專利名稱：基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬系統(tǒng)綜合仿真方法。
背景技術(shù)：
目前，面向道路交通問題的駕駛模擬系統(tǒng)為道路交通研究、管理或設(shè)計(jì)部門提供了一 個(gè)在實(shí)驗(yàn)室可控條件下研究道路交通或運(yùn)輸問題的科學(xué)工具。它允許研究人員任意建立某 個(gè)具有道路交通特定環(huán)境及交通動(dòng)態(tài)特征的虛擬場景，并實(shí)現(xiàn)對駕駛車輛、交通車流、行 人的動(dòng)態(tài)參數(shù)和其它環(huán)境因素有條件的控制，在駕駛模擬系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)對各類道路交通問題 的動(dòng)態(tài)信息采集、參數(shù)分析和仿真實(shí)驗(yàn)。這類駕駛模擬系統(tǒng)主要應(yīng)用在道路交通設(shè)施評(píng)價(jià)、 交通安全、駕駛員行為特性、汽車動(dòng)態(tài)響應(yīng)等研究領(lǐng)域。由此可見，此類駕駛模擬系統(tǒng)必 須具有極強(qiáng)的建模和動(dòng)態(tài)場景的構(gòu)建能力，以完成對道路交通研究對象的真實(shí)建模，包括 對交通流模型的建立，這直接關(guān)系到在進(jìn)行某些模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，駕駛?cè)藛T能否沉浸在真實(shí)的 交通環(huán)境中，在研究與道路交通流相關(guān)的問題時(shí)，模擬系統(tǒng)能否提供接近真實(shí)的道路交通 流環(huán)境。
目前的駕駛模擬系統(tǒng)，特別是用于研究道路交通問題的駕駛模擬系統(tǒng)，對交通流的仿 真主要采取程序式交通車輛設(shè)置，即預(yù)先設(shè)定好車輛的運(yùn)動(dòng)規(guī)律按固定的路線行駛，通過 觸發(fā)啟動(dòng)車輛。這種方式對少量在實(shí)驗(yàn)中有特殊作用的車輛是有效的，但對于數(shù)量較多， 且具有自生交通流特性的車輛來說，這是不可行的。在有的駕駛模擬系統(tǒng)中，設(shè)定了車輛 的跟車或停車模型，可以產(chǎn)生少量的交通流。由受資源限制，這類模型都較為簡單，限制 了駕駛模擬系統(tǒng)應(yīng)用范圍。
目前單純的微觀交通流仿真模型和方法己非常成熟，交通流仿真軟件的應(yīng)用在交通工 程領(lǐng)域也非常廣泛。但這類軟件存在的問題是，交通流模型決定了內(nèi)部車輛的相互關(guān)系， 包括駕駛員的行為特征都可以體現(xiàn)在模型中，但不能像駕駛模擬系統(tǒng)一樣與真實(shí)的駕駛行 為進(jìn)行交互，應(yīng)用范圍仍然受到限制。
如果把兩者結(jié)合起來，在駕駛模擬系統(tǒng)上既有真實(shí)的駕駛員行為環(huán)節(jié)，虛擬場景中又 有逼真的微觀交通流，就可以實(shí)現(xiàn)基于微觀交通流模型下的駕駛模擬綜合仿真。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述問題，本發(fā)明的目的是為駕駛模擬系統(tǒng)提供一種逼真的交通流綜合仿真方法，
3能夠從一種成熟的微觀交通流仿真系統(tǒng)中獲取駕駛模擬系統(tǒng)所需的交通流，解決駕駛模擬 系統(tǒng)中交通車輛只能按固定路線運(yùn)行、交通模型簡單、交通量較少，導(dǎo)致無法對真實(shí)交通 狀況進(jìn)行仿真的問題。
本發(fā)明的基于微觀交通流仿真模型的駕駛模擬綜合仿真方法包括以下步驟
(1) 提取駕駛模擬系統(tǒng)中的所模擬道路場景的道路參數(shù)及交通條件，通過道路及交通 條件轉(zhuǎn)換程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成微觀交通仿真系統(tǒng)的道路參數(shù)及交通條件；
(2) 通過交通流結(jié)果轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換程序?qū)⑽⒂^交通仿真系統(tǒng)的交通流仿真結(jié)果轉(zhuǎn)換成駕駛
模擬系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)交通流虛擬三維圖像數(shù)據(jù)。
上述要提取的駕駛模擬系統(tǒng)中的道路參數(shù)及交通條件是指道路的幾何參數(shù)、道路的 里程樁號(hào)、樁號(hào)坐標(biāo)、道路上的交通流量、車流量的車型、各車型的比例、交通信號(hào)參數(shù)、 交通流特性參數(shù)等。
上述微觀交通仿真系統(tǒng)的交通流仿真結(jié)果包括交通流的特性參數(shù)、交通流中各車在 每一仿真步長結(jié)束時(shí)刻的位置坐標(biāo)、速度、加速度等。
上述駕駛模擬系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)交通流虛擬三維圖像數(shù)據(jù)以車輛的路徑文件和車輛的特 征參數(shù)文件分別表示。車輛的路徑文件是指車輛的位置坐標(biāo)，車輛的特征參數(shù)是指車輛的 模型號(hào)、車輛的觸發(fā)時(shí)間、車輛的加速度等。
其中，上述的道路參數(shù)及交通條件、交通流仿真結(jié)果的數(shù)據(jù)格式可以是數(shù)據(jù)庫文件格 式或文本文件格式。
通過本發(fā)明方法，在利用駕駛模擬系統(tǒng)進(jìn)行駕駛模擬實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，可為實(shí)驗(yàn)的三維虛 擬場景提供快捷的、逼真的動(dòng)態(tài)微觀交通流虛擬三維圖像，為駕駛員提供更加真實(shí)的虛擬 場景，顯著提高駕駛模擬系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高駕駛模擬實(shí)驗(yàn)的可信度和準(zhǔn)確度。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實(shí)施方案。
圖l是本發(fā)明的基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法的實(shí)施流程圖。 圖2是本發(fā)明的基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法的道路參數(shù)及交
通條件轉(zhuǎn)換程序框圖。
圖3是本發(fā)明的基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法的交通流結(jié)果轉(zhuǎn)
換程序框圖。
圖4是本發(fā)明的基于微觀交通仿真軟件VISSIM交通流仿真模型的駕駛模擬綜合仿真方 法的實(shí)施流程圖。
具體實(shí)施例方式
如

圖1所示，實(shí)驗(yàn)者根據(jù)駕駛模擬系統(tǒng)對交通流仿真的要求，本方法按照以下所述方 案實(shí)施(1)從駕駛模擬系統(tǒng)l的數(shù)據(jù)庫文件或文本文件中提取所模擬道路的道路參數(shù)及 交通條件，包括道路的幾何參數(shù)、道路的里程樁號(hào)、樁號(hào)坐標(biāo)、道路上的交通流量、車 流量的車型、各車型的比例、交通信號(hào)參數(shù)、交通流特性參數(shù)等；(2)在道路及交通條件 轉(zhuǎn)換程序中選擇轉(zhuǎn)換格式，利用該轉(zhuǎn)換程序?qū)σ抡娴缆返臄?shù)據(jù)庫或文本文件，進(jìn)行基于 微觀交通流仿真系統(tǒng)格式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換；(3)將轉(zhuǎn)換結(jié)果導(dǎo)入微觀交通流仿真系統(tǒng)中，并在 微觀交通流系統(tǒng)中對道路及交通條件進(jìn)行建模；(4)運(yùn)行微觀交通仿真系統(tǒng)得到仿真結(jié)果； 該交通流仿真結(jié)果應(yīng)包括交通流的特性參數(shù)、交通流中各車在每一仿真步長結(jié)束時(shí)刻的 位置坐標(biāo)、速度、加速度等數(shù)據(jù)；(5)通過交通流轉(zhuǎn)換程序?qū)⒎抡娼Y(jié)果數(shù)據(jù)格式自動(dòng)轉(zhuǎn)換 成駕駛模擬器所需的動(dòng)態(tài)交通流仿真數(shù)據(jù)格式；駕駛模擬系統(tǒng)調(diào)用動(dòng)態(tài)交通流仿真數(shù)據(jù)， 即可實(shí)現(xiàn)駕駛模擬系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)交通流的虛擬三維圖像；(6)最后實(shí)驗(yàn)者可在駕駛模擬系 統(tǒng)上設(shè)定駕駛模擬實(shí)驗(yàn)條件，調(diào)入需要的交通流，并將駕駛模擬車輛融入生成的虛擬三維 圖像中，進(jìn)行駕駛模擬實(shí)驗(yàn)。
本發(fā)明實(shí)施例包括道路及交通條件轉(zhuǎn)換程序部分，如圖2所示。用于將要仿真道路的數(shù) 據(jù)格式，轉(zhuǎn)換為基于微觀交通流仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式。本發(fā)明的道路及交通條件轉(zhuǎn)換程序 包括數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)格式處理、數(shù)據(jù)輸出部分。這里的數(shù)據(jù)輸入可以是道路的數(shù)據(jù)庫格式 數(shù)據(jù)和文本文件格式數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸出是微觀交通流仿真系統(tǒng)的道路數(shù)據(jù)格式。
本發(fā)明實(shí)施例還包括交通流結(jié)果轉(zhuǎn)換程序部分，如圖3所示。用于將微觀交通流仿真 系統(tǒng)中的交通流數(shù)據(jù)格式，轉(zhuǎn)換為駕駛模擬系統(tǒng)的交通流數(shù)據(jù)格式。本發(fā)明的交通流轉(zhuǎn)換 程序包括數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)格式處理、數(shù)據(jù)輸出部分。這里的數(shù)據(jù)輸入可以是微觀交通流系 統(tǒng)的交通流數(shù)據(jù)格式，包括交通流的特性參數(shù)、交通流中各車在每一仿真步長結(jié)束時(shí)刻 的位置坐標(biāo)、速度、加速度等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)輸出是駕駛模擬系統(tǒng)的交通流數(shù)據(jù)格式。
如圖4所示，以基于微觀交通仿真軟件VISSIM交通流仿真模型的駕駛模擬綜合仿真方法 為例，進(jìn)一步對本發(fā)明的方法進(jìn)行具體描述。
微觀交通仿真軟件VISSIM是目前成熟的微觀交通流仿真商業(yè)軟件之一，其微觀交通流 模型適用于城市道路交通流的仿真，為在城市道路的駕駛模擬實(shí)驗(yàn)研究中提供真實(shí)的城市 道路交通流，利用本發(fā)明方法將微觀交通仿真系統(tǒng)VISSIM與駕駛模擬系統(tǒng)結(jié)合進(jìn)行綜合仿 真，獲取城市道路的動(dòng)態(tài)交通流三維場景。具體的實(shí)現(xiàn)步驟和實(shí)現(xiàn)方式詳細(xì)描述如下
1.根據(jù)駕駛模擬系統(tǒng)對所模擬道路場景的交通流仿真的要求，提取駕駛模擬系統(tǒng)中的道路參數(shù)及交通條件。所提取的道路參數(shù)及交通條件對應(yīng)于VISSIM中仿真所需的參數(shù)， 包括道路的幾何參數(shù)即車道寬、車道數(shù)、交叉口渠化形式等，道路的里程樁號(hào)、樁號(hào)坐 標(biāo)、道路上的交通流量、車型、各車型的比例、交通信號(hào)參數(shù)、交通流特性參數(shù)即車流組 織方式、車道轉(zhuǎn)換參數(shù)、車輛跟馳特征參數(shù)、車輛橫向行為特征參數(shù)等。
2. 利用道路及交通條件轉(zhuǎn)換程序?qū)μ崛〉牡缆穮?shù)及交通條件進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換， 轉(zhuǎn)換為VISSIM中的數(shù)據(jù)格式，這其中包括程序的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，也包括在VISSIM中進(jìn)行手動(dòng)設(shè) 置的部分，建立基于VISSIM的仿真道路及交通模型；
3. 在VISSIM中設(shè)定要獲取的交通流仿真數(shù)據(jù)結(jié)果，該交通流仿真結(jié)果包括交通流 的特性參數(shù)，如平均車速、延誤等，交通流中各車在每一仿真步長結(jié)束時(shí)刻的位置坐標(biāo)、 速度、加速度等數(shù)據(jù)；運(yùn)行VIISIM，得到駕駛模擬實(shí)驗(yàn)道路上真實(shí)的交通流仿真結(jié)果數(shù)據(jù)； 在VISSIM中得到的交通流仿真結(jié)果數(shù)據(jù)格式為包含以下各參數(shù)的文本文件數(shù)據(jù)。
VehNr, VehTypeName， Stim， t， WorldX， WorldY， WorldZ， v， DwlTm， a 其中VehNr為車輛編號(hào)；VehTypeName為車輛類型；Stim為開始加載時(shí)間；t為仿真 時(shí)間；WorldX， WorldY， WorldZ分別為一輛車所在位置點(diǎn)的X, Y, Z坐標(biāo)；V為每個(gè)仿真時(shí)間 步長結(jié)束時(shí)的速度；DwlTm為停留時(shí)間；a為每個(gè)仿真時(shí)間步長結(jié)束時(shí)的加速度。
分析判斷交通流結(jié)果數(shù)據(jù)是否符合該仿真道路的交通流，否則重復(fù)步驟3，直至合適 為止進(jìn)入下一步驟。
4. 利用交通流結(jié)果轉(zhuǎn)換程序?qū)⒔煌鞣抡娼Y(jié)果數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成駕駛模擬系統(tǒng)可以讀 取的動(dòng)態(tài)交通流仿真數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)交通流仿真數(shù)據(jù)以車輛坐標(biāo)位置的文本文件和車輛的特征 參數(shù)文本文件的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和傳輸。
5. 設(shè)定駕駛模擬實(shí)驗(yàn)條件，在駕駛模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上調(diào)入該交通流的動(dòng)態(tài)交通流仿真 數(shù)據(jù)，通過駕駛模擬系統(tǒng)的程序形成三維動(dòng)態(tài)場景圖像，并將駕駛模擬車輛融入其中，進(jìn) 行駕駛模擬實(shí)驗(yàn)。
通過本發(fā)明方法以純軟件方式實(shí)現(xiàn)駕駛模擬系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)交通流的仿真，具有簡單、快 捷、仿真度高的特點(diǎn)，可以很方便地實(shí)現(xiàn)被模擬道路上與實(shí)際相符的動(dòng)態(tài)交通場景。
權(quán)利要求
1、一種基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法，其特征在于將微觀交通仿真系統(tǒng)的微觀交通流仿真結(jié)果導(dǎo)入駕駛模擬系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于微觀交通流模型下的駕駛模擬綜合仿真，該方法包含以下步驟(1)提取駕駛模擬系統(tǒng)中的所模擬道路場景的道路參數(shù)及交通條件，通過道路及交通條件轉(zhuǎn)換程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成微觀交通仿真系統(tǒng)的道路參數(shù)及交通條件；(2)通過交通流結(jié)果轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換程序?qū)⑽⒂^交通仿真系統(tǒng)的交通流仿真結(jié)果轉(zhuǎn)換成駕駛模擬系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)交通流虛擬三維圖像數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法，其特征在 于道路參數(shù)及交通條件是指道路的幾何參數(shù)、道路的里程樁號(hào)、樁號(hào)坐標(biāo)、道路上的交 通流量、車流量的車型、各車型的比例、交通信號(hào)參數(shù)、交通流特性參數(shù)等。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法，其特征在 于交通流仿真結(jié)果參數(shù)包括交通流的特性參數(shù)、交通流中各車在每一仿真步長結(jié)束時(shí)刻 的位置坐標(biāo)、速度、加速度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法，其特征在 于駕駛模擬系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)交通流虛擬三維圖像數(shù)據(jù)以車輛的路徑文件和車輛的特征參數(shù)文 件分別表示，車輛的路徑文件是指車輛的位置坐標(biāo)，車輛的特征參數(shù)是指車輛的模型號(hào)、 車輛的觸發(fā)時(shí)間、車輛的加速度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法，所述 的道路參數(shù)及交通條件的數(shù)據(jù)格式可以是數(shù)據(jù)庫文件格式或者文本文件格式。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法，所述 的交通流仿真結(jié)果參數(shù)的數(shù)據(jù)格式可以是數(shù)據(jù)庫文件格式或者文本文件格式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于微觀交通流仿真模型下的駕駛模擬綜合仿真方法。其特征在于將微觀交通仿真系統(tǒng)的微觀交通流仿真結(jié)果導(dǎo)入駕駛模擬系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基于微觀交通流模型下的駕駛模擬綜合仿真。該方法包含以下步驟(1)提取駕駛模擬系統(tǒng)中的所模擬道路場景的道路參數(shù)及交通條件，通過道路及交通條件轉(zhuǎn)換程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換成微觀交通仿真系統(tǒng)的道路參數(shù)及交通條件；(2)通過交通流結(jié)果轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換程序?qū)⑽⒂^交通仿真系統(tǒng)的交通流仿真結(jié)果轉(zhuǎn)換成駕駛模擬系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)交通流虛擬三維圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明方法，能為駕駛員提供更加真實(shí)的虛擬場景，顯著提高駕駛模擬系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高駕駛模擬實(shí)驗(yàn)的可信度和準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)G06F17/00GK101533455SQ20091009439
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者萬華森, 堅(jiān) 熊, 秦雅琴, 賈現(xiàn)廣, 郭鳳香, 亮 陳, 晶 高 申請人:昆明理工大學(xué)