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、顯示設(shè)備、音響設(shè)備與至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。所述車輛駕駛仿真器的軟件系統(tǒng)包括通訊協(xié)議、視景仿真程序、三維場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)庫(kù)、車輛動(dòng)力學(xué)仿真程序、碰撞檢測(cè)程序、聲音生成程序、音源數(shù)據(jù)庫(kù)。至少一個(gè)仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn)，所述仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn)由一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上觀察者軟件構(gòu)成。所述觀察者計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含至少一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口、至少一種顯示設(shè)備。一套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持TCP/IP協(xié)議，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、車輛駕駛仿真器通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
2. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于構(gòu)成所述交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)由一組可擴(kuò)展的交通環(huán)境仿真服務(wù)器群組成。所述交通環(huán)境仿真服務(wù)器群中可包含一個(gè)或多個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器。群中的每個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)指定區(qū)域的交通環(huán)境進(jìn)行仿真計(jì)算， 所述每個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器仿真計(jì)算的內(nèi)容包括計(jì)算該區(qū)域內(nèi)所有交通參與實(shí)體的狀態(tài)，根據(jù)配時(shí)信息計(jì)算該區(qū)域內(nèi)信號(hào)燈的狀態(tài)、計(jì)算道路沿途狀態(tài)可更改實(shí)體的實(shí)時(shí)狀態(tài)。所述 交通參與者包括機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車、行人。所述道路沿途狀態(tài)可更改的實(shí)體包括道路隔 離設(shè)施、信號(hào)燈、電桿、植物、市政設(shè)施、小型建筑。
3. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于所述每個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器能夠通過(guò) 網(wǎng)絡(luò)接口接收所述其它交通環(huán)境仿真服務(wù)器、所述交通仿真系統(tǒng)中的車輛駕駛仿真器發(fā)送的 仿真計(jì)算結(jié)果。并將接收到的仿真結(jié)果用于本區(qū)域交通環(huán)境的仿真計(jì)算。
4. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于所述交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)中多個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器以服務(wù)器群的模式工作時(shí)，多個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器可協(xié)同完成大范圍的交通 環(huán)境仿真。當(dāng)一個(gè)交通實(shí)體離開(kāi)所在區(qū)域進(jìn)入下一區(qū)域時(shí)，原區(qū)域?qū)?yīng)的交通環(huán)境仿真服務(wù) 器將該交通參與實(shí)體對(duì)應(yīng)的仿真對(duì)象轉(zhuǎn)交下一區(qū)域?qū)?yīng)的交通環(huán)境仿真服務(wù)器進(jìn)行仿真計(jì) 算。
5. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于所述每個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器將計(jì)算得 到的仿真結(jié)果通過(guò)三維圖形的方式加以顯示。
6. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中所述車輛駕駛仿真器通過(guò)接口設(shè) 備采集操作者在車輛操縱設(shè)備上施加的控制動(dòng)作，根據(jù)車輛控制仿真模型、車輛動(dòng)力學(xué)模型、 道路數(shù)據(jù)、輪胎-路面耦合模型計(jì)算該車輛駕駛仿真器所仿真機(jī)動(dòng)車對(duì)象的狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中所述車輛駕駛仿真器所代表的機(jī) 動(dòng)車仿真對(duì)象實(shí)體作為交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)所仿真的交通環(huán)境中的一個(gè)交通參與實(shí)體參與整個(gè)交通仿真運(yùn)算，所述車輛駕駛仿真器所代表的機(jī)動(dòng)車仿真對(duì)象能夠與交通環(huán)境中的其它交 通參與者、道路、道路沿途的實(shí)體發(fā)生相互影響，這些影響包括碰撞、干擾、地表跟隨，影響結(jié)果在所述車輛駕駛仿真器所在區(qū)域?qū)?yīng)的交通環(huán)境仿真服務(wù)器上計(jì)算。
8. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中所述車輛駕駛仿真器采用三維圖 形的方式實(shí)現(xiàn)視覺(jué)仿真。視景仿真軟件由三維場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)視景仿真程序組成。運(yùn) 行時(shí)，實(shí)時(shí)視景仿真程序根據(jù)所述仿真機(jī)動(dòng)車對(duì)象的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制。
9. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)中所述車輛駕駛仿真器接收來(lái)自交 通環(huán)境仿真子系統(tǒng)以及其它車輛駕駛仿真器發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)，并在視景畫面中，顯示所在區(qū)域的交通環(huán)境狀況；通過(guò)聲音仿真系統(tǒng)仿真其它交通參與實(shí)體、環(huán)境噪音。
10. 如權(quán)利要求1所述的交通仿真系統(tǒng)，其特征在于所述仿真結(jié)果輸出顯示節(jié)點(diǎn)能夠接收來(lái) 自交通環(huán)境仿真子系統(tǒng)以及車輛駕駛仿真器發(fā)送的仿真數(shù)據(jù)，采用三維圖形的方式顯示所在 位置的交通環(huán)境狀況。操作者可控制觀察的位置與角度。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種采用分布式體系結(jié)構(gòu)的交互式交通仿真系統(tǒng)，是一種新型的交通-駕駛混合仿真系統(tǒng)。其核心在于將人在回路的車輛駕駛仿真器作為交通參與實(shí)體引入交通仿真系統(tǒng)中。車輛駕駛仿真器作為受用戶駕駛行為控制的交通參與實(shí)體與交通仿真系統(tǒng)生成的虛擬交通參與實(shí)體相互作用，共同參與交通仿真計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)車輛駕駛仿真器、多個(gè)交通環(huán)境仿真服務(wù)器在同一虛擬交通環(huán)境下的協(xié)同仿真。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)靈活、擴(kuò)展方便、支持人機(jī)交互、仿真置信度高等特點(diǎn)；該系統(tǒng)不但可用于交通仿真、駕駛仿真領(lǐng)域，還可為駕駛行為、駕駛心理、交通安全、智能交通、道橋設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的研究、應(yīng)用提供一個(gè)新平臺(tái)。
文檔編號(hào)G09B25/00GK101308616SQ20071004930
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
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