[发明专利]一种用于模拟驾驶的三维视景仿真方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术，具体涉及一种用于模拟驾驶的三维视景仿真方法及系统。

背景技术

国产CBTC系统（Communication Based Train Control System，基于无线通信的列车控制系统）是一种列车自动控制系统，基于移动闭塞列车间隔的原理，实现对列车的控制，主要适用于地铁、轻轨系统。国产CBTC系统中的系统控制等级支持多种控制模式，从基于半自动闭塞的站间闭塞到基于固定闭塞原理和应答器的点式控制等级，再到使用高精度列车定位、车地连续双向通讯的CBTC控制等级。能够允许覆盖同一个信号系统下不同自动化等级的运行、不同性质列车的混运及多种驾驶模式的应用，也使系统具备后备模式的运行可能。

CBTC系统的复杂性给推广使用造成了一定的难度，急需一套可视化的培训系统用于列车驾驶员、调度员操作培训，信号维修人员故障发现和处理培训，并可实现各子系统及其子系统间的互动教学。可视化的培训系统可以带给用户直观的、生动的、沉浸式的感观体验，使用户更容易掌握CBTC系统的使用。

在现有的可视化培训系统中，视景显示多采用现场录像，受到场地、天气设备的影响，很难给人以虚拟环境的真实感，使得CBTC培训系统的培训效果大大降低。具体来说，主要采取现场录像模拟列车运行的方法存在以下缺陷：

通过现场录像方法对现场环境的模拟不能展示现场信号设备(信号机、道岔、屏蔽门等)的实时状态，列车驾驶员对于现场环境并没有准确的把握。而且通过录像方法生成的视景是对现场环境的二维展示，不能为用户提供直观、生动、沉浸式的感观体验。因此，基于该方法的CBTC培训系统的培训效果很低。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于模拟驾驶的三维视景仿真方法及系统，实现了不同环境下高逼真度的三维视景仿真，有助于提高CBTC培训的培训效果。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于模拟驾驶的三维视景仿真方法，其特征在于，该方法包括：

加载列车沿轨道行驶的三维场景模型；

以固定频率刷新向用户输出的用户驾驶列车的运行画面，每一次刷新包括：

根据场景状态输入信号对应地更新所述三维场景模型，包括根据信号机状态输入信号对应地更新所述三维场景模型中的信号机状态；

根据该列车的运动状态输入信号计算用户当前时刻在所述三维场景模型中的视点及视角；

结合更新后的三维场景模型和所述视点及视角刷新向用户输出的用户驾驶列车的运行画面。

优选地，所述根据场景状态输入信号对应地更新所述三维场景模型还包括：根据其他列车位置输入信号对应地更新所述三维场景模型中其他列车的位置。

优选地，所述根据场景状态输入信号对应地更新所述三维场景模型还包括：根据道岔正反位状态信号对应地更新所述三维场景模型中的道岔正反位状态。

优选地，所述根据场景状态输入信号对应地更新所述三维场景模型还包括：根据用户输入的天气状况输入信号对应地更新所述三维场景模型中的天气状况。

优选地，所述每一次刷新还包括：

根据天气状况输入信号和列车的运动状态输入信号选择环境音效并向用户输出该环境音效；

当接收到报警输入信号时向用户输出相应的报警音效。

一种用于模拟驾驶的三维视景仿真系统，其特征在于，该系统包括：

三维场景加载模块，用于加载有列车沿轨道行驶的三维场景模型；

三维视景刷新模块，用于以固定频率刷新向用户输出的用户驾驶列车的运行画面；

所述三维视景刷新模块包括：

三维场景更新单元，用于根据场景状态输入信号对应地更新所述三维场景模型，包括信号机状态更新子单元，所述信号机状态更新子单元用于根据信号机状态输入信号对应地更新所述三维场景模型中的信号机状态；

视点视角计算单元，用于根据该列车的运动状态输入信号计算用户当前时刻在所述三维场景模型中的视点及视角；

三维视景输出单元，用于结合更新后的三维场景模型和所述视点及视角刷新向用户输出的用户驾驶列车的运行画面。

优选地，所述三维场景更新单元还包括其他列车位置更新子单元，用于根据其他列车位置输入信号对应地更新所述三维场景模型中其他列车的位置。