[發(fā)明專利]一種基于VISSIM的交通事故三維仿真方法

有效

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• 申請日: 2015-05-25
• 公開（公告）號: CN104820763B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 張詩波;李慧;李平飛;楊建軍
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T17/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權代理有限公司11385
• 代理人: 董芙蓉

1.一種基于VISSIM的交通事故三維仿真方法，其特征在于：以經(jīng)典的交通仿真軟件VISSIM為基礎平臺，輔以COM接口二次編程實現(xiàn)；確定方法的總體技術路線、給出了主要環(huán)節(jié)的建模方法，包括：三維要素模型構建、仿真系統(tǒng)框架構建、車輛運動軌跡與過程控制、碰撞瞬間效果設計以及交通環(huán)境設計；其具體方法如下：

三維要素構建：交通事故三維仿真要素包括A類要素、B類要素和道路交通流C類動態(tài)要素三類；

所述的三類要素包括如下三大類：A類要素包括：①路面及標線具體包括：機動車道、非機動車道、人行道的承載路面及路面上的車道線、人行橫道線和導向箭頭；②立柱類交通設施具體包括：信號燈柱、信號燈臂、路燈和交通標志牌；③道路構造物具體包括：橋梁、隧道、中央分隔帶、安全護欄、立交、收費站和公交站臺；④建筑物及綠化具體包括：碼頭建筑、集裝箱、廠房、居民樓、道路沿線建筑、樹木和草地；

B類要素包括：事故參與方個體，有具體的外形特征和標識；

C類要素包括：動態(tài)要素道路交通流,道路上正常行駛的各類車輛、行人、自行車；

(1)通過VISSIM自帶的模型庫，是.v3d格式的，該模型庫里面的模型用于構建C類要素；

而對于A類和B類要素，則需要用戶借助其它軟件預先構建，具體軟件如下：

(a)V3DM軟件：用于構建A和B類要素，V3DM的工程文件是.vvp格式，用V3DM原創(chuàng)A類、B類模型需要從多個模型的添加中堆積完成；

(b)SketchUP開放庫模型：用于創(chuàng)建A類要素，在VISSIM三維模式下導入.v3d、.skp兩種格式的靜態(tài)3D模型；利用共享資源庫里大量的SketchUP模型，直接放入3D交通環(huán)境中；當資源庫里沒有原樣的模型則找到相近的，在此基礎上進行簡單的修改和修飾；

(c)SketchUP源模型+V3DM拼接涂裝：用于創(chuàng)建B類要素，V3DM引入.skp格式的模型作為生成.v3d文件的雛形；充分利用免費開放的網(wǎng)絡資源構建B類模型；.skp格式的文件導入V3DM后原模型的外表顏色和貼圖不會保留，需要用V3DM的修改功能在涂裝上加以修改；

(2)仿真系統(tǒng)框架構建：通過COM接口，VISSIM被其它應用程序調用，其模型和仿真的底層信息對象、方法、屬性被交互式的使用；應用所有的RAD工具，通過VB、VC語言調用和控制VISSIM-COM接口為用戶提供的VISSIM對象庫里面的對象；這個庫包含了14類對象，每類對象有嚴格的對象等級；VISSIM是最高等級的對象，其他的對象都是它的子對象；集合是一個特殊的對象類型,它是單個對象們的容器，用來枚舉路網(wǎng)元素；在以上框架的基礎上，再放入交通事故直接參與方運動過程的控制語句，即可實現(xiàn)交通事故仿真的整體運行；

(3)車輛運動軌跡與過程控制：VISSIM中有兩種方式來呈現(xiàn)車輛的軌跡：一種是通過繪制link路線，讓預先定置好的“車輛”出現(xiàn)在該路線上，該車輛就會沿著該路線一直往前行駛，這種方法為A方法；另一種方式是通過COM接口二次編程實時改變3D車輛的坐標，從而實現(xiàn)運動，這種方法為B方法；交通事故仿真中，車輛軌跡的設計采用A方法來實現(xiàn)；在A方法中，用常規(guī)方法繪制Link之外，還需要通過程序代碼控制車輛出現(xiàn)的時刻和位置，用的COM方法為AddVehicleAtLinkCoordinate；需要清除某個車輛時，使用RemoveVehicle方法；在軌跡設計的基礎上，需要調整車輛的出現(xiàn)時間、速度變化來控制交通事故的過程，從而使事故以預設的方式演變；這個過程需要預先分析得到事故的形態(tài)、碰撞點、碰撞速度、加速度的信息；

(4)碰撞瞬間效果設計：交通事故碰撞往往是大能量的轉換，而且這個轉換往往是在小于1秒的時間內完成的突變，從而出現(xiàn)車輛附屬物散落、車輛變形、車輛旋轉、翻滾、掛車分離、兩車合并、起火、起煙塵的現(xiàn)象；這類效果的仿真在VISSIM COM中主要涉及到靜態(tài)對象的狀態(tài)控制和坐標控制；在VISSIM 3D環(huán)境中可以“擺放”一些靜態(tài)3D對象StaticObject，而這些靜態(tài)3D對象的一舉一動都需要在COM程序中手工編寫；某個3D對象擺在某個位置不動時，就不需要編寫任何程序；實現(xiàn)碰撞效果的步驟如下：

①初始化反映碰撞前狀態(tài)的靜態(tài)3D對象；使用的COM方法StaticObjects.GetStaticObjectByName()；將所有需要表現(xiàn)碰撞效果的3D對象的初始狀態(tài)加載到事故仿真場景中；

②改變3D對象的狀態(tài)；使用COM方法AttValue("3DMODELSTATE")將3D對象的當前狀態(tài)間斷改變至事故碰撞需要的狀態(tài)；

③改變3D對象的坐標；使用COM方法**.AttValue("position")＝vissim.NewWorldPoint(*,*,*)適時改變靜態(tài)3D對象的坐標進而實現(xiàn)控制該對象及其狀態(tài)在畫面中出現(xiàn)與否、運動與否、速度快慢，從而實現(xiàn)事故碰撞瞬間的效果；

(5)交通環(huán)境設計：交通事故交通環(huán)境指事故發(fā)生現(xiàn)場及周邊除事故直接相關方之外的場景，包括靜態(tài)的道路、交通設施、綠化、建筑以及動態(tài)的行人、自行車、交通流，這些元素決定了交通事故仿真3D效果的真實度；對于靜態(tài)環(huán)境，采用A、B、C類三維要素模型構建的方法構建好靜態(tài)三維要素，再導入VISSIM三維環(huán)境中，通過移動、旋轉、縮放的功能調整；對于動態(tài)環(huán)境，則利用VISSIM交通仿真的常規(guī)功能實現(xiàn)。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于VISSIM的交通事故三維仿真方法，其特征在于：所述的總體技術路線是VISSIM留有一個允許用戶進行二次編程開發(fā)的接口，通過該接口，可以更深入的從底層控制VISSIM的對象，從而實現(xiàn)用戶自定義的動作和運動模式；其本身并不能生成一個之前沒有的三維元素，需要借助其它工具來預先構建靜態(tài)對象的A、B、C類三維要素；VISSIM可以識別的是.v3d和.skp格式的3D模型，分別由SketchUP和V3DM軟件制作；以VISSIM為基礎平臺，輔以SketchUP和V3DM，通過COM二次編程實現(xiàn)交通事故仿真。