[发明专利]一种交通事故下的高速公路无人机应急仿真方法

权利要求书

1.一种交通事故下的高速公路无人机应急仿真方法，所述方法采用交通事故下的高速公路无人机应急仿真系统来实现；

所述交通事故下的高速公路无人机应急仿真系统包括：

动态三维行车视景模块，通过传回的事故地点坐标信息创建地形模型，具体为场景建模和设备建模；场景建模包含高速公路路网、周边三维立体实景，设备建模包含无人机停机坪、无人机、汽车车辆；数据处理及效果评价模块；通过处理无人机搭载的高清摄像头以及机载传感器传送的数据获取无人机实时飞行位置坐标、飞行速度，实时掌握无人机飞行状态，并通过处理无人机监测视频通过数据提取路网交通状态，间隔预定周期获取并存储交通仿真数据，如路段交通量、交通密度、行车速度；交互式仿真调控模块，生成紧急调控方案，实现对目标路段的限速、限距、车辆绕行控制，交互式仿真调控模块包括事故基本信息单元、应急调控策略单元、仿真运行控制单元；事故基本信息单元模拟交通事故，包括事故地点、发生时间、持续时间和事故影响车道数量；应急调控策略单元包含了多无人机调度方案及交通事故下的紧急调控方案，根据数据处理及效果评价模块传送的路网交通数据，仿真运行控制单元，控制仿真系统的运行参数；

其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：动态三维行车视景模块通过传回的事故地点坐标信息初步创建地形模型，设定自由流状态下的路网交通量，地形模型包含无人机停机坪、高速公路路网及三维立体实景图；

步骤2：交互式仿真调控模块根据停机坪与事故点距离及无人机状态结合无人机调动算法对无人机调度方案进行部署，设置仿真参数运行仿真，实现无人机自动起飞、巡航监测、返航功能，考虑多基地多无人机的具体调度算法如下：

S201 ：根据高速公路历史事件数据，给事故多发点和高速公路通行瓶颈路段及一些监控无法覆盖的高速公路区域设置定点观测区，停机坪集合为B＝{1，2，...，m}，表示停机坪的无人机集合，A＝{(i，j)|i∈B∧j∈T，或者i∈T∧j∈B}，定点观测区域集合为T_D＝{1，2，...，n}，发生交通事故时向交互式仿真调控模块上传事故位置信息T_A＝[x，y]，由于无人机监测范围有限，交互式仿真调控模块根据事故位置点搜索事故点附近的定点观测区T_F＝{i|i∈T_D}，则本次事故总监测点集合为T＝T_A∪T_F；

S202：以无人机访问所有监测点的总路径最短为目标，搜寻监测点附近的无人机停机坪，考虑无人机飞行时间限制、各停机坪的无人机数量、事故持续监测时间需求的约束条件，建立无人机调动模型：

决策变量为：

设置仿真参数，T_task为需要的持续监测时间，N^b为停机坪b的无人机数量，约束条件分别为执行监测任务的无人机数量不超过停机坪拥有的无人机数量，每架无人机总执行任务时间不超过T_pmax，无人机执行完任务返回原停机坪和每个监测点需要的持续监测时间；

S203：采用改进的粒子群算法求得无人机调动方案，采用基于迭代次数的非线性递减策略调整惯性权重的值；运行仿真，实现无人机自动起飞、巡航监测、返航功能；

步骤3：对监测视频信息进行处理，提取交通事故下应急调控策略干预前的路网交通状况并送入动态三维行车视景模块，实现图层叠加，根据事故地点的视频及事故点上下游监测点的现场交通视频获取到的交通数据，再现交通事故下的路网实际运行状态，将交通数据存入交通信息文件，包括车辆速度、交通量、交通流密度；

步骤4：根据获取的路网交通数据，交互式仿真调控模块采取不同的应急调控策略，对事故发生路段进行调控干预；根据事故现场情况和事故点上下游的交通流对事故进行分级，不同级别对应不同的应急策略；

步骤5：在事故持续时间内，数据处理及效果评价模块隔一定时间周期对传送回的视频信息进行处理，提取并存储从采取应急调控策略后至事故现场疏解的这段时间内路网交通数据；在仿真结束后，从数据处理及效果评价模块中读取交通信息文件中的数据，自动根据所获取的数据得出事故地点的车辆平均延误、平均速度，生成可视化图形进行数据对比。

2.根据权利要求1所述的一种交通事故下的高速公路无人机应急仿真方法，其特征在于，所述方法还包括，

步骤6：离线查看仿真全过程视频及各阶段路网交通状况数据，分析从采取应急调控策略到高速交通拥堵完全疏解的时间，对路网安全态势、无人机调动方案及应急调控策略做出评价，通过方案比选推荐最优的应急处置策略。