[發明專利]基于組件設計的模塊化城市交通沙盤模擬系統

在審

• 申請號: 201910608330.1
• 申請日: 2019-07-08
• 公開（公告）號: CN110299060A
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 張立立;趙琦
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 趙亞飛

本發明提供一種基于組件設計的模塊化城市交通沙盤模擬系統。該系統包括硬件組件和軟件組件兩部分。該系統采用組件理念設計的各種硬件模塊和軟件系統可以自由組合形成多種類型的應用場景，可以滿足目前城市道路交通領域教學實驗和科學研究的使用要求，并且通過靈活的組件的拆裝和組合，還能解決現有該領域內沙盤固定式、升級難、場景單一等問題。本發明從交通沙盤組件理念到設計的場景豐富、組合靈活、功能先進，到利用該模擬系統進行實驗和科研設計，提供了一套系統、完整、可實施的技術方案。

技術領域

本發明屬于城市智能交通、交通管控、車路協同、自動駕駛等領域，具體涉及一種利用組件理念設計的模塊化城市交通沙盤模擬系統。

背景技術

隨著城市智能交通、交通管控、車路協同、自動駕駛等領域技術的發展，交通專業實驗與交通領域的科研工作得到了蓬勃發展，然而由于城市交通工程背景的實際特性，需要進行大量、重復的實驗以獲得較為可靠的測試數據，但在真實場景下利用實際道路和車輛進行數據采集和算法測試，實驗成本高、準備時間長、測試場景少、測試安全約束高，無法實現大規模、高頻率、實時性實驗。鑒于此，城市交通半實物仿真得到快速發展，尤其以城市交通沙盤模擬為典型，該方式在實驗成本、準備時間、場景設計等方面具備優勢，便于學生實驗和新型算法的測試和驗證。為此，近年來利用城市交通沙盤模擬方式進行相關領域研究得到很多關注和青睞。

發明內容

針對目前城市道路交通領域教學實驗和科學研究的使用要求和該領域內已有沙盤固定式、升級難、場景單一等問題。本發明通過采用組件理念設計實現的模塊化城市交通沙盤模擬系統，能夠提供豐富的交通場景、靈活的組合、先進的模擬功能。本發明具體采用如下技術方案：

系統包括硬件組件和軟件組件，所述硬件組件包括道路模塊、模型車模塊、標識標牌模塊、信號燈模塊、路燈模塊、建筑物模塊、車位模塊、顯示單元模塊、控制單元模塊和定制模塊、電源模塊、驅動模塊和通訊模塊；所述軟件組件包括智慧交通管控模塊、智慧停車管理模塊、智慧高速管理模塊、智慧超限管理模塊、智慧駕培模塊、智慧尾氣檢測模塊、智慧充電管理模塊、智慧路燈控制模塊和路況及交通流仿真模塊。

優選地，所述道路模塊包括木質路面、燈帶路面和小間距LED拼裝屏路面；所述模型車模塊包括尋跡模型車和高精度定位模型車；所述標識標牌模塊包括LED燈型和可利用數據控制的LED燈型；所述信號燈模塊包括單片機驅動的信號燈、信號機驅動的實物信號燈和具有動態特性的實物信號燈；所述路燈模塊包括普通路燈和多功能路燈；所述建筑物模塊包括通用型建筑和比例縮放的定制型建筑；所述車位模塊包括普通車位、可充電車位、可檢測車輛存在車位、路側停車位、停車場車位和機械式車位；所述顯示單元模塊包括拼接大屏和PC屏；所述控制單元模塊包括服務器、PC和平板電腦；所述定制模塊包括定制交通管控設備、停車設備、駕駛模式設備、超限設備、尾氣檢測設備、高速管理設備等。

優選地，所述智慧交通管控模塊用于管理和驅動道路交通、軌道交通的管控演示；所述智慧停車管理模塊用于演示和實驗停車場、路側等停車管理；所述智慧高速管理模塊用于演示和實驗VMS、高速監控等管理；所述智慧超限管理模塊用于演示和實驗高速入口、城鄉道路的超高、超載管理；所述智慧駕培模塊用于演示和模擬駕駛員培訓和駕?？荚嚕凰鲋腔畚矚鈾z測模塊用于演示和實驗機動車尾氣檢測；所述智慧充電管理模塊用于演示和實驗機動車無線充電、供電管理；所述智慧路燈控制模塊用于演示和實驗路燈的管控和數據傳輸；所述路況及交通流仿真模塊用于演示和模擬實時路況和交通流特性。

優選地，所述通訊模塊包括以太網有線通訊模塊、wifi無線通訊模塊和RS485串口通訊模塊，其組網形式為：控制單元的中的服務器和PC、信號燈模塊、定制模塊以有線形式接入通訊模塊，控制單元的平板電腦、模型車模塊以無線形式接入通訊模塊，道路模塊、標識標牌牌模塊、路燈模塊、車位模塊、建筑物模塊通過串口形式接入通訊模塊。

優選地，運行系統包括以下操作步驟：

（1）首先根據需要模擬的交通場景選擇對應的軟硬件模塊進行組合；