[发明专利]基于缩微智能车的交通流仿真实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通控制技术领域的仿真实验装置，具体地，涉及一种基于缩微智能车的交通流仿真实验平台。

背景技术

汽车保有量的迅速增加为当今的交通系统带来了环境污染、交通拥堵、交通安全降低等一系列问题，这些问题引起了社会的广泛关注。其中，交通拥堵问题源于缺乏有效的交通流控制。通过科学的交通流管理和控制，不仅能有效提高城市道路交通的运行效率，而且能够合理分配城市交通设施资源，提高城市自身利用率。因此，交通流研究具有重要的理论和实际应用意义。

现有的交通流研究手段主要包括软件仿真、实车交通流实验和缩微交通流仿真实验。软件仿真是运用计算机技术在计算机上模拟真实的交通环境和交通流。软件仿真方法被广泛用于交通系统的分析和评估。尽管软件仿真是一种重要的交通流研究手段，但是软件仿真虚拟的环境是理想环境，车辆模型是简化的模型，同时无法完全模拟人的驾驶行为。

实车交通流实验是让真实的车辆行驶在真实的场景中，车辆和场景周边配备有相关的传感器和测量设备，实际测量系统中的交通流信息。日本和美国都做过小规模的可控交通流实验。中国也有专门的交通系统试验场地。实车交通流实验能够最大程度地模拟真实场景，但是实车实验成本高昂，实验难度大，实验规模有限，实验成功率低。同时，实车交通流实验缺少全局观测视角。

缩微交通流仿真实验是将典型交通环境和车辆按比例缩小，模拟城市交通流。缩微交通流仿真实验不仅能在一定程度上弥补软件仿真方法的不足，而且可以进行大规模、可重复、多场景的交通流实验。经调研发现，国内有重庆科学院、清华大学、武汉理工大学、上海交通大学搭建了缩微交通场景，这些场景涉及多车道、立交、十字路口等复杂元素。但是上述缩微场景缺乏全局信息反馈，车辆的感知范围有限；缩微车上需要安装必要的传感器来感知周边环境，因此车载硬件计算平台的性能一定要保证实时性。

中国专利申请号为：201310320830.8，公开号为103345165A，该发明涉及一种缩微智能车群的智能交通硬件在线仿真系统，其特征是：包括可重构缩微道路环境实验平台、多台缩微智能车、无线通信网、视频监控系统、监控指挥终端服务器和数据服务器，所述缩微智能车通过无线通信网分别与监控指挥终端服务器和数据服务器无线连接，所述缩微智能车之间通过电子标签及无线通信网无线连接，所述可重构缩微道路环境实验平台周边设有视频监控系统，所述视频监控系统与监控指挥终端服务器连接。

但上述专利中车辆之间的相互感知依赖于车辆自身的传感器，包括视觉传感器、激光传感器和超声波传感器，增加了车辆的成本。因为依靠车辆自身传感器，所以车辆只能感知自身周边车辆，也即缺乏全局定位信息。这样无法进行全局的路径规划。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于缩微智能车的交通流仿真实验平台，能有效仿真各种交通场景下的交通流，反馈全局信息，进行动态显示。

为实现以上目的，本发明提供一种基于缩微智能车的交通流仿真实验平台，包括运动捕捉系统、中央控制系统、缩微车群和动态显示系统，其中：

所述运动捕捉系统，用于捕捉场景中缩微车群的图像数据并将图像数据传输给中央控制系统；

所述中央控制系统，接收所述运动捕捉系统传输的图像数据，解算出场景内每一辆缩微车的位姿信息，并以该位姿信息作为控制算法的输入，经过计算得出缩微车的控制命令；所述位姿信息发送给所述动态显示系统，所述控制命令发送给所述缩微车群；

所述缩微车群，接收所述中央控制系统发送的控制命令并执行，可以在不同的交通场景下形成交通流；

所述动态显示系统接收所述中央控制系统发送的缩微车的位姿信息，在监控计算机上动态地显示实验场景中交通流的运行情况，以观察实验过程和记录实验结果。

优选地，所述的运动捕捉系统包括摄像头和数据线，其中：摄像头向场地内主动发射红外线，捕捉经过缩微智能车的车载反光标签反射光以得到图像数据，并将图像数据经数据线传送至所述中央控制系统。

更优选地，所述的摄像头选用能够发射某频段红外光的摄像头，并通过合理地分布多个摄像头的安装位置，使得实验场景中每一个区域都有至少三个摄像头的视场进行覆盖。

更优选地，所述的摄像头安装方式可以根据实验场地的实际情况选择安装在墙体上或固定支架上。