多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统及方法，通过构建虚拟三维场景，包括车辆、道路、建筑物、树木、侧向净空、涉水路段、龙门架，并以场景中的人、动物、天气环境、光照条件以及信号灯和包含微观交通仿真软件生成的交通流数据作为虚拟对象；将人为控制的模拟驾驶车辆、真实环境中的智能网联车辆的车载单元、路侧单元以及无人车台架传递的驱动数据作为真实对象；三者共同构成具有闭环形态的交通仿真测试系统，测试系统的功能主要包括对主体对象的性能评估和驾驶行为分析等。

Multi terminal in the loop simulation test system and method of virtual and real traffic integrated scene

【技术实现步骤摘要】
多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统及方法
本专利技术属于智能交通的仿真测试应用领域，涉及多端在环以及虚实结合的交通综合场景仿真测试系统及方法。
技术介绍
随着智能网联汽车和自动驾驶技术的不断发展，国家已经将车联网技术列入新型创新战略，同时现阶段正在逐步推进车联网技术在工业生产领域和智能交通、物流、信息化服务方向的应用。在未来的发展过程中，车路协同、大数据以及信息融合等将作为车联网产品研发和技术测试的主要技术手段。而无论是产品研发还是功能性、安全性测试，都需要依赖大量的实际测试数据，有时候往往还需要极限条件下的测试。这不仅增添了研发周期以及财力、人力成本，同时还要考量测试风险。并且由于不同地区的路网环境受到规模、技术和结构形态等多方面的个体差异以及不完整性、不确定性等因素的影响，往往难以进行理想条件下的实验。当前在智能驾驶汽车、无人车、车路协同、V2X相关测试技术和方法中，主要的测试手段和测试环境都依赖于现实环境中的封闭测试场地，尽管实际的场地试验具有很强的直观性，且可信度较高。但依然存在各种层面的局限性，例如场地中的路网环境较为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统，其特征在于，包括：虚拟单元、真实单元和网络环境；所述虚拟单元和真实单元共同连接网络环境以实现各模块之间数据交互和响应以及结果的实时反馈；/n所述虚拟单元包括：/n虚拟三维场景，包括：仿真场景构建模块，用以在场景中构建建筑物、地形模型，实现交通场景重构；逻辑路网环境建立模块，用以基于封闭测试场和虚拟三维场景的道路环境建立具有标准规范的可描述、可被识别的道路及其几何参数、路面属性、交叉路口、车道、信号灯、标志牌、车流、路边物体；/n微观交通仿真软件SUMO，用以生成与现实环境中的封闭测试场路网环境一致的车辆仿真路线，并将实时获取的交通流车辆运行状...

【技术特征摘要】
1.一种多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统，其特征在于，包括：虚拟单元、真实单元和网络环境；所述虚拟单元和真实单元共同连接网络环境以实现各模块之间数据交互和响应以及结果的实时反馈；
所述虚拟单元包括：
虚拟三维场景，包括：仿真场景构建模块，用以在场景中构建建筑物、地形模型，实现交通场景重构；逻辑路网环境建立模块，用以基于封闭测试场和虚拟三维场景的道路环境建立具有标准规范的可描述、可被识别的道路及其几何参数、路面属性、交叉路口、车道、信号灯、标志牌、车流、路边物体；
微观交通仿真软件SUMO，用以生成与现实环境中的封闭测试场路网环境一致的车辆仿真路线，并将实时获取的交通流车辆运行状态数据，通过Tcp/Ip传输到网络环境中；
虚拟对象库，包括虚拟三维场景中的人、动物模型、天气、光照以及驱动他们行为和表现的脚本；
车辆模型库，包括轿车、货车、公交车、SUV、跑车、泥罐车、油罐车；
虚拟传感器库，包括摄像头和激光雷达以及实现其各自功能的脚本，用于为真实无人车提供虚拟三维场景中的环境数据信息；
所述真实单元包括：
无人车台架以及置于无人车台架上的真实无人车，用以组成一体式试验装置，其中，无人车台架用以采集真实无人车的行驶控制参数，包括速度和姿态，然后将该行驶控制参数传给虚拟三维场景中的无人车，控制虚拟三维场景中无人车的驾驶行为，同时参与到网络环境中；虚拟三维场景将路面参数数据传给无人车台架，无人车台架能上下浮动感知路面的变化，以此测试真实无人车在不同路面下的行驶状况；
模拟驾驶车辆作为外部输入设备，包括键盘、鼠标以及控制器，其用于以人为方式操控虚拟三维场景中对应车辆的驾驶行为并参与到网络环境中；
智能车载设备，通过与周围的智能网联车和路侧设备构成通信，从而获取自身车辆以及周围交通参与者、逻辑路网、信号灯、广播、预警目标数据信息并用以驱动虚拟三维场景中真实环境车辆的驾驶行为，同时参与到网络环境中。


2.如权利要求1所述的多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统，其特征在于，所述虚拟三维场景依托真实的封闭测试场地环境，以航空影像拍摄的形式对地形环境进行采样，结合实际的地形图，通过地形划分比对，分别对基础地形、建筑模型和精细模型进行建模；
为了建模出精度高的地形模型，基础地形建模采用的是高精度数字高程模型DEM和高分辫率数字正射影像DOM，依据试验场的范围确定出建模范围，将DEM裁切出来，结合拍摄到的航空影像，使用GIS软件将DEM和DOM进行坐标系转换，实现坐标系的统一；将DEM和DOM数据导入专业软件中，自动生成地形模型，得到地形模型之后将模型转换为3DSMAX兼容的格式，进行纹理映射，建模出与真实地形保持一致的高精度模型。


3.如权利要求1所述的多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统，其特征在于，微观交通仿真软件SUMO在SUMO平台中根据OpenStreetMap道路数据生成与现实环境中的封闭测试场路网环境一致的车辆仿真路线，通过TraCI协议实现基于客户端-服务器的TCP协议架构和SUMO通信，实时获取SUMO交通流的车辆运行状态数据，通过Tcp/Ip将此数据下发给虚拟场景，Unity3D三维渲染引擎将交通流车辆实时渲染出来。


4.如权利要求1所述的多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统，其特征在于，虚拟对象库中，在Unity3D中人和动物行动描述是通过动画状态机为各个状态下的动作进行刻画，以此将外界的刺激作为触发条件，使之产生不同的反应而表现不同的动作和行为；天气环境是通过粒子特效对不同天气下的场景形态进行刻画，天气会改变道路和视觉下的属性；光照环境是通过对光源类型和其参数进行调整从而模拟出日照、阴霾以及白天、黑夜的环境光效果。


5.如权利要求1所述的多端在环的虚实结合交通综合场景仿真测试系统，其特征在于，车辆模型库中，通过3DSMAX建立的车辆模型具有不同的碰撞体积和车辆动力学参数；Unity3D中采用的是PhysX物理引擎，不同的车辆外形轮廓通过不同形态的刚体来表达，刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳有权，高彦东，赵祥模，徐志刚，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61