[發(fā)明專利]多端在環(huán)的虛實(shí)結(jié)合交通綜合場景仿真測試系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010547525.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111859618A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳有權(quán);高彥東;趙祥模;徐志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/05
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李婷;趙中霞

1.一種多端在環(huán)的虛實(shí)結(jié)合交通綜合場景仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，包括：虛擬單元、真實(shí)單元和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；所述虛擬單元和真實(shí)單元共同連接網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以實(shí)現(xiàn)各模塊之間數(shù)據(jù)交互和響應(yīng)以及結(jié)果的實(shí)時反饋；

所述虛擬單元包括：

虛擬三維場景，包括：仿真場景構(gòu)建模塊，用以在場景中構(gòu)建建筑物、地形模型，實(shí)現(xiàn)交通場景重構(gòu)；邏輯路網(wǎng)環(huán)境建立模塊，用以基于封閉測試場和虛擬三維場景的道路環(huán)境建立具有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的可描述、可被識別的道路及其幾何參數(shù)、路面屬性、交叉路口、車道、信號燈、標(biāo)志牌、車流、路邊物體；

微觀交通仿真軟件SUMO，用以生成與現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的封閉測試場路網(wǎng)環(huán)境一致的車輛仿真路線，并將實(shí)時獲取的交通流車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過Tcp/Ip傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)環(huán)境中；

虛擬對象庫，包括虛擬三維場景中的人、動物模型、天氣、光照以及驅(qū)動他們行為和表現(xiàn)的腳本；

車輛模型庫，包括轎車、貨車、公交車、SUV、跑車、泥罐車、油罐車；

虛擬傳感器庫，包括攝像頭和激光雷達(dá)以及實(shí)現(xiàn)其各自功能的腳本，用于為真實(shí)無人車提供虛擬三維場景中的環(huán)境數(shù)據(jù)信息；

所述真實(shí)單元包括：

無人車臺架以及置于無人車臺架上的真實(shí)無人車，用以組成一體式試驗(yàn)裝置，其中，無人車臺架用以采集真實(shí)無人車的行駛控制參數(shù)，包括速度和姿態(tài)，然后將該行駛控制參數(shù)傳給虛擬三維場景中的無人車，控制虛擬三維場景中無人車的駕駛行為，同時參與到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中；虛擬三維場景將路面參數(shù)數(shù)據(jù)傳給無人車臺架，無人車臺架能上下浮動感知路面的變化，以此測試真實(shí)無人車在不同路面下的行駛狀況；

模擬駕駛車輛作為外部輸入設(shè)備，包括鍵盤、鼠標(biāo)以及控制器，其用于以人為方式操控虛擬三維場景中對應(yīng)車輛的駕駛行為并參與到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中；

智能車載設(shè)備，通過與周圍的智能網(wǎng)聯(lián)車和路側(cè)設(shè)備構(gòu)成通信，從而獲取自身車輛以及周圍交通參與者、邏輯路網(wǎng)、信號燈、廣播、預(yù)警目標(biāo)數(shù)據(jù)信息并用以驅(qū)動虛擬三維場景中真實(shí)環(huán)境車輛的駕駛行為，同時參與到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。

2.如權(quán)利要求1所述的多端在環(huán)的虛實(shí)結(jié)合交通綜合場景仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬三維場景依托真實(shí)的封閉測試場地環(huán)境，以航空影像拍攝的形式對地形環(huán)境進(jìn)行采樣，結(jié)合實(shí)際的地形圖，通過地形劃分比對，分別對基礎(chǔ)地形、建筑模型和精細(xì)模型進(jìn)行建模；

為了建模出精度高的地形模型，基礎(chǔ)地形建模采用的是高精度數(shù)字高程模型DEM和高分辮率數(shù)字正射影像DOM，依據(jù)試驗(yàn)場的范圍確定出建模范圍，將DEM裁切出來，結(jié)合拍攝到的航空影像，使用GIS軟件將DEM和DOM進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)系的統(tǒng)一；將DEM和DOM數(shù)據(jù)導(dǎo)入專業(yè)軟件中，自動生成地形模型，得到地形模型之后將模型轉(zhuǎn)換為3DSMAX兼容的格式，進(jìn)行紋理映射，建模出與真實(shí)地形保持一致的高精度模型。

3.如權(quán)利要求1所述的多端在環(huán)的虛實(shí)結(jié)合交通綜合場景仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，微觀交通仿真軟件SUMO在SUMO平臺中根據(jù)OpenStreetMap道路數(shù)據(jù)生成與現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的封閉測試場路網(wǎng)環(huán)境一致的車輛仿真路線，通過TraCI協(xié)議實(shí)現(xiàn)基于客戶端-服務(wù)器的TCP協(xié)議架構(gòu)和SUMO通信，實(shí)時獲取SUMO交通流的車輛運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過Tcp/Ip將此數(shù)據(jù)下發(fā)給虛擬場景，Unity3D三維渲染引擎將交通流車輛實(shí)時渲染出來。

4.如權(quán)利要求1所述的多端在環(huán)的虛實(shí)結(jié)合交通綜合場景仿真測試系統(tǒng)，其特征在于，虛擬對象庫中，在Unity3D中人和動物行動描述是通過動畫狀態(tài)機(jī)為各個狀態(tài)下的動作進(jìn)行刻畫，以此將外界的刺激作為觸發(fā)條件，使之產(chǎn)生不同的反應(yīng)而表現(xiàn)不同的動作和行為；天氣環(huán)境是通過粒子特效對不同天氣下的場景形態(tài)進(jìn)行刻畫，天氣會改變道路和視覺下的屬性；光照環(huán)境是通過對光源類型和其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整從而模擬出日照、陰霾以及白天、黑夜的環(huán)境光效果。