一种交互虚拟仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交互虚拟仿真系统，包括：交通仿真子系统、自动驾驶仿真子系统、模拟驾驶子系统和融合子系统；交通仿真子系统根据各种真实交通元素的状态数据，构建虚拟交通场景；自动驾驶仿真子系统用于生成测试车辆模型，并确定测试车辆模型的自动驾驶指令；模拟驾驶子系统用于生成虚拟驾驶车辆模型，生成虚拟驾驶车辆模型的实时驾驶指令；融合子系统根据自动驾驶指令控制测试车辆模型在虚拟交通场景中驾驶；或根据驾驶指令控制虚拟驾驶车辆模型在虚拟交通场景中驾驶。本发明专利技术能够基于真实的交通场景同时对自动驾驶车辆和有人驾驶车辆进行性能测试，还能够进行仿真驾驶培训，具有功能多、成本低和效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种交互虚拟仿真系统
本专利技术涉及交通驾驶
，更具体的说是涉及一种交通与驾驶交互虚拟仿真系统。
技术介绍
采用计算机仿真技术进行交通问题的研究具有经济、安全、高效等特点。目前在公路交通领域，计算机仿真技术主要用于交通仿真、驾驶仿真两个方面。交通仿真系统通过模拟路网以及交通流的动态特性，解决交通管理、道路规划、交通影响评价、无人驾驶汽车测试等领域的问题。汽车驾驶行为具有复杂性、模糊性、自学习性、相关性等多种特征。传统的汽车驾驶培训模式大都采用实车教学，教学运用的局限性较大。无人驾驶车辆在研发过程中，以及常规汽车出厂前，均需要对其性能进行测试。现有的测试系统通常分为实车测试和仿真测试，实车测试需要占用真实道路，测试成本较高，且具有一定的测试风险，易发生交通事故，同时测试数据积累速度较慢。除此之外，汽车驾驶培训模式也大都以教学实践经验为基础，教学运用的局限性较大。而驾驶仿真可以让驾驶员或无人驾驶车辆处于交通仿真系统中，不受时间、气候、场地的限制，具有模拟效果逼真、成本低和效率高等优势。但是，现有的交通仿真场景一般按照一定规律模拟构建出虚拟交通数据或使用预先录制的交通数据，由于数据录制过程中仿真车辆并不存在，无法在仿真过程中实现仿真车辆与交通场景的交互。而按照一定规律模拟构建出的虚拟交通数据往往与真实的交通数据存在差异，真实性较差。因此，如何提供一种能够基于真实交通数据的，能够对驾驶车辆进行测试，也能进行驾驶培训的交互虚拟仿真系统是本领域技术人员亟需解决的问题。专利技术内容有鉴于此，本专利技术提供了一种交互虚拟仿真系统，能够基于真实的交通场景同时对自动驾驶车辆和有人驾驶车辆进行测试，还能够进行驾驶培训，具有功能多、成本低和效率高的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种交互虚拟仿真系统，包括：交通仿真子系统、自动驾驶仿真子系统、模拟驾驶子系统和融合子系统；所述交通仿真子系统用于根据目标交通路网中各种真实交通元素的状态数据，构建虚拟交通场景；所述自动驾驶仿真子系统用于生成测试车辆模型，并根据所述虚拟交通场景和自动驾驶算法确定所述测试车辆模型的自动驾驶指令；所述模拟驾驶子系统用于生成虚拟驾驶车辆模型，并根据驾驶员的真实动作生成所述虚拟驾驶车辆模型的驾驶指令；所述融合子系统用于根据所述自动驾驶指令控制所述测试车辆模型在所述虚拟交通场景中驾驶，并实时更新所述虚拟交通场景；或根据所述驾驶指令控制所述虚拟驾驶车辆模型在所述虚拟交通场景中驾驶，并实时更新所述虚拟交通场景。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述交通仿真子系统包括状态采集模块、交通流仿真模块、道路环境仿真模块、气象环境仿真模块和场景融合模块；所述状态采集模块用于采集目标交通路网中各种真实交通元素的交通流数据和GIS地图数据；所述交通流仿真模块用于根据所述交通流数据对各种小型汽车、货车、公共汽车、非机动车和行人进行仿真，生成混合交通流场景；所述道路环境仿真模块用于根据所述GIS地图数据创建道路、道路沿途设施和障碍物的三维模型，生成道路环境场景；所述气象仿真模块用于对当前气象环境进行仿真，生成气象环境场景；所述场景融合模块用于将所述混合交通流场景、所述道路环境场景和所述气象环境场景进行融合，生成所述虚拟交通场景。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述道路沿途设施至少包括道路隔离设施、信号灯、电杆、植物、市政设施和路面建筑。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述自动驾驶仿真子系统包括：测试车辆仿真模块、仿真传感器模块和第一控制模块；所述测试车辆仿真模块用于生成所述测试车辆模型；所述测试车辆模型包括车身动力性模型、发动机热力学模型、发动机模型、轮胎模型、动力传动系模型、制动系统模型、冷却系统模型和电气系统模型；所述仿真传感器模块用于建立传感器模型；所述传感器模型用于检测所述测试车辆模型在所述虚拟交通场景下行驶过程中所产生的传感信号；所述第一控制模块用于根据所述传感信号和所述测试车辆模型的动力性能，生成自动驾驶指令；所述融合子系统用于根据所述自动驾驶指令，控制所述测试车辆模型在所述虚拟交通场景下的行驶状态。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述传感器模型包括摄像头模型、激光雷达模型、毫米波激光雷达模型和定位导航模型中的一种或多种。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述模拟驾驶子系统包括：虚拟驾驶车辆仿真模块、人车交互模块和第二控制模块；所述虚拟驾驶车辆仿真模块用于生成所述虚拟驾驶车辆模型；所述人车交互模块用于获取驾驶员真实的动作信号，并将所述动作信号转换为所述虚拟驾驶车辆模型的动力信号；所述第二控制模块用于根据所述动力信号，生成驾驶指令；所述融合子系统根据所述驾驶指令，控制所述虚拟驾驶车辆模型在所述虚拟交通场景下的行驶状态。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述人车交互模块包括车辆驾驶模拟器、转换模块和人车交互界面；所述车辆驾驶模拟器用于根据驾驶员的实际动作生成所述动作信号；所述转换模块用于将所述动作信号转换为所述虚拟驾驶车辆模型的动力信号；所述人车交互界面用于实时动态显示所述虚拟交通场景和所述虚拟驾驶车辆模型的三维图像。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述模拟驾驶子系统还包括虚拟驾驶员仿真模块；所述虚拟驾驶员仿真模块用于在所述虚拟驾驶车辆模型的驾驶舱中生成虚拟驾驶员的三维图像；所述人车交互模块还包括动作识别模块和动态映射模块；所述动作识别模块用于利用数据手套和三维姿态传感器识别驾驶员的姿态信号；所述动态映射模块用于通过动态映射方法将真实驾驶员的手臂与所述虚拟驾驶员的三维图像中的手臂进行交互式动态映射；所述虚拟驾驶员仿真模块还根据所述交互式动态映射状态实时变换所述虚拟驾驶员的姿态。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述模拟驾驶子系统还包括：考核模块；所述考核模块用于根据所述虚拟驾驶车辆模型在所述虚拟交通场景下的行驶状态，生成实训成绩；所述实训成绩中包含本次实训分数、驾驶陋习及驾驶指导建议。优选的，在上述一种交互虚拟仿真系统中，所述模拟驾驶子系统还包括成长数据分析对比单元；所述成长数据分析对比单元用于根据多次的实训成绩，绘制折线图。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种交互虚拟仿真系统，具有以下有益效果：本专利技术基于真实的交通元素搭建虚拟交通场景，在对汽车性能进行测试时，真实体验性较高，测试效果好。本专利技术能够同时支持对自动驾驶车辆和有人驾驶的性能的仿真测试，兼容性较高，且不受时间、气候、场地的限制，具有模拟效果逼真、成本低和效率高等优势，也能够避免交通事故的发生。本专利技术还能够应用于汽车驾驶培训，使驾驶学员接受虚拟驾驶培训，不受时间、气候、场地的限制，且能自动给出优化驾驶建议，具有驾驶训练效率高、培训周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交互虚拟仿真系统，其特征在于，包括：交通仿真子系统、自动驾驶仿真子系统、模拟驾驶子系统和融合子系统；/n所述交通仿真子系统用于根据目标交通路网中各种真实交通元素的状态数据，构建虚拟交通场景；/n所述自动驾驶仿真子系统用于生成测试车辆模型，并根据所述虚拟交通场景和自动驾驶算法确定所述测试车辆模型的自动驾驶指令；/n所述模拟驾驶子系统用于生成虚拟驾驶车辆模型，并根据驾驶员的真实动作生成所述虚拟驾驶车辆模型的驾驶指令；/n所述融合子系统用于根据所述自动驾驶指令控制所述测试车辆模型在所述虚拟交通场景中驾驶，并实时更新所述虚拟交通场景；或根据所述驾驶指令控制所述虚拟驾驶车辆模型在所述虚拟交通场景中驾驶，并实时更新所述虚拟交通场景。/n

【技术特征摘要】
1.一种交互虚拟仿真系统，其特征在于，包括：交通仿真子系统、自动驾驶仿真子系统、模拟驾驶子系统和融合子系统；
所述交通仿真子系统用于根据目标交通路网中各种真实交通元素的状态数据，构建虚拟交通场景；
所述自动驾驶仿真子系统用于生成测试车辆模型，并根据所述虚拟交通场景和自动驾驶算法确定所述测试车辆模型的自动驾驶指令；
所述模拟驾驶子系统用于生成虚拟驾驶车辆模型，并根据驾驶员的真实动作生成所述虚拟驾驶车辆模型的驾驶指令；
所述融合子系统用于根据所述自动驾驶指令控制所述测试车辆模型在所述虚拟交通场景中驾驶，并实时更新所述虚拟交通场景；或根据所述驾驶指令控制所述虚拟驾驶车辆模型在所述虚拟交通场景中驾驶，并实时更新所述虚拟交通场景。


2.根据权利要求1所述的一种交互虚拟仿真系统，其特征在于，所述交通仿真子系统包括状态采集模块、交通流仿真模块、道路环境仿真模块、气象环境仿真模块和场景融合模块；
所述状态采集模块用于采集目标交通路网中各种真实交通元素的交通流数据和GIS地图数据；
所述交通流仿真模块用于根据所述交通流数据对各种小型汽车、货车、公共汽车、非机动车和行人进行仿真，生成混合交通流场景；
所述道路环境仿真模块用于根据所述GIS地图数据创建道路、道路沿途设施和障碍物的三维模型，生成道路环境场景；
所述气象仿真模块用于对当前气象环境进行仿真，生成气象环境场景；
所述场景融合模块用于将所述混合交通流场景、所述道路环境场景和所述气象环境场景进行融合，生成所述虚拟交通场景。


3.根据权利要求2所述的一种交互虚拟仿真系统，其特征在于，所述道路沿途设施至少包括道路隔离设施、信号灯、电杆、植物、市政设施和路面建筑。


4.根据权利要求1所述的一种交互虚拟仿真系统，其特征在于，所述自动驾驶仿真子系统包括：测试车辆仿真模块、仿真传感器模块和第一控制模块；
所述测试车辆仿真模块用于生成所述测试车辆模型；所述测试车辆模型包括车身动力性模型、发动机热力学模型、发动机模型、轮胎模型、动力传动系模型、制动系统模型、冷却系统模型和电气系统模型；
所述仿真传感器模块用于建立传感器模型；所述传感器模型用于检测所述测试车辆模型在所述虚拟交通场景下行驶过程中所产生的传感信号；
所述第一控制模块用于根据所述传感信号和所述测试车辆模型的动力性能，生成自动驾驶指令；
所述融合子系统用于根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超，王建峰，薄中，董冲，魏长安，
申请(专利权)人：智科云创北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11