用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法

本发明涉及智能交通，更具体地说，涉及一种用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法。

背景技术：

1、研究交通流实时交互生成方法具有深远的意义。它不仅可以提高驾驶模拟的真实度，为驾驶员提供更接近真实世界的训练环境，还可以帮助交通工程师和城市规划者优化交通系统设计，预测并应对各种交通流变化。此外，这种方法对于自动驾驶技术的发展也起到了关键作用，它为自动驾驶系统提供了更丰富、更复杂的训练和测试环境。最后，通过模拟和研究不同的交通流情况，可以更好地理解交通事故的原因，找出提高道路交通安全的有效措施。总的来说，研究交通流实时交互生成方法对于提高生活质量和社会发展具有重要价值。

2、传统的全局交通流实时生成有一些不可忽视的缺点和不足。首先，复杂性较高，涉及更广范围的道路网络和更多交叉口，导致模型和算法的复杂性增加。计算成本也相应上升，可能需要更多的计算资源和硬件支持。其次，全局模型对大量实时数据的需求更为迫切，可能涉及更多传感器和数据采集设备，增加了系统的复杂性和成本。再次，实时性方面要解决诸多问题，因为交通状况可能在短时间内发生剧烈变化。同时，数据一致性、隐私和安全问题也是需要应对的挑战，而用户接受度可能受到公众对隐私和监控的担忧。最后，全局交通流系统缺乏灵活性，难以应对特定区域的实时需求变化。基于实时性和灵活性的需求，局域交通流实时生成技术备受关注。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其针对传统的全局交通流，提高了驾驶模拟的精度、效率、灵活性和实时性，更加真实准确，并为交通管理研究和决策提供更有价值的工具和数据。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，包括以下步骤：

3、s1、使用无人机传感器采用道路交通流信息，通过多源数据融合的方式，将无人机拍摄的视频数据转换为结构化行车数据，提取拍摄路段范围内的车辆信息；

4、s2、根据不同道路片段建立不同的行车数据库，并根据真实道路建立道路信息管理文件，记录道路的详细信息；

5、s3、根据道路线性数据以及道路信息管理文件在驾驶模拟软件中建立完整的道路模型，同时确保模型中车道数的变化、车道长度和突变点的准确位置与道路信息管理文件一致；

6、s4、设计或配置驾驶模拟软件中的交通流生成器，使其能够根据道路信息管理文件和行车数据库生成交通流；

7、s5、建立车辆模型，为交通流生成的车辆配备跟驰/换道模型以及轨迹规划模型，在片段过渡时，通过轨迹规划模型实现车辆的平滑替代；

8、s6、在驾驶模拟软件中，根据创建好的道路网络，通过道路编辑工具在其中添加具体的全局坐标或桩号，根据道路桩号和本车的实时坐标来定义交通流的生成范围，设定交通流生成区域的大小和形状；

9、s7、通过行车数据库、道路信息管理文件和驾驶模拟交通流生成器实时交互，在指定范围内实时生成/删除车辆。

10、按上述方案，所述步骤s1中，提取拍摄路段范围内的车辆信息，具体为：按照道路属性在道路上选定节点，使用型号相同的无人机进行航拍，使用无人机飞行规划软件来设定飞行路径和高度，拍摄高清视频，将得到的视频进行预处理以去除噪声，通过数据清洗、数据插值填补缺失值，去除无关或者不清晰部分后进行图像处理分析，使用图像处理软件或算法来识别和追踪道路上的车辆，最后使用编程语言编写脚本，将提取的数据转换为结构化行车数据。

11、按上述方案，提取拍摄路段范围内的所述车辆信息包括位置、车长、车宽、车速和加速度。

12、按上述方案，所述步骤s2中，根据道路属性、地理位置、交通密度因素将数据分类，并设计行车数据库表和道路信息管理文件，所述行车数据库中包括车辆id、坐标、速度、加速度、跟随的车辆，所述道路信息管理文件包含道路车道数、片段长度、车道宽度、匝道、突变点位置道路信息。

13、按上述方案，所述步骤s4中，设计或配置驾驶模拟软件中的交通流生成器，具体为：使用编程工具编写驾驶模拟软件交通流控制插件，首先在工作栏中导入行车数据库和道路信息管理文件，编写实时查询所在道路的函数，执行sql查询，查询联结行车数据库和道路信息管理文件，并根据提供的道路信息返回交通数据，然后设置函数调用交通流数据，通过驾驶模拟软件的交通流生成器在道路上实时生成交通流，并且不断调用片段行车数据库，调用前先按照旧片段结束时的车辆状态进行最佳片段匹配，确保旧片段的车辆以较短时间代替新片段中车辆，保证交通流在突变位置能平滑自然的过渡。

14、按上述方案，所述步骤s5中，为交通流生成的车辆配备跟驰/换道模型以及轨迹规划模型，具体为：集成车辆的跟驰/换道模型来控制车辆的行为，通过将模拟车辆的实时坐标、速度、加速度、转角传给跟驰/换道模型进行坐标反算修订位置，实时更新速度、加速度、位置；基于跟驰模型、车辆间距和速度差来计算新速度；基于换道决策，更新车道；基于轨迹规划，在模拟车辆扰乱后重新读取并应用行车数据库行车信息；在真实数据下，确保周围真实交通流中的车辆对模拟车辆的行为做出反应，以保持与模拟驾驶的车辆的安全距离和协调性。

15、按上述方案，建立的所述车辆模型包括模拟驾驶车辆和交通流车辆。

16、按上述方案，所述步骤s7中，在步骤s4中编写的驾驶模拟软件交通流控制插件中确定局域生成逻辑，实时监测模拟车辆的位置，并基于此位置生成或删除其他车辆，使得车辆只在模拟车辆前方1000m、后方500m的范围内生成，同时进行动态调整，使得当模拟车辆移动时，生成的车辆范围也相应移动。

17、实施本发明的用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，具有以下有益效果：

18、1、本发明可以实现在驾驶模拟环境下局域交通流实时交互生成，可以顺滑地调用采集到的真实数据并自由定义生成范围，并且生成车辆都配备了相应的智能控制模型，提高了驾驶模拟的真实性和逼真度；

19、2、本发明中，用户可以根据具体需求自定义交通场景，调整交通流的密度、车辆类型、道路条件等，以满足不同的训练目标或研究需求，驾驶模拟器的灵活性和可定制性大大提升；

20、3、本发明生成的交通流可以进行全局和局域的选择，提高了驾驶模拟的效率和灵活性，也可以设置更多真实的场景，以更好地研究驾驶行为并助力智能网联系统的开发，提高了驾驶模拟的创新性和前瞻性；

21、4、本发明通过交通流的控制，一些智能网联系统和产品都可以在驾驶模拟器中进行试验和模拟，不仅能驾驶员体验到未来的智能网联汽车和智慧交通系统，也可以降低新智能产品的实验成本；

22、5、本发明有助于推动驾驶模拟的发展和应用，为智能汽车和智慧交通的研究和教育提供有力的支撑。

技术特征：

1.一种用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其特征在于，所述步骤s1中，提取拍摄路段范围内的车辆信息，具体为：按照道路属性在道路上选定节点，使用型号相同的无人机进行航拍，使用无人机飞行规划软件来设定飞行路径和高度，拍摄高清视频，将得到的视频进行预处理以去除噪声，通过数据清洗、数据插值填补缺失值，去除无关或者不清晰部分后进行图像处理分析，使用图像处理软件或算法来识别和追踪道路上的车辆，最后使用编程语言编写脚本，将提取的数据转换为结构化行车数据。

3.根据权利要求2所述的用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其特征在于，提取拍摄路段范围内的所述车辆信息包括位置、车长、车宽、车速和加速度。

4.根据权利要求1所述的用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其特征在于，所述步骤s2中，根据道路属性、地理位置、交通密度因素将数据分类，并设计行车数据库表和道路信息管理文件，所述行车数据库中包括车辆id、坐标、速度、加速度、跟随的车辆，所述道路信息管理文件包含道路车道数、片段长度、车道宽度、匝道、突变点位置道路信息。

5.根据权利要求1所述的用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其特征在于，所述步骤s4中，设计或配置驾驶模拟软件中的交通流生成器，具体为：使用编程工具编写驾驶模拟软件交通流控制插件，首先在工作栏中导入行车数据库和道路信息管理文件，编写实时查询所在道路的函数，执行sql查询，查询联结行车数据库和道路信息管理文件，并根据提供的道路信息返回交通数据，然后设置函数调用交通流数据，通过驾驶模拟软件的交通流生成器在道路上实时生成交通流，并且不断调用片段行车数据库，调用前先按照旧片段结束时的车辆状态进行最佳片段匹配，确保旧片段的车辆以较短时间代替新片段中车辆，保证交通流在突变位置能平滑自然的过渡。

6.根据权利要求1所述的用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其特征在于，所述步骤s5中，为交通流生成的车辆配备跟驰/换道模型以及轨迹规划模型，具体为：集成车辆的跟驰/换道模型来控制车辆的行为，通过将模拟车辆的实时坐标、速度、加速度、转角传给跟驰/换道模型进行坐标反算修订位置，实时更新速度、加速度、位置；基于跟驰模型、车辆间距和速度差来计算新速度；基于换道决策，更新车道；基于轨迹规划，在模拟车辆扰乱后重新读取并应用行车数据库行车信息；在真实数据下，确保周围真实交通流中的车辆对模拟车辆的行为做出反应，以保持与模拟驾驶的车辆的安全距离和协调性。

7.根据权利要求6所述的用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其特征在于，建立的所述车辆模型包括模拟驾驶车辆和交通流车辆。

8.根据权利要求1所述的用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，其特征在于，所述步骤s7中，在步骤s4中编写的驾驶模拟软件交通流控制插件中确定局域生成逻辑，实时监测模拟车辆的位置，并基于此位置生成或删除其他车辆，使得车辆只在模拟车辆前方1000m、后方500m的范围内生成，同时进行动态调整，使得当模拟车辆移动时，生成的车辆范围也相应移动。

技术总结本发明涉及一种用于驾驶模拟的局域交通流实时交互生成方法，包括以下步骤：S1、使用无人机传感器采用道路交通流信息，提取拍摄路段范围内的车辆信息；S2、记录道路的详细信息；S3、根据道路线性数据以及道路信息管理文件在驾驶模拟软件中建立完整的道路模型；S4、设计或配置驾驶模拟软件中的交通流生成器；S5、建立车辆模型，为交通流生成的车辆配备跟驰/换道模型以及轨迹规划模型；S6、通过道路编辑工具在其中添加具体的全局坐标或桩号；S7、通过行车数据库、道路信息管理文件和驾驶模拟交通流生成器实时交互。本发明将显著提高驾驶模拟器的技术效果，使驾驶模拟更加真实准确，并为交通管理研究和决策提供更有价值的工具和数据。技术研发人员：吕能超,张宇受保护的技术使用者：武汉理工大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16