[发明专利]一种基于虚拟现实的交通场景模拟实验平台和方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟现实的交通场景模拟平台和方法。所述交通场景模拟平台包括：所述仿真场景控制模块(1)、人机交互机制决策模块(2)、网络通信仿真模块(3)和操纵输入接口(4)，所述仿真场景控制模块(1)、网络通信仿真模块(3)、操纵输入接口(4)与所述人机交互机制决策模块(2)连接，在所述人机交互机制决策模块(2)中具有预先封装好的虚拟驾驶人特性；所述人机交互机制决策模块(2)模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他交通要素对于各种场景的行为决策，并进行人‑车‑路联合运行虚拟仿真，基于真实环境车辆具备的动力学属性、在虚拟环境下控制虚拟车辆进行加速、减速、刹车、超车和/或换道。

技术领域

本发明涉及智能交通系统领域，特别是涉及一种基于虚拟现实的交通场景模拟实验平台和方法。

背景技术

随着社会进步和技术发展，虚拟现实设备使用越来越普遍。虚拟现实技术(VirtualReality，VR)能够通过使用计算机，运用一定的技术手段建造一个仿真的三维虚拟环境，实现创建和体验虚拟世界的功能。

基于虚拟现实的场景模拟广泛用于建筑和空间使用的建模上。它们允许设计师对假设的现实场景进行预测，也可用于特殊事件，特别是人员疏散的培训和规划。同时，随着虚拟现实技术的逐渐成熟，将人类参与者直接嵌入到场景中共同模拟具有相当大的潜力，能够有效产生并提供丰富的信息。例如，可以应用场景模拟评估部署消防员对疏散时间的影响，或者可以评估员工培训的影响。但是，此类应用程序的有效性取决于模拟生成与在等效的真实场景中可能遇到的相同类型的体验和行为的能力。目前仍在推进对VR显示器的驾驶人体验的研究。许多研究人员试图使用虚拟现实来增强驾驶人的沉浸感，或者增加额外的互动，以增加驾驶人的存在感。

而在交通领域中，采用交通仿真系统能在有效模拟人-车-路的相互作用，再现交通流的真实状态，描述各种交通控制策略的实施过程。目前对于这一方面的研究并不多，部分研究拟基于在驾驶模拟器的基础上加入虚拟现实增强驾驶人主观体验真实感；也有一些研究在以往的微观交通仿真系统中，通过构建三维虚拟交通场景，来研究静态物体的建立，如快速建立房屋、树木、道路网络对整个交通场景的影响。然而，对虚拟交通环境的研究并不是简单地通过三维建模和渲染技术来建立视觉上真实的交通环境。更重要的是，它需要能够智能地模拟交通环境中的各种动态因素，例如车辆，交通信号和道路上的行人。这样才能真正实现人-车-路交通系统之间相互关系的分析，用仿真得到的各种数据去分析、预测交通状况。

发明内容

本发明提供一种基于虚拟现实的交通场景模拟平台，所述交通场景模拟平台包括：仿真场景控制模块、人机交互机制决策模块、网络通信仿真模块和操纵输入接口，所述仿真场景控制模块、网络通信仿真模块、操纵输入接口与所述人机交互机制决策模块连接，

其中，

所述仿真场景控制模块建立三维虚拟场景实现交通场景的重构，根据交通系统中不同的实验场景，设置虚拟景物模拟交通环境中的各种基本要素，满足驾驶人沉浸性的要求，

所述网络通信仿真模块通过模拟路网信息识别，让交通场景模拟平台中的虚拟交通要素能够从道路环境信息数据库中获取描述道路环境的信息；

真实驾驶人通过所述操纵输入接口驾驶虚拟车辆，所述操纵输入接口模拟真实车辆的操纵装置的机械特性，并将接收到的真实驾驶人的操作指令输入到所述人机交互机制决策模块，

在所述人机交互机制决策模块中具有预先封装好的虚拟驾驶人特性；所述人机交互机制决策模块模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他交通要素对于各种场景的行为决策，并进行人-车-路联合运行虚拟仿真，基于真实环境车辆具备的动力学属性、在虚拟环境下控制虚拟车辆进行加速、减速、刹车、超车和/或换道。

优选地，所述仿真场景控制模块包括运动与动力学仿真系统，所述运动与动力学仿真系统仅考虑汽车纵向运动，忽略横向和垂向运动；并且忽略轮胎的滑移和变形，以下式建立车辆纵向动力学模型，