基于驾驶模拟技术和车路协同的隧道动态景观设计方法与流程

本发明涉及交通运输技术领域，具体涉及基于驾驶模拟技术和车路协同的隧道动态景观设计方法。

背景技术：

隧道因其本身固有属性导致交通事故频发，评估及改善隧道安全性成为目前的研究重点。近年来国内外研究表明，隧道交通安全设施及景观设计在提高隧道交通安全方面发挥着重要作用，并成为改善交通安全的重要手段。研究表明隧道内增设特殊设施如反光环、隧道腰线、景观等，可以给予驾驶员一定刺激，提高其注意力和驾驶舒适度；隧道适当位置科学地设置特殊灯光带进行景观照明，能使驾驶员调节视力，减少疲劳，并能有效地减少烦躁、焦虑等不良感受，增加行车安全度和舒适度。

因此，如何设计隧道动态景观是本发明的研究重点。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供基于驾驶模拟技术和车路协同的隧道动态景观设计方法；本发明基于车路协同技术提出动态公路隧道景观设计，为驾驶员提供安全、舒适的行车环境，为乘客提供丰富的人文体验。

本发明公开了一种基于驾驶模拟技术和车路协同的隧道动态景观设计方法，包括：

基于驾驶模拟技术采集的速度数据创建帧动画参数匹配库，所述帧动画参数匹配库包括多组帧动画参数，所述帧动画参数包括行驶速度、帧间距、帧速率和图幅大小；

检测车辆的实时车速；

将检测到的车速输入至所述帧动画参数匹配库中，进行帧动画参数的决策匹配，得到对应的帧动画参数值；

基于所述帧动画参数值输出相应的图像信号呈现在显示屏上，形成车路协同系统，实现动态景观与车辆间的协同效果。

作为本发明的进一步改进，所述基于驾驶模拟技术采集的速度数据创建帧动画参数匹配库，包括：

根据公式和隧道限速值，确定合理的帧间距lg；

根据公式确定当帧间距lg一定时不同行车速度vd下的帧速率f；

根据公式和驾驶员最小注视时间t，确定不同行车速度vd下的图形关键视认长度s；根据图形关键视认长度s确定图形横向拉伸比例，得到图幅大小；

预设多组能够实现动态景观效果的帧动画参数，创建所述帧动画参数匹配库。

作为本发明的进一步改进，所述隧道的最低限速值为80km/h，所述帧间距lg取0.6m。

作为本发明的进一步改进，所述检测车辆的实时车速，包括：

在隧道动态景观施划段之前设置速度检测器，检测虚拟车辆经过的实时车速。

作为本发明的进一步改进，所述车辆的实时车速为车辆进入隧道动态景观施划段时的行车速度，当行车速度低于隧道最低限速或高于隧道最高限速时，不能实现动画效果。

作为本发明的进一步改进，所述显示屏上图像的帧速率根据车辆的实时车速而对应变化。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过虚拟驾驶环境再现并进行驾驶模拟实验所实现的效果，通过相应的技术路线进行分析验证，提出一种基于驾驶模拟技术和车路协同的隧道动态景观设计方法，最终实现帧动画形式的隧道动态景观效果；引入车路协同技术不仅可以使该景观设计效果更加稳定、美观，同时也能很好地为驾驶员提供安全、舒适的行车环境，为乘客提供丰富的人文体验。该发明在理论方面可以补充该领域的不足，在工程实践方面对隧道的景观设计与景观设置的稳定性和适应性都有很好的指导意义。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的基于驾驶模拟技术和车路协同的隧道动态景观设计方法的流程示意图；

图2为本发明一种实施例公开的隧道侧壁动态景观实现示意图；

图3为本发明一种实施例公开的驾驶模拟环境下驾驶员视角动态景观示意图；

图4为本发明一种实施例公开的驾驶模拟环境下乘客视角动态景观示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明将帧动画技术应用于公路隧道景观设计中，设置车路协同装置，以实现景观与车辆的协同，在汽车经过隧道时乘客视角呈现出动态的侧壁景观，对提高隧道行车的安全性、舒适性、稳定性具有较好的创新意义，可以为隧道景观设计的安全性、美观性、舒适性提供新思路及实际借鉴准则。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1、2所示，本发明提供一种基于驾驶模拟技术和车路协同的隧道动态景观设计方法，包括：

步骤1、检测车辆的实时车速；

步骤2、基于驾驶模拟技术采集的速度数据创建帧动画参数匹配库，帧动画参数匹配库包括多组帧动画参数，帧动画参数包括行驶速度、帧间距、帧速率和图幅大小；

步骤3、将检测到的车速输入至帧动画参数匹配库中，进行帧动画参数的决策匹配，得到对应的帧动画参数值；

步骤4、基于帧动画参数值输出相应的图像信号呈现在显示屏上，形成车路协同系统，实现动态景观与车辆间的协同效果。

其中，步骤1与步骤2无前后逻辑关系，其顺序可颠倒。

进一步，步骤1中检测车辆的实时车速的一种实现方法为：

在隧道动态景观施划段之前设置速度检测器，检测虚拟车辆经过的实时车速。

进一步，步骤2中基于驾驶模拟技术采集的速度数据创建帧动画参数匹配库的一种实现方法为：

根据公式和隧道限速值，确定合理的帧间距lg；

根据公式确定当帧间距lg一定时不同行车速度vd下的帧速率f；

根据公式和驾驶员最小注视时间t，确定不同行车速度vd下的图形关键视认长度s；根据图形关键视认长度s确定图形横向拉伸比例，得到图幅大小；

预设多组能够实现动态景观效果的帧动画参数，创建帧动画参数匹配库。

步骤2的具体实施例为：

帧间距lg，即两帧图像中心点间距，单位：米。为保证动态壁画的流畅性和稳定性，应确保汽车经过相邻两帧图像的时间小于30毫秒，即0.03s。举例说明，设定条件隧道内设计速度(最低限速)vd为80km/h，帧间距lg建议取0.6米，由公式推导得两帧时间间距为0.027秒，符合要求。其中，在满足要求的情况下，lg的取值越小越好。

帧速率f，即每秒刷新画面的频率。人眼的视觉特性决定当动画的帧速率达到20fps左右，人可以识别较连贯的画面，达到30fps时画面极为连贯，且帧速率越高，动画效果越连贯。利用公式推导确定当帧间距lg一定时不同行车速度vd下的帧速率f。

驾驶员在行车过程中看到的图形与正面观察相比沿行车方向的距离要大大缩短，产生视觉上的变形。因此，设计图形样式要在宽度上按一定比例进行放大。举例说明，根据已有研究知在公路隧道内驾驶员最小注视时间t为0.167s，设定条件隧道内设计速度vd为80km/h，由公式推导得图形最小关键视认长度(视认距离)smin为3.7m，故图形横向放大比例最小为3.7倍，从而可得到对应的图幅大小。

进一步，车辆的实时车速为车辆进入隧道动态景观施划段时的行车速度，通过上述相关参数的设定，当行车速度低于隧道最低限速或高于隧道最高限速时，不能实现动画效果；只有当车速度介于隧道最低限速与隧道最高限速时，才能实现动画效果。上述设计保证驾驶员或乘客可根据是否能看到隧道侧壁动态景观的动画效果，来判断车辆是否超出或低于隧道车速限值。

进一步，动态景观的实现可以依据进入隧道动态景观施划段的车辆的实时车速进行帧速率变化，以求达到最佳的动态景观效果。

进一步，步骤4中，驶模拟环境下驾驶员视角动态景观如图3所示。驾驶模拟环境下乘客视角动态景观如图4所示。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。