[发明专利]一种基于混合现实技术的交通仿真训练系统及其构建方法

说明书

本发明公开了一种基于混合现实技术的交通仿真训练系统及其构建方法，交通仿真训练系统包括：混合现实头显、服务器、虚拟驾驶舱、仿真沙盘以及模拟轨道车，构建方法包括：S1.寻找路网中的观测节点；S2.建立状态转移矩阵；S3.预测并返回最优结果；S4.车辆在仿真沙盘三维空间内的坐标注册；S5.图像数据的投射；S6.混合现实的交互。本发明基于混合现实技术的交通仿真训练系统及其构建方法，能够将仿真系统车外的真实驾驶情况和虚拟的路况路径信息场景准确融合，提高了整体视觉效果的同时，可以在虚拟空间内远程体验到与实际道路一致的状态与形式过程，同时寓教于乐。

技术领域

本发明涉及交通仿真训练技术领域，特别涉及一种基于混合现实技术的交通仿真训练系统及其构建方法。

背景技术

随着路面交通压力持续加大，轨道交通信息化系统的容量也随之扩张，因此需要开发新型的轨道交通信号系统。开发过程中的调试测试是一个必不可少的环节，但是由于现场调试测试流程复杂，限制要求较多，需要协调内部部门和外部部门配合，加大了人物财力的消耗，延长了项目开发周期。

为此，引入了仿真测试系统，用以在实验室内进行调试测试，可以避免以上的缺点，可以利用较少的占地空间和设备、人员调配以及较低的成本投入，在实验室内就可实现轨道交通信号系统的动态运行模拟。

随着教学水平的提高以及科技手段的不断渗入，各种新式的仿真训练系统层出不穷，传统的课堂讲课式教学方法已经不能满足学生们日益增长的需求。其中在基于轨道交通的教学过程中，就存在这样的问题，由于轨道交通系统有其复杂独特的结构特点，所以要想较好的掌握并熟练其构造，不仅仅需要在理论上熟练，更进一步的还需要在实践中培养动手能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于混合现实技术的交通仿真训练系统及其构建方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于混合现实技术的交通仿真训练系统，其特征在于，包括：混合现实头显、服务器、虚拟驾驶舱、仿真沙盘以及模拟轨道车，所述混合现实头显、虚拟驾驶舱、仿真沙盘、模拟轨道车分别与服务器通过有线或无线连接进行数据传输，所述仿真沙盘上至少设置有两组定位器，形成360°覆盖建立三维位置信息，模拟轨道车上设置有主动光线接收器，实现自身位置信息的实时采集，模拟轨道车内部设置有速度传感器，加速器传感器、角度偏移传感器以及高分辨率摄像头，服务器采集加速器传感器、角度偏移传感器数据以及高分辨率摄像头，并将高分辨率摄像头采集到的图像实时传输至混合现实头显的镜面上，并将实时计算的优化路径投射于混合现实头显的镜面上，混合现实头显上设置有惯性传感器，虚拟驾驶舱内设置有动作捕捉传感器。

优选的，所述定位器采用多重高速激光光线扫描，以高速的方式发出脉冲信号，使用三角学计算每个感应器的位置，使用三角学计算每个感应器的位置，精确到毫米。

优选的，所述惯性传感器包括加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器，惯性传感器能够将头部运动的信息传输至服务器内进行计算，从而使得混合现实头显的镜面上对应画面也跟随头部进行运动。

优选的，所述动作捕捉传感器包括红外摄像头和红外感应传感器，通过捕捉全身的动作，实现与混合现实头显内投射画面的互动。

一种基于混合现实技术的交通仿真训练系统构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.寻找路网中的观测节点：通过对轨迹中距离道路最近的点作为观测节点，通常的标准是选取与道路垂直投影距离最短的点，用于构成观测矩阵；

S2.建立状态转移矩阵：首先计算观测矩阵中时间序列中的每一个节点到路网中相应节点位置的发射概率，并根据时间序列中当前时刻与上一时刻的候选节点结合各自的发射概率构建两个时刻之间的状态转移矩阵；

S3.预测并返回最优结果：通过预测算法对产生的所有序列进行检验，同时返回最符合模型特征的结果作为最优路径；