CN110427682A 一种基于虚拟现实的交通场景模拟实验平台和方法 （清华大学）

一种基于虚拟现实的交通场景模拟实验平本发明公开了一种基于虚拟现实的交通场景模拟平台和方法。所述交通场景模拟平台包制决策模块(2)连接，在所述人机交互机制决策模块(2)中具有预先封装好的虚拟驾驶人特性；所述人机交互机制决策模块(2)模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他交通要素对于各种场景的行为决策，并进行人-车-路联合运行虚拟仿2所述仿真场景控制模块(1)建立三维虚拟场景实现交通场景的重构，根据交通系统中所述网络通信仿真模块(3)通过模拟路网信息识别，让交通场景模拟平台中的虚拟交真实驾驶人通过所述操纵输入接口(4)驾驶虚拟车在所述人机交互机制决策模块(2)中具有预先封装好的虚拟驾驶人特性；所述人机交互机制决策模块(2)模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他交通要素对于各种场景的行为所述仿真场景控制模块(1)包括运动与动力学仿真系统(13)，所述运动与动力学仿真3所述仿真场景控制模块(1)包括三维虚拟场景数据库建模系统(11)，所述三维虚拟场所述人机交互机制决策模块(2)具有交互模式和自行模式，所述交互模式适用于真实在交互模式下，所述人机交互机制决策模块(2)根据真实驾驶通过所述操纵输入接口人机交互机制决策模块(2)以下述方式设置将交通场景中的车辆看作分散的粒子，输入稳态道路人机交互机制决策模块(2)对道路环境中的动态交通要素设置交互机制和应对行为，4人机交互机制决策模块(2)以下述方式定义驾驶人与车辆交互过程中受到来自其他客目标力的目的是鼓励车辆尽快到达目标，目标力Ft定k1表示不同驾驶人的特性因子，预先封装好的虚拟驾驶人特性即预设的虚拟驾驶人基排斥力Fo为车辆行驶过程中受到周边其他5l是车道的车道中心参考线的横纵坐标位置，rl是车道中心参考线所述仿真场景控制模块(1)建立三维虚拟场景实现交通场景的重构，根据交通系统中在所述人机交互机制决策模块(2)中具有预所述网络通信仿真模块(3)通过模拟路网信息识别，让交通场景模拟平台中的虚拟交所述操纵输入接口(4)用于真实驾驶人输入操作指令输入以控制虚拟车辆，所述操纵输入接口(4)模拟真实车辆的操纵装置的机械特性，并将接收到的真实驾驶人的操作指令步骤S2，所述人机交互机制决策模块(2)模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他交通所述仿真场景控制模块(1)包括运动与动力学仿真系统(13)，所述运动与动力学仿真6人机交互机制决策模块(2)以下述方式定义驾驶人与车辆交互过程中受到来自其他客目标力的目的是鼓励车辆尽快到达目标，目标力Ft定k1表示不同驾驶人的特性因子，预先封装好的虚拟驾驶人特性即预设的虚拟驾驶人基排斥力Fo为车辆行驶过程中受到周边其他r--必业l是车道的车道中心参考线的横纵坐标位置，rl是车道中心参考线7[0002]随着社会进步和技术发展，虚拟现实设备使用越来越普遍。虚拟现实技术虚拟现实技术的逐渐成熟，将人类参与者直接嵌入到场景中共同模拟具有相当大的潜力，[0005]本发明提供一种基于虚拟现实的交通场景模拟平台，所述交通场景模拟平台包8互机制决策模块模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他交通要素对于各种场景的行为决9可以根据来自控制中心的命令改变规则，虚拟可变交通信号指示灯能够实现的功能包括：[0047]优选地，人机交互机制决策模块(2)以下述方式定义驾驶人与车辆交互过程中受[0064]车道力Fl为车辆行驶过程中来自车道的排斥力，用于保持车辆在当前车道的中l公式表述为：[0070]所述仿真场景控制模块(1)建立三维虚拟场景实现交通场景的重构，根据交通系[0072]所述网络通信仿真模块(3)通过模拟路网信息识别，让交通场景模拟平台中的虚[0073]所述操纵输入接口(4)用于真实驾驶人输入操作指令输入以控制虚拟车辆，所述操纵输入接口(4)模拟真实车辆的操纵装置的机械特性，并将接收到的真实驾驶人的操作[0074]步骤S2，所述人机交互机制决策模块(2)模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他[0076]所述仿真场景控制模块(1)包括运动与动力学仿真系统(13)，所述运动与动力学[0095]人机交互机制决策模块(2)以下述方式定义驾驶人与车辆交互过程中受到来自其[0112]车道力Fl为车辆行驶过程中来自车道的排斥力，用于保持车辆在当前车道的中l公式表述为：[0125]所述仿真场景控制模块1建立三维虚拟场景实现交通场景的重构，根据交通系统[0126]仿真场景控制模块1的三维虚拟场景数据库建模系统11中建立静态客体和动态客[0130]仿真场景控制模块1的虚拟驾驶系统视景仿真系统12用于向联合运行虚拟仿真系[0131]所述网络通信仿真模块3通过模拟路网信息识别，让交通场景模拟平台中的虚拟[0133]在所述人机交互机制决策模块2中具有预先封装好的虚拟驾驶人特性；所述人机交互机制决策模块2模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他交通要素对于各种场景的行为[0134]人机交互机制决策模块2搭建人-车-路交通系统运动学和动力学模型，通过行走[0136]人机交互机制决策模块2用于在信息获取后，模拟不同交通客体对于不同场景的应急反应与决策，通过判断是否存在真实驾驶人/车辆参与而分为交互模式和自行模式两场景和交通客体的动态变化，虚拟车辆能够实时获取道路环境上固定通信范围的全部信在运行过程中同时满足车辆运动过程中的几何约束，联合运行虚拟仿真单元接收车辆/人[0139]所述仿真场景控制模块1包括运动与动力学仿真系统13。运动与动力学仿真系统[0158]所述仿真场景控制模块1包括三维虚拟场景数据库建模系统11，所述三维虚拟场[0159]所述人机交互机制决策模块2具有交互模式和自行模式，所述交互模式适用于真[0161]在交互模式下，所述人机交互机制决策模块2根据真实驾驶通过所述操纵输入接[0173]人机交互机制决策模块(2)对道路环境中的动态交通要素设置交互机制和应对行可以根据来自控制中心的命令改变规则，虚拟可变交通信号指示灯能够实现的功能包括：[0177]人机交互机制决策模块(2)以下述方式定义驾驶人与车辆交互过程中受到来自其[0194]车道力Fl为车辆行驶过程中来自车道的排斥力，用于保持车辆在当前车道的中l公式表述为：[0200]所述仿真场景控制模块1建立三维虚拟场景实现交通场景的重构，根据交通系统[0202]所述网络通信仿真模块3通过模拟路网信息识别，让交通场景模拟平台中的虚拟[0203]所述操纵输入接口4用于真实驾驶人输入操作指令输入以控制虚拟车辆，所述操纵输入接口4模拟真实车辆的操纵装置的机械特性，并将接收到的真实驾驶人的操作指令[0204]步骤S2，所述人机交互机制决策模块2模拟真实驾驶人或虚拟驾驶人以及其他交[0206]在所述模拟方法中，人机交互机制决策模块2以与前文所述相同的方式定义驾驶[0209]图2是本发明实施例的动态虚拟智能交通场景的示意图。动态虚拟智能交通场景[0210]虚拟现实交通场景模拟系统(联合运行虚拟仿真系统)是基于虚拟现实技术和通用的计算机软硬件平台。图2的动态虚拟智能交通场景即在虚拟现实交通场景模拟系统中[0212]道路环境信息数据库是本发明实验平台的关联数据库的重要组成部分，更具体[0220]图3详细说明虚拟车辆在不是真实车辆时进行虚拟和真实模型切换时的指令控制[0223]图4中的虚线的车辆是指车辆质心坐标位置一开始在原点处，实线车辆是指代转[0224]从原点位置到运动后位置的步骤采用下面的车辆运动微分方程描述笛卡尔坐标[0244]驾驶人驾驶的汽车以及交通场景中的所有虚拟车辆的驾驶行为共同构成完整的[0245]本发明提供一种基于虚拟现实的交通场景模拟实验平台和方法，其能够使“人-系统中不同的交互机制和应对行为，即能够实现在接收/发送交互信息之后模拟真实环境[0246]建立三维虚拟场景中动态客体主要包括对真实道路交通环境中各种动态交通要[0247]步骤A，对真实环境中会对自车产生影响的各种动态可变因素进行建模，如他车