[發(fā)明專利]一種基于時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通仿真方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211064100.1
• 申請(qǐng)日: 2022-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115495890A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓逸;金小剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06T17/05;G06F16/29;G06Q10/04
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通仿真方法，其特征在于，包括：

步驟1、獲取原始交通仿真數(shù)據(jù)，所述原始交通仿真數(shù)據(jù)包括用戶編輯信息，參考路徑以及基于所述參考路徑的交通場(chǎng)景仿真結(jié)果；

步驟2、基于所述參考路徑構(gòu)建三維網(wǎng)格化的狀態(tài)-時(shí)間空間圖，計(jì)算所述狀態(tài)-時(shí)間空間圖中所有節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的可連接子節(jié)點(diǎn)，獲得對(duì)應(yīng)的狀態(tài)-時(shí)間有向圖；

步驟3、提取所述用戶編輯信息中的關(guān)鍵幀并設(shè)為編輯起點(diǎn)進(jìn)行搜索，以狀態(tài)-時(shí)間有向圖為基礎(chǔ)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)為最小值的軌跡價(jià)值函數(shù)，求解所述軌跡價(jià)值函數(shù)獲得由多個(gè)狀態(tài)-時(shí)間有向圖節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的粗粒度軌跡；

步驟4、提取所述粗粒度軌跡對(duì)應(yīng)的軌跡沿途預(yù)期速度集合作為待優(yōu)化初始值，基于所述待優(yōu)化初始值對(duì)所述交通場(chǎng)景仿真結(jié)果進(jìn)行細(xì)粒度優(yōu)化，獲得滿足時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通場(chǎng)景仿真軌跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通仿真方法，其特征在于，步驟1中，所述交通場(chǎng)景仿真結(jié)果的獲取過(guò)程如下：

步驟1-1、根據(jù)待仿真的交通場(chǎng)景道路信息，構(gòu)建二維網(wǎng)格化的道路地圖，所述道路地圖包括不可行駛區(qū)域、可行駛區(qū)域以及車道中心區(qū)域；

步驟1-2、根據(jù)用戶編輯信息中的編輯位置作為編輯起點(diǎn)進(jìn)行搜索，以道路地圖為基礎(chǔ)構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)為最小值的路徑價(jià)值函數(shù)，求解獲得用戶的參考路徑；

步驟1-3、基于社會(huì)力模型計(jì)算所述參考路徑中車輛的受力情況，同時(shí)在笛卡爾坐標(biāo)系和Frenet坐標(biāo)系中更新所述車輛狀態(tài)，獲得交通場(chǎng)景仿真結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通仿真方法，其特征在于，所述搜索采用A*算法，具體過(guò)程如下：

首先確定作為起點(diǎn)的編輯起點(diǎn)和作為終點(diǎn)的編輯終點(diǎn)，然后重復(fù)將所述價(jià)值函數(shù)估價(jià)最小的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的相鄰節(jié)點(diǎn)加入到當(dāng)前圖節(jié)點(diǎn)集合，直至所述編輯終點(diǎn)被添加至當(dāng)前圖節(jié)點(diǎn)集合，回溯得到用戶自定義軌跡。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通仿真方法，其特征在于，步驟1-2中，所述路徑價(jià)值函數(shù)的表達(dá)式如下：

其中，n為搜索過(guò)程的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，n_goal為編輯終點(diǎn)，‖n-n_goal‖表示當(dāng)前網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)和編輯終點(diǎn)間的距離度量；μ_a和μ_b為預(yù)設(shè)參數(shù)，sign為當(dāng)前網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)n的標(biāo)識(shí)變量，表示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與車道中心間的距離度量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通仿真方法，其特征在于，步驟2中，所述狀態(tài)-時(shí)間有向圖由離散的狀態(tài)-時(shí)間空間節(jié)點(diǎn)，加速后到達(dá)子節(jié)點(diǎn)，勻速后達(dá)到子節(jié)點(diǎn)以及減速后達(dá)到子節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通仿真方法，其特征在于，步驟3中，所述軌跡價(jià)值函數(shù)的表達(dá)式如下：

其中，ω_d和ω_a為預(yù)設(shè)參數(shù)，為狀態(tài)-時(shí)間有向圖中的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，為的父節(jié)點(diǎn)中的速度分量，為作為終點(diǎn)的編輯終點(diǎn)，為與編輯終點(diǎn)之間的距離度量，為與對(duì)應(yīng)父節(jié)點(diǎn)之間的速度變化度量。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)-空關(guān)鍵幀控制的交通仿真方法，其特征在于，步驟4中，所述細(xì)粒度優(yōu)化采用社會(huì)力模型與伴隨法，其具體過(guò)程如下：

基于所述待優(yōu)化初始值通過(guò)社會(huì)力模型生成一段細(xì)粒度軌跡，并將所述細(xì)粒度軌跡與關(guān)鍵幀進(jìn)行比較，使用伴隨法計(jì)算得到預(yù)期速度集合的梯度，同時(shí)進(jìn)行梯度下降更新預(yù)期速度集合，然后重復(fù)使用新的預(yù)期速度集合和所述社會(huì)力模型不斷生成新的細(xì)粒度軌跡，直至達(dá)到最大預(yù)設(shè)重復(fù)次數(shù)。