一種汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真系統的交互方法技術方案

本發明專利技術公開了一種汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真系統的交互方法，所述的交互方法采用高效的算法和數據結構，實現汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真軟件的實時交互：交通環境仿真軟件根據自身狀態、所接收到的汽車駕駛仿真器的狀態、交通仿真模型進行交互式交通微觀仿真計算。汽車駕駛仿真器接收來自交通環境仿真軟件的關于交通流中在其附近的交通參與對象的狀態信息，并利用這些信息完成三維空間上的碰撞檢測計算，實現與虛擬交通環境仿真軟件所仿真交通流的交互。本發明專利技術采用有向圖結構，實現道路環境數據的快速遍歷，提高了仿真計算的效率；仿真計算結果逼真，能夠很好地仿真出汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真系統交互關系。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真系統之間信息的交互的方法。
技術介紹
汽車駕駛行為具有復雜性、模糊性、自學習性、相關性等多種特征。在進行汽車駕駛教學時，需要特別注重培養學員的系統性和預見性的思維習慣?？梢?，汽車駕駛技能是不可以量化的，也并非通過簡單的培訓就可以獲得。然而，傳統的汽車駕駛培訓模式大都以教學實踐經驗為基礎，是在總結和概括的過程中形成的，都屬于歸納式的培訓模式。在這種培訓模式中，經驗和感性的成分較多。事實上，傳統教學知識結構的線性化，限制了多層次、多角度地獲得知識信息，沒有構成系統化和概括化的教學體系，教學運用的局限性較大。模擬駕駛，也叫做汽車駕駛仿真，或汽車虛擬駕駛。是指利用現代高科技手段如三維圖像實時生成技術、汽車動力學仿真物理系統、大視場顯示技術(如多通道立體投影系統)、六自由度運動平臺(或三自由度運動平臺)、用戶輸入硬件系統、立體聲音響、中控系統等，讓體驗者在一個虛擬的駕駛環境中，感受到接近真實效果的視覺、聽覺和體感的汽車駕駛體驗，在新車型開發和駕駛培訓方面應用十分廣泛。具有駕駛模擬效果逼真、節能、安全、經濟，不受時間、氣候、場地的限制，駕駛訓練效率高、培訓周期短等優勢，在新車型開發和駕駛培訓方面應用十分廣泛。然而，現有汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真系統進行交互的過程中，仍然存在以下不足交互精度不夠，常出現車輛相互穿越現象；虛擬交通環境中它車行為的仿真粒度不夠小、逼真度不高，難以針對本車與實際相符的響應。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術，提供，該方法采用高效的算法和有向圖結構，實現道路環境數據的快速遍歷，提高仿真計算的效率，實現汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真軟件的實時交互，解決交互精度不夠、虛擬交通環境中它車行為的仿真粒度不夠小、逼真度不高、車輛相互穿越等問題。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的，仿真系統包括虛擬交通環境仿真系統和汽車駕駛仿真器，交互方法包括以下步驟 51:分別啟動虛擬交通環境仿真系統和汽車駕駛仿真器； 52:虛擬交通環境仿真系統加載道路環境數據和交通仿真模型參數，初始化路網中的車輛狀態，并啟動網絡通訊，建立組播組；若建立組播組失敗，則退出運行；53:汽車駕駛仿真器初始化本車狀態，加載汽車駕駛仿真模型參數，并加入組播組；若未能加入組播組，則退出運行； S4:運行開始后，虛擬交通環境仿真系統根據初始狀態或上一時刻交通環境、所接收到的汽車駕駛仿真器所仿真的本車狀態和交通仿真模型進行交通仿真計算，并向組播組中發送一次除本車狀態外其它所有車輛的空間位置與姿態數據、行人狀態、信號燈狀態數據； 55:汽車駕駛仿真器根據上一時刻的本車狀態、接收到的交通環境狀態、采集到的使用者操作動作、汽車駕駛仿真模型進行駕駛仿真運算，向組播組中發送一次本車狀態； 56:在仿真執行中，虛擬交通環境仿真系統以50ms或更短的周期重復步驟S4，汽車駕駛仿真器以50ms或更短的周期重復步驟S5，直至運行結束。所述的虛擬交通環境仿真系統中采用有向圖數據結構G(V，A)存儲道路環境數據，有向圖的頂點Vi用于存儲車道幾何信息、車道屬性信息和車道內行駛的車輛隊列，有向圖的弧Aij用于存儲車道之間的關聯屬性。車道幾何信息包括車道中心線的三次樣條曲線、車道寬度、起點坐標、終點坐標；車道屬性信息包括車道類型、車道限速；車道內行駛的車輛隊列中存放了在該車道行駛的所有車輛對象的指針、車輛在車道中的位置；車道之間的關聯屬性包括車道的位置關系、連接或沖突關系。汽車駕駛仿真器中的數據存儲為隊列存儲方式。所述的虛擬交通環境仿真系統在步驟S4中采用的仿真方法包括以下步驟 541:獲得的本車的當前位置、姿態、速度矢量和加速度矢量； 542:遍歷其有向圖中的頂點，直至找到與本車相關的所有車道頂點遍歷從上一時刻與本車相關的車道所在的頂點開始，結束條件為有向圖頂點對應的車道不與本車包圍盒范圍相交結束； 543:本車與車道的關系定義為同向行駛、逆向行駛、阻礙車道和侵犯車道。同向行駛定義為本車在路面的投影面積60%處于車道范圍內，且運行方向與車道中心線切向量的夾角大于-30度且小于30度。逆向行駛定義為本車在路面的投影面積60%處于車道范圍內，且運行方向與車道中心線切向量的夾角大于150度且小于210度。阻礙車道定義為本車在路面的投影面積60%處于車道范圍內，且運行方向與車道中心線切向量的夾角大于30度且小于150度，或大于210度且小于330度。侵犯車道定義為本車在路面的投影面積不超過60%處于車道范圍內，且運行方向與車道中心線切向量的夾角大于-30度且小于30度，或大于150度且小于210度。本專利技術的優點在于 (I)采用高效的算法和數據結構，實現汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真軟件的實時交互。(2)采用有向圖結構，可實現道路環境數據的快速遍歷，提高了仿真計算的效率，定義了本車與車道的四種關系，基于這些關系可方便地實現該車道上行駛車輛對本車的交通仿真計算。(3)仿真計算結果逼真，能夠很好地仿真出汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真系統交互關系，可廣泛應用于汽車駕駛仿真器、微觀交通仿真、道路規劃仿真、交通安全培訓教育等領域。具體實施例方式下面結合具體實施例進一步說明本專利技術的技術方案，但本專利技術所保護的內容不局限于以下所述。，仿真系統包括虛擬交通環境仿真系統和汽車駕駛仿真器，交互方法包括以下步驟 Si:分別啟動虛擬交通環境仿真系統和汽車駕駛仿真器； 52:虛擬交通環境仿真系統加載道路環境數據和交通仿真模型參數，初始化路網中的車輛狀態，并啟動網絡通訊，建立組播組；若建立組播組失敗，則退出運行； 53:汽車駕駛仿真器初始化本車狀態，加載汽車駕駛仿真模型參數，并加入組播組；若未能加入組播組，則退出運行； S4:運行開始后，虛擬交通環境仿真系統根據初始狀態或上一時刻交通環境、所接收到的汽車駕駛仿真器所仿真的本車狀態和交通仿真模型進行交通仿真計算，并向組播組中發送一次除本車狀態外其它所有車輛的空間位置與姿態數據、行人狀態、信號燈狀態數據； 55:汽車駕駛仿真器根據上一時刻的本車狀態、接收到的交通環境狀態、采集到的使用者操作動作、汽車駕駛仿真模型進行駕駛仿真運算，向組播組中發送一次本車狀態； 56:在仿真執行中，虛擬交通環境仿真系統以50ms或更短的周期重復步驟S4，汽車駕駛仿真器以50ms或更短的周期重復步驟S5，直至運行結束。所述的虛擬交通環境仿真系統中采用有向圖數據結構G(V，A)存儲道路環境數據，有向圖的頂點Vi用于存儲車道幾何信息、車道屬性信息和車道內行駛的車輛隊列，有向圖的弧Aij用于存儲車道之間的關聯屬性。車道幾何信息包括車道中心線的三次樣條曲線、車道寬度、起點坐標、終點坐標；車道屬性信息包括車道類型、車道限速；車道內行駛的車輛隊列中存放了在該車道行駛的所有車輛對象的指針、車輛在車道中的位置；車道之間的關聯屬性包括車道的位置關系、連接或沖突關系。汽車駕駛仿真器中的數據存儲為隊列存儲方式。所述的虛擬交通環境仿真系統在步驟S4中采用的仿真方法包括以下步驟 541:獲得的本車的當前位置、姿態、速度矢量和加速度矢量； 542:遍歷其有向圖中的頂點，直至找到與本車相關的所有車道頂點本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種汽車駕駛仿真器與虛擬交通環境仿真系統的交互方法，其特征在于：仿真系統包括虛擬交通環境仿真系統和汽車駕駛仿真器，交互方法包括以下步驟：S1：分別啟動虛擬交通環境仿真系統和汽車駕駛仿真器；S2：虛擬交通環境仿真系統加載道路環境數據和交通仿真模型參數，初始化路網中的車輛狀態，并啟動網絡通訊，建立組播組；若建立組播組失敗，則退出運行；S3：汽車駕駛仿真器初始化本車狀態，加載汽車駕駛仿真模型參數，并加入組播組；若未能加入組播組，則退出運行；S4：運行開始后，虛擬交通環境仿真系統根據初始狀態或上一時刻交通環境、所接收到的汽車駕駛仿真器所仿真的本車狀態和交通仿真模型進行交通仿真計算，并向組播組中發送一次除本車狀態外其它所有車輛的空間位置與姿態數據、行人狀態、信號燈狀態數據；S5：汽車駕駛仿真器根據上一時刻的本車狀態、接收到的交通環境狀態、采集到的使用者操作動作、汽車駕駛仿真模型進行駕駛仿真運算，向組播組中發送一次本車狀態；S6：在仿真執行中，虛擬交通環境仿真系統以50ms或更短的周期重復步驟S4，汽車駕駛仿真器以50ms或更短的周期重復步驟S5，直至運行結束。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇虎，黃艷，張苗青，
申請(專利權)人：成都合縱連橫數字科技有限公司，
類型：發明
國別省市：