[发明专利]交互式交通仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，特别涉及：交通仿真、车辆驾驶仿真领域。

背景技术

从20世纪80年代起，不少发达国家已将计算机仿真技术用于国防、航空、航天等领域。90年代，开始推广应用于能源、交通、电力等民用领域。

采用计算机仿真技术进行交通问题的研究具有经济、安全、高效等特点。目前在公路交通领域，计算机仿真技术主要用于交通仿真、驾驶仿真两个方面。交通仿真系统通过模拟路网以及交通流的动态特性，解决交通管理、道路规划、交通影响评价等领域的问题，通常以软件的方式实现。根据仿真规模与仿真粒度，交通仿真系统分为宏观、中观、微观交通仿真系统。驾驶仿真系统由相应的软、硬件构成，通过实现车辆性能仿真、驾驶环境仿真来进行驾驶技能培训、车辆性能仿真研究等。

美国、英国、德国、法国、日本等发达国家在这两个领域都做了大量的研究工作，并已形成了不少产品，这些产品包括各类交通仿真软件、汽车驾驶仿真器等。通过调查、研究发现，目前交通仿真、驾驶仿真这两个相关领域相对独立，并未有效利用双方可共享的研究成果，如：在驾驶仿真系统中一般未包含高逼真度的交通流仿真模型；而交通仿真系统中往往较少考虑交通流中车辆性能的仿真、驾驶行为特征的个体差异等。在这两个相关领域的成果上进一步研究，可构建新型的交通-驾驶混合仿真系统。该系统可有效提高交通仿真系统、驾驶仿真系统的仿真置信度，并将计算机仿真技术在公路交通领域的应用范围进一步扩大，为驾驶行为、驾驶心理、交通安全、智能交通、道桥设计等领域的研究、应用工作提供一个新平台。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用分布式体系结构的交互式交通仿真系统，这是一种新型的交通-驾驶仿真系统。其核心在于将人在回路的车辆驾驶仿真器作为交通参与实体引入交通仿真系统中。车辆驾驶仿真器作为受用户驾驶行为控制的交通参与实体与交通仿真系统生成的虚拟交通参与实体相互作用、相互影响，共同参与交通仿真计算。本发明提供的系统采用分布式体系结构，可实现多个车辆驾驶仿真器、多个交通环境仿真服务器在同一虚拟交通环境下的协同仿真，具有结构灵活、扩展方便、支持人机交互、置信度高等特点；为交通领域的相关研究与应用提供了一种新平台、新仿真工具，将推动交通仿真技术及交通领域的发展。

本发明采用以下技术方案实现。本发明包括：交通环境仿真子系统、车辆驾驶仿真器、仿真结果输出显示节点、网络设备。对于交通环境仿真子系统，其至少包含一个交通环境仿真服务器。交通环境仿真服务器负责完成指定区域中的道路、交通设备、机动车、非机动车、行人进行仿真。系统中至少包含一个人在回路的车辆驾驶仿真器，用户在车辆驾驶仿真器中可以看到交通环境仿真服务器生成的仿真结果，并通过操作车辆驾驶仿真器参与交通仿真。仿真结果输出显示节点接收交通环境仿真服务器、车辆驾驶仿真器发出的实时仿真数据，采用三维图形的方式显示系统所仿真交通环境的实时状况。网络设备为系统各节点提供通讯平台。

所述交通环境仿真子系统由一组可扩展的交通环境仿真服务器群组成，群中服务器的数量为一个或多个。交通环境仿真服务器包含一套配备网络接口的计算机系统及运行于该计算机系统上的交通环境仿真软件。交通环境仿真软件分为交通环境仿真程序与基础数据库两部分，交通环境仿真程序由基础数据管理、交通参与实体行为仿真、车辆-环境作用仿真、交通环境状态发布、仿真时钟管理、协调管理、结果显示、通讯协议等部分组成。交通环境数据库中包含：道路数据、信号灯数据、交通标志数据、交通规则数据、机动车仿真模型、非机动车仿真模型、行人仿真模型。

所述交通环境仿真程序基于交通环境数据库完成交通环境的实时仿真运算。实时仿真计算的内容包括：计算所仿真的交通区域内所有虚拟交通参与实体的状态，这些交通参与实体包括机动车、非机动车、行人；根据配时信息计算该区域内信号灯的状态；计算道路沿途状态可更改实体的实时状态，这些实体包括：道路隔离设施、信号灯、电杆、植物、市政设施、小型建筑。

所述虚拟交通参与实体状态的仿真计算建立在交通参与者的行为仿真模型、其所处的道路环境、其所处路段的交通管理信息、周边其他交通参与者的状态的基础上。每个交通参与实体的状态将会对周围其他交通参与者造成影响；并有可能改变道路沿途状态可更改实体的状态，如：车辆与树木发生碰撞，树木的状态将发生改变。