专利名称：基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法
技术领域：
本发明涉及一种基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟系统综合仿真方法。
背景技术：
目前，面向道路交通问题的驾驶模拟系统为道路交通研究、管理或设计部门提供了一 个在实验室可控条件下研究道路交通或运输问题的科学工具。它允许研究人员任意建立某 个具有道路交通特定环境及交通动态特征的虚拟场景，并实现对驾驶车辆、交通车流、行 人的动态参数和其它环境因素有条件的控制，在驾驶模拟系统上实现对各类道路交通问题 的动态信息采集、参数分析和仿真实验。这类驾驶模拟系统主要应用在道路交通设施评价、 交通安全、驾驶员行为特性、汽车动态响应等研究领域。由此可见，此类驾驶模拟系统必 须具有极强的建模和动态场景的构建能力，以完成对道路交通研究对象的真实建模，包括 对交通流模型的建立，这直接关系到在进行某些模拟实验时，驾驶人员能否沉浸在真实的 交通环境中，在研究与道路交通流相关的问题时，模拟系统能否提供接近真实的道路交通 流环境。
目前的驾驶模拟系统，特别是用于研究道路交通问题的驾驶模拟系统，对交通流的仿 真主要采取程序式交通车辆设置，即预先设定好车辆的运动规律按固定的路线行驶，通过 触发启动车辆。这种方式对少量在实验中有特殊作用的车辆是有效的，但对于数量较多， 且具有自生交通流特性的车辆来说，这是不可行的。在有的驾驶模拟系统中，设定了车辆 的跟车或停车模型，可以产生少量的交通流。由受资源限制，这类模型都较为简单，限制 了驾驶模拟系统应用范围。
目前单纯的微观交通流仿真模型和方法己非常成熟，交通流仿真软件的应用在交通工 程领域也非常广泛。但这类软件存在的问题是，交通流模型决定了内部车辆的相互关系， 包括驾驶员的行为特征都可以体现在模型中，但不能像驾驶模拟系统一样与真实的驾驶行 为进行交互，应用范围仍然受到限制。
如果把两者结合起来，在驾驶模拟系统上既有真实的驾驶员行为环节，虚拟场景中又 有逼真的微观交通流，就可以实现基于微观交通流模型下的驾驶模拟综合仿真。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是为驾驶模拟系统提供一种逼真的交通流综合仿真方法，
3能够从一种成熟的微观交通流仿真系统中获取驾驶模拟系统所需的交通流，解决驾驶模拟 系统中交通车辆只能按固定路线运行、交通模型简单、交通量较少，导致无法对真实交通 状况进行仿真的问题。
本发明的基于微观交通流仿真模型的驾驶模拟综合仿真方法包括以下步骤
(1) 提取驾驶模拟系统中的所模拟道路场景的道路参数及交通条件，通过道路及交通 条件转换程序将其转换成微观交通仿真系统的道路参数及交通条件；
(2) 通过交通流结果转换转换程序将微观交通仿真系统的交通流仿真结果转换成驾驶
模拟系统中的动态交通流虚拟三维图像数据。
上述要提取的驾驶模拟系统中的道路参数及交通条件是指道路的几何参数、道路的 里程桩号、桩号坐标、道路上的交通流量、车流量的车型、各车型的比例、交通信号参数、 交通流特性参数等。
上述微观交通仿真系统的交通流仿真结果包括交通流的特性参数、交通流中各车在 每一仿真步长结束时刻的位置坐标、速度、加速度等。
上述驾驶模拟系统中的动态交通流虚拟三维图像数据以车辆的路径文件和车辆的特 征参数文件分别表示。车辆的路径文件是指车辆的位置坐标，车辆的特征参数是指车辆的 模型号、车辆的触发时间、车辆的加速度等。
其中，上述的道路参数及交通条件、交通流仿真结果的数据格式可以是数据库文件格 式或文本文件格式。
通过本发明方法，在利用驾驶模拟系统进行驾驶模拟实验研究时，可为实验的三维虚 拟场景提供快捷的、逼真的动态微观交通流虚拟三维图像，为驾驶员提供更加真实的虚拟 场景，显著提高驾驶模拟系统的应用范围，提高驾驶模拟实验的可信度和准确度。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明实施方案。
图l是本发明的基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法的实施流程图。 图2是本发明的基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法的道路参数及交
通条件转换程序框图。
图3是本发明的基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法的交通流结果转
换程序框图。
图4是本发明的基于微观交通仿真软件VISSIM交通流仿真模型的驾驶模拟综合仿真方 法的实施流程图。
具体实施例方式
如
图1所示，实验者根据驾驶模拟系统对交通流仿真的要求，本方法按照以下所述方 案实施(1)从驾驶模拟系统l的数据库文件或文本文件中提取所模拟道路的道路参数及 交通条件，包括道路的几何参数、道路的里程桩号、桩号坐标、道路上的交通流量、车 流量的车型、各车型的比例、交通信号参数、交通流特性参数等；(2)在道路及交通条件 转换程序中选择转换格式，利用该转换程序对要仿真道路的数据库或文本文件，进行基于 微观交通流仿真系统格式的自动转换；(3)将转换结果导入微观交通流仿真系统中，并在 微观交通流系统中对道路及交通条件进行建模；(4)运行微观交通仿真系统得到仿真结果； 该交通流仿真结果应包括交通流的特性参数、交通流中各车在每一仿真步长结束时刻的 位置坐标、速度、加速度等数据；(5)通过交通流转换程序将仿真结果数据格式自动转换 成驾驶模拟器所需的动态交通流仿真数据格式；驾驶模拟系统调用动态交通流仿真数据， 即可实现驾驶模拟系统中的动态交通流的虚拟三维图像；(6)最后实验者可在驾驶模拟系 统上设定驾驶模拟实验条件，调入需要的交通流，并将驾驶模拟车辆融入生成的虚拟三维 图像中，进行驾驶模拟实验。
本发明实施例包括道路及交通条件转换程序部分，如图2所示。用于将要仿真道路的数 据格式，转换为基于微观交通流仿真系统的数据格式。本发明的道路及交通条件转换程序 包括数据输入、数据格式处理、数据输出部分。这里的数据输入可以是道路的数据库格式 数据和文本文件格式数据，数据输出是微观交通流仿真系统的道路数据格式。
本发明实施例还包括交通流结果转换程序部分，如图3所示。用于将微观交通流仿真 系统中的交通流数据格式，转换为驾驶模拟系统的交通流数据格式。本发明的交通流转换 程序包括数据输入、数据格式处理、数据输出部分。这里的数据输入可以是微观交通流系 统的交通流数据格式，包括交通流的特性参数、交通流中各车在每一仿真步长结束时刻 的位置坐标、速度、加速度等数据。数据输出是驾驶模拟系统的交通流数据格式。
如图4所示，以基于微观交通仿真软件VISSIM交通流仿真模型的驾驶模拟综合仿真方法 为例，进一步对本发明的方法进行具体描述。
微观交通仿真软件VISSIM是目前成熟的微观交通流仿真商业软件之一，其微观交通流 模型适用于城市道路交通流的仿真，为在城市道路的驾驶模拟实验研究中提供真实的城市 道路交通流，利用本发明方法将微观交通仿真系统VISSIM与驾驶模拟系统结合进行综合仿 真，获取城市道路的动态交通流三维场景。具体的实现步骤和实现方式详细描述如下
1.根据驾驶模拟系统对所模拟道路场景的交通流仿真的要求，提取驾驶模拟系统中的道路参数及交通条件。所提取的道路参数及交通条件对应于VISSIM中仿真所需的参数， 包括道路的几何参数即车道宽、车道数、交叉口渠化形式等，道路的里程桩号、桩号坐 标、道路上的交通流量、车型、各车型的比例、交通信号参数、交通流特性参数即车流组 织方式、车道转换参数、车辆跟驰特征参数、车辆横向行为特征参数等。
2. 利用道路及交通条件转换程序对提取的道路参数及交通条件进行数据格式转换， 转换为VISSIM中的数据格式，这其中包括程序的自动转换，也包括在VISSIM中进行手动设 置的部分，建立基于VISSIM的仿真道路及交通模型；
3. 在VISSIM中设定要获取的交通流仿真数据结果，该交通流仿真结果包括交通流 的特性参数，如平均车速、延误等，交通流中各车在每一仿真步长结束时刻的位置坐标、 速度、加速度等数据；运行VIISIM，得到驾驶模拟实验道路上真实的交通流仿真结果数据； 在VISSIM中得到的交通流仿真结果数据格式为包含以下各参数的文本文件数据。
VehNr, VehTypeName， Stim， t， WorldX， WorldY， WorldZ， v， DwlTm， a 其中VehNr为车辆编号；VehTypeName为车辆类型；Stim为开始加载时间；t为仿真 时间；WorldX， WorldY， WorldZ分别为一辆车所在位置点的X, Y, Z坐标；V为每个仿真时间 步长结束时的速度；DwlTm为停留时间；a为每个仿真时间步长结束时的加速度。
分析判断交通流结果数据是否符合该仿真道路的交通流，否则重复步骤3，直至合适 为止进入下一步骤。
4. 利用交通流结果转换程序将交通流仿真结果数据自动转换成驾驶模拟系统可以读 取的动态交通流仿真数据，动态交通流仿真数据以车辆坐标位置的文本文件和车辆的特征 参数文本文件的形式进行存储和传输。
5. 设定驾驶模拟实验条件，在驾驶模拟实验系统上调入该交通流的动态交通流仿真 数据，通过驾驶模拟系统的程序形成三维动态场景图像，并将驾驶模拟车辆融入其中，进 行驾驶模拟实验。
通过本发明方法以纯软件方式实现驾驶模拟系统中动态交通流的仿真，具有简单、快 捷、仿真度高的特点，可以很方便地实现被模拟道路上与实际相符的动态交通场景。
权利要求
1、一种基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法，其特征在于将微观交通仿真系统的微观交通流仿真结果导入驾驶模拟系统，实现基于微观交通流模型下的驾驶模拟综合仿真，该方法包含以下步骤(1)提取驾驶模拟系统中的所模拟道路场景的道路参数及交通条件，通过道路及交通条件转换程序将其转换成微观交通仿真系统的道路参数及交通条件；(2)通过交通流结果转换转换程序将微观交通仿真系统的交通流仿真结果转换成驾驶模拟系统中的动态交通流虚拟三维图像数据。
2、 根据权利要求l所述的基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法，其特征在 于道路参数及交通条件是指道路的几何参数、道路的里程桩号、桩号坐标、道路上的交 通流量、车流量的车型、各车型的比例、交通信号参数、交通流特性参数等。
3、 根据权利要求l所述的基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法，其特征在 于交通流仿真结果参数包括交通流的特性参数、交通流中各车在每一仿真步长结束时刻 的位置坐标、速度、加速度。
4、 根据权利要求l所述的基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法，其特征在 于驾驶模拟系统中动态交通流虚拟三维图像数据以车辆的路径文件和车辆的特征参数文 件分别表示，车辆的路径文件是指车辆的位置坐标，车辆的特征参数是指车辆的模型号、 车辆的触发时间、车辆的加速度。
5、 根据权利要求1或2所述的基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法，所述 的道路参数及交通条件的数据格式可以是数据库文件格式或者文本文件格式。
6、 根据权利要求1或3所述的基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法，所述 的交通流仿真结果参数的数据格式可以是数据库文件格式或者文本文件格式。
全文摘要
本发明涉及一种基于微观交通流仿真模型下的驾驶模拟综合仿真方法。其特征在于将微观交通仿真系统的微观交通流仿真结果导入驾驶模拟系统，实现基于微观交通流模型下的驾驶模拟综合仿真。该方法包含以下步骤(1)提取驾驶模拟系统中的所模拟道路场景的道路参数及交通条件，通过道路及交通条件转换程序将其转换成微观交通仿真系统的道路参数及交通条件；(2)通过交通流结果转换转换程序将微观交通仿真系统的交通流仿真结果转换成驾驶模拟系统中的动态交通流虚拟三维图像数据。本发明方法，能为驾驶员提供更加真实的虚拟场景，显著提高驾驶模拟系统的应用范围，提高驾驶模拟实验的可信度和准确度。
文档编号G06F17/00GK101533455SQ20091009439
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者万华森, 坚 熊, 秦雅琴, 贾现广, 郭凤香, 亮 陈, 晶 高 申请人:昆明理工大学