一种车路协同微观仿真系统、方法、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术提出一种车路协同微观仿真系统、方法、电子设备及存储介质，属于车路协同仿真技术领域。包括：场景驱动引擎、参数配置模块、车路协同微观仿真模块、优化算法模块、仿真展示模块、仿真输出模块和仿真评估模块；所述场景驱动引擎分别连接参数配置模块、优化算法模块和车路协同微观仿真模块；所述优化算法模块连接车路协同微观仿真模块；所述车路协同微观仿真模块分别连接仿真展示模块、仿真输出模块和仿真评估模块；解决现有技术中存在的无法满足大规模车联网场景下对城市交通流影响的仿真需求以及仿真稳定性差的技术问题。需求以及仿真稳定性差的技术问题。需求以及仿真稳定性差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种车路协同微观仿真系统、方法、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及仿真方法，尤其涉及一种车路协同微观仿真系统、方法、电子设备及存储介质，属于车路协同仿真


技术介绍

[0002]随着智能交通的发展，交通元素更加多样，未来城市道路的交通流将会由普通车辆、网联车辆、非网联自动驾驶车辆和网联自动驾驶车辆组以及丰富的路测感知、通信设备组成，车路协同成为了未来交通发展的必然趋势。目前传统微观交通仿真软件主要针对传统人工驾驶车辆进行仿真，依赖的跟驰、换道模型主要考虑当前车辆的前后车状态。车路协同到来后，车辆可以获取超视距范围的丰富交通信息，车辆可以提前规避交通事件，重新规划路径，甚至存在集中的车辆路径、速度规划单元进行调度，这都将对交通系统的性能和特征产生深远的影响。因此，目前传统的交通仿真软件难以满足未来车路协同对于城市交通的影响评估需求，迫切需要拓展提升微观仿真的车路协同仿真能力。
[0003]针对上述问题研发人员提供了以下方案：CN113763697A提出一种车联网的仿真方法及装置，该方法提出的车联网仿真方法和装置由微观交通仿真软件sumo、数据传输应用及LYVNS，分别实现微观交通仿真，数据交互和v2x场景仿真和算法验证等功能，但是这三个模块之间使用网络通信，如数据传输应用模块与sumo使用traci接口交互，实为面向连接的TCP通信，大规模的场景仿真必然要求大规模的状态参数和控制指令交互，由于traci使用同步通信，因此数据传输过程就会大大增加的时间。数据传输应用模块与LYVNS模块主要传输sumo中车辆、行人等的控制指令，使用的UDP通信是一种非连接的不可靠通信，虽然传输速度快，但常会出现数据丢失的情况，对于交通仿真，某个控制指令的未及时响应，则会导致交通系统的失稳，从而由于网络问题导致了仿真的准确性。
[0004]CN112631912A提出基于车联网的仿真方法、装置、设备以及存储介质，该方法在云端对车载设备进行仿真，然后通过获取和分析车辆的仿真结果从而判断车辆是否正确触发了相关场景，使用该方案主要用于单车车联网的功能测试及优化，无法满足大规模车联网场景下对城市交通流影响的仿真需求。

技术实现思路

[0005]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0006]鉴于此，为解决现有技术中存在的无法满足大规模车联网场景下对城市交通流影响的仿真需求以及仿真稳定性差的技术问题，本专利技术提供一种车路协同微观仿真系统、方法、电子设备及存储介质。
[0007]方案一、一种车路协同微观仿真系统，包括：场景驱动引擎、参数配置模块、车路协同微观仿真模块、优化算法模块、仿真展示模块、仿真输出模块和仿真评估模块；所述场景驱动引擎分别连接参数配置模块、优化算法模块和车路协同微观仿真模块；所述优化算法模块连接车路协同微观仿真模块；所述车路协同微观仿真模块分别连接仿真展示模块、仿真输出模块和仿真评估模块；所述优化算法模块包括公交优先模块、车速引导模块、编队行驶模块和绿波通行模块；所述参数配置模块用于基础参数配置和仿真场景编辑；所述场景驱动引擎用于解析参数配置模块中的参数配置与仿真场景文件，并按照用户编辑的场景控制车路协同微观仿真模块初始化、启动、车辆运动计算和仿真结束；所述车路协同微观仿真模块包括仿真配置模块、RSU管理控制模块、路网模块、OBU管理控制模块、车辆生成模块、信号灯控制模块和车路协同车辆控制模块；所述仿真配置模块用于将参数配置模块生成配置和场景信息生成具体的类实例，存储在内存中，供仿真过程中其它模块访问使用；所述RSU管理控制模块用于从仿真配置模块中获取生成RSU的实例信息，将预设消息加入到对应的队列中，同时在仿真过程中对OBU、RSU进行距离判断与消息交互；所述路网模块用于读取和解析对应的路网文件，并生成路段、车道、交叉口、道路连接关系类实例，存储在内存中，供其它模块访问使用；所述OBU管理控制模块用从仿真配置模块中获取OBU的配置信息，在搭载的车辆实例生成时，在仿真世界中生成OBU实例，并将预设消息加入到对应的队列中，同时在仿真过程中对其它OBU、RSU进行距离判断与消息交互；所述车辆生成模块用于读取微观车辆路径信息，生成车辆类实例；所述信号灯控制模块用于读取信号文件的固定配时方案或从数据库获取实时配时方案，生成信号灯控制实例，在仿真过程中对信号灯进行红、黄、绿、绿闪、红闪等灯色控制切换；所述车路协同车辆控制模块包括车辆行驶内径搜索模块、车路协同跟驰模块和车路协同换道控制模块；所述车路协同路径搜索模型用于选择沿途行驶道路；所述车路协同跟驰模块用于控制仿真场景中车辆的速度；所述车路协同换道模型用于控制仿真场景中车辆换道或者协同换道；所述公交优先模块用于计算交叉口公交优先信号方案；所述车速引导模块用于计算交叉口引导车速；所述编队行驶模块用于对交叉口通行车辆进行编队控制；所述绿波通行模块用于计算交叉口绿波通行速度；仿真展示模块用于对仿真路网进行UI展示，对仿真过程的车辆进行瞬时轨迹和状态展示；对RSU和OBU接收到的车路协同消息进行展示；对仿真过程各道路和路网的运行指标进行展示；所述仿真输出模块用于对仿真过程各道路和路网的运行指标进行输出；
所述仿真评估模块通过对路网中各路段、车道和车辆运动状态对流量、密度、速度、排队长队进行统计，对车辆触发的车路系统场景、触发次数、执行次数进行统计。
[0008]方案二、一种车路协同微观仿真方法，包括以下步骤：S1.场景驱动引擎调用参数配置模块、优化算法模块、车路协同微观仿真模块、仿真展示模块、仿真输出模块和仿真评估模块初始化接口，对各模块进行初始化设置；S2.信号灯控制更新，根据当前仿真时间的信号灯配时方案，切换灯色；S3.车辆生成，获取所有车辆路径信息，根据仿真时刻，生成所有发车时间位于上一发车时步和当前仿真时步之间的车辆对象；S4.场景驱动引擎模块调用优先算法模块中的算法，输出控制指令至车路协同微观仿真模块中，修改车辆的目标车道、目标车速和信号灯色；S5.车辆行驶路径更新，车路协同路径搜索模型结合OBU模型接收的车路协同信息，计算车辆行驶路径，更新车辆行驶路径；S6.车路协同跟驰模块更新，根据车辆选择的车路协同跟驰模块，考虑车辆OBU模型中收到的车路协同消息，计算车辆沿着路径行驶的安全车速；S7.车路协同换道更新，根据车辆选择的车路协同换道模型，以目标行驶车道为基础，结合车辆OBU模型中收到的车路协同消息，判断车辆是否需要换道；若需换道且能换道，车辆换道，若需换道但无法换道，车路协同跟驰模块控制车辆减速，车辆在无法通行区域前停车等待换道；S8.车辆位置更新，根据车辆前一刻行驶位置和安全车速以及换道过程，更新车辆这一时步的位置；S9.仿真评估模块更新，获取各路段或车道中所有车辆的状态信息，计算各类路段或道路的瞬时数据；S10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车路协同微观仿真系统，其特征在于，包括：场景驱动引擎、参数配置模块、车路协同微观仿真模块、优化算法模块、仿真展示模块、仿真输出模块和仿真评估模块；所述场景驱动引擎分别连接参数配置模块、优化算法模块和车路协同微观仿真模块；所述优化算法模块连接车路协同微观仿真模块；所述车路协同微观仿真模块分别连接仿真展示模块、仿真输出模块和仿真评估模块；所述优化算法模块包括公交优先模块、车速引导模块、编队行驶模块和绿波通行模块；所述参数配置模块用于基础参数配置和仿真场景编辑；所述场景驱动引擎用于解析参数配置模块中的参数配置与仿真场景文件，并按照用户编辑的场景控制车路协同微观仿真模块初始化、启动、车辆运动计算和仿真结束；所述车路协同微观仿真模块包括仿真配置模块、RSU管理控制模块、路网模块、OBU管理控制模块、车辆生成模块、信号灯控制模块和车路协同车辆控制模块；所述仿真配置模块用于将参数配置模块生成配置和场景信息生成具体的类实例，存储在内存中，供仿真过程中其它模块访问使用；所述RSU管理控制模块用于从仿真配置模块中获取生成RSU的实例信息，将预设消息加入到对应的队列中，同时在仿真过程中对OBU、RSU进行距离判断与消息交互；所述路网模块用于读取和解析对应的路网文件，并生成路段、车道、交叉口、道路连接关系类实例，存储在内存中，供其它模块访问使用；所述OBU管理控制模块用从仿真配置模块中获取OBU的配置信息，在搭载的车辆实例生成时，在仿真世界中生成OBU实例，并将预设消息加入到对应的队列中，同时在仿真过程中对其它OBU、RSU进行距离判断与消息交互；所述车辆生成模块用于读取微观车辆路径信息，生成车辆类实例；所述信号灯控制模块用于读取信号文件的固定配时方案或从数据库获取实时配时方案，生成信号灯控制实例，在仿真过程中对信号灯进行红、黄、绿、绿闪、红闪灯色控制切换；所述车路协同车辆控制模块包括车辆行驶路径搜索模块、车路协同跟驰模块和车路协同换道控制模块；所述车辆行驶路径搜索模块用于选择沿途行驶道路；所述车路协同跟驰模块用于控制仿真场景中车辆的速度；所述车路协同换道模型用于控制仿真场景中车辆换道或者协同换道；所述公交优先模块用于计算交叉口公交优先信号方案；所述车速引导模块用于计算交叉口引导车速；所述编队行驶模块用于对交叉口通行车辆进行编队控制；所述绿波通行模块用于计算交叉口绿波通行速度；仿真展示模块用于对仿真路网进行UI展示，对仿真过程的车辆进行瞬时轨迹和状态展示；对RSU和OBU接收到的车路协同消息进行展示；对仿真过程各道路和路网的运行指标进行展示；所述仿真输出模块用于对仿真过程各道路和路网的运行指标进行输出；所述仿真评估模块通过对路网中各路段、车道和车辆运动状态对流量、密度、速度、排队长队进行统计，对车辆触发的车路系统场景、触发次数、执行次数进行统计。2.一种车路协同微观仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.场景驱动引擎调用参数配置模块、优化算法模块、车路协同微观仿真模块、仿真展示模块、仿真输出模块和仿真评估模块初始化接口，对各模块进行初始化设置；S2.信号灯控制更新，根据当前仿真时间的信号灯配时方案，切换灯色；S3.车辆生成，获取所有车辆路径信息，根据仿真时刻，生成所有发车时间位于上一发车时步和当前仿真时步之间的车辆对象；S4.场景驱动引擎模块调用优先算法模块中的算法，输出控制指令至车路协同微观仿真模块中，修改车辆的目标车道、目标车速和信号灯色；S5.车辆行驶路径更新，车辆行驶路径搜索模块结合OBU模型接收的车路协同信息，更新车辆行驶路径，根据车辆行驶路径进一步计算车辆的目标行驶车道；S6.车路协同跟驰模块更新，根据车辆选择的车路协同跟驰模块，考虑车辆OBU模型中收到的车路协同消息，计算车辆沿着路径行驶的安全车速；S7.车路协同换道更新，根据车辆选择的车路协同换道模型，以目标行驶车道为基础，结合车辆OBU模型中收到的车路协同消息，判断车辆是否需要换道；若需换道且能换道，车辆换道，若需换道但无法换道，车路协同跟驰模块控制车辆减速，车辆在无法通行区域前停车等待换道；S8.车辆位置更新，根据车辆前一刻行驶位置和安全车速以及换道过程，更新车辆这一时步的位置；S9.仿真评估模块更新，获取各路段或车道中所有车辆的状态信息，计算各类路段或道路的瞬时数据；S10.OBU管理模块更新，OBU模型根据自身车辆状态，生成基本安全消息，根据自身位置和周边车辆位置信息，对在通信范围内的RSU和OBU发布车辆消息；S11.RSU管理模块更新，RSU模型根据自身位置和OBU位置，向通讯范围内的OBU发布消息；S12.仿真输出模块更新，对车辆的位置、速度状态信息及RSU、OBU的接收信息、各路段和车道的指标信息输出到文件中；S13.仿真展示模块更新，在GUI界面上更新车辆位置和状态、各RSU和OBU接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈振武，张阳刚，周勇，曾贤镜，黄俐晨，黄志军，吴若乾，梁晨，
申请(专利权)人：深圳新视达视讯工程有限公司，
类型：发明
国别省市：