基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)，包括：導(dǎo)入模塊，用于導(dǎo)入真實(shí)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)初始化交通流動畫中的真實(shí)車輛的運(yùn)行軌跡，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包括：真實(shí)車輛的位置、速度以及加速度；控制模塊，用于根據(jù)所述真實(shí)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)確定交通流動畫中的虛擬車輛運(yùn)行軌跡，所述運(yùn)行軌跡包括：車輛的實(shí)時速度、實(shí)時位移。本發(fā)明可以在整個交通流模擬過程中通過引入不規(guī)則的真實(shí)車輛駕駛行為，真實(shí)車輛與虛擬車輛相結(jié)合，產(chǎn)生更為真實(shí)的交通流動畫模擬。
【專利說明】
基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例涉及交通動畫模擬技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動 畫模擬系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 交通運(yùn)輸系統(tǒng)的有效性一直是現(xiàn)代工業(yè)社會的重要問題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車輛 的數(shù)量不斷增長，出現(xiàn)了交通擁堵、道路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、信號優(yōu)化等方面的諸多挑戰(zhàn)。如何解決 這些問題已經(jīng)成為一個全球問題，它直接影響到經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境領(lǐng)域的發(fā)展，而交通仿真 技術(shù)已成為計算機(jī)技術(shù)的輔助工具。此外，隨著可視化技術(shù)的發(fā)展，交通仿真也在娛樂業(yè)中 應(yīng)用。
[0003] 改良的現(xiàn)代檢測技術(shù)，如全球定位系統(tǒng)，嵌入式傳感器和流量監(jiān)測有助于在虛擬 環(huán)境中展現(xiàn)現(xiàn)實(shí)場景。基于這些獲取到的數(shù)據(jù)的各種方法已經(jīng)被開發(fā)出來，為了產(chǎn)生更真 實(shí)的和詳細(xì)的個性化的流量?，F(xiàn)有的方法是構(gòu)建基于模擬參數(shù)或離散采樣點(diǎn)的交通流。由 于計算過程是基于輸入?yún)?shù)，一次性輸入數(shù)據(jù)顯示模擬流量具有明顯的弱點(diǎn)。傳統(tǒng)方法是 重復(fù)迭代過程，這意味著所有的計算程序都是在初始化時一次性輸入?yún)?shù)，經(jīng)過一系列的 計算過程后，車輛的運(yùn)動狀態(tài)產(chǎn)生一定的變化。
[0004] -個真實(shí)的場景要復(fù)雜得多，交通情況取決于很多連續(xù)變化的因素。在大多數(shù)情 況下，在汽車行進(jìn)過程中，相鄰車輛的不斷變化，道路情況在不同地方會發(fā)生改變，車輛行 進(jìn)狀況的多樣化和駕駛員的不同主觀處理，這些全都導(dǎo)致了駕駛行為迅速變化，在另一方 面意味著車輛的控制參數(shù)變化很快。為了更好地模擬真實(shí)交通情況，本發(fā)明引入真實(shí)交通 數(shù)據(jù)直接模擬交通流，用不斷變化的真實(shí)數(shù)據(jù)流來模擬交通流的變化。當(dāng)引入的真實(shí)數(shù)據(jù) 要求解決真實(shí)數(shù)據(jù)控制的車輛和虛擬車輛的交互的時候，這些方法在不斷變化的數(shù)據(jù)中展 現(xiàn)車輛運(yùn)動狀態(tài)時有局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)，以克服上述技術(shù)問 題。
[0006] 本發(fā)明基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)，包括：
[0007] 導(dǎo)入模塊，用于導(dǎo)入真實(shí)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)初始化交通流動畫中的真實(shí)車輛的運(yùn)行軌 跡，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包括:真實(shí)車輛的位置、速度以及加速度；
[0008] 控制模塊，用于根據(jù)所述真實(shí)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)確定交通流動畫中的虛擬 車輛運(yùn)行軌跡，所述運(yùn)行軌跡包括:車輛的實(shí)時速度、實(shí)時位移。
[0009] 進(jìn)一步地，所述控制模塊，具體用于：
[0010] 根據(jù)公式
[0011] v(t+Δ t) =v(t)+a Δ t (1)
[0012] p(t+Δ t) =p(t)+v(t+Δ t) Δ t (2)
[0013] 確定虛擬車輛變道時的運(yùn)行軌跡，其中，所述v(t+A t)為虛擬車輛(t+Δ t)時刻的 速度，所述P(t+At)為虛擬車輛(t+At)時刻的位置，所述v(t)為t時刻虛擬車輛的速度，所 述a為虛擬車輛的加速度，所述p(t)為t時刻虛擬車輛的位置;所述At為時間間隔。
[0014] 進(jìn)一步地，所述控制模塊，具體用于：
[0015] 根據(jù)公式
[0019] 確定兩輛車中虛擬車輛為前車時，所述虛擬車輛的運(yùn)行軌跡，其中，所述td為期望 時間，所述sd為期望距離，所述Vd為期望速度，所述a max為最大加速度，V:當(dāng)前車在當(dāng)前時刻 的速度，b_為最大減速加速度，所述s為當(dāng)前車與前車距離，所述Y為中間優(yōu)化距離。
[0020] 進(jìn)一步地，所述控制模塊，具體用于：
[0021] 根據(jù)公式
[0023]確定三輛車中虛擬車輛為中間車輛時，所述虛擬車輛的運(yùn)行軌跡，其中，所述81為 所述虛擬車輛與前車的距離，所述82為所述虛擬車輛與后車的距離，所述afcill_r-d riven為所 述虛擬車輛通過公式(3)至(5)計算得到的加速度，所述af 〇η?ιη?；為虛擬車輛通過跟馳模型 計算得到的加速度。
[0024]進(jìn)一步地，所述控制模塊，具體用于：
[0025]根據(jù)公式
[0028]確定三輛車中虛擬車輛為中間車輛時，所述虛擬車輛后面真實(shí)車輛的運(yùn)行軌跡， 其中，所述Sr為兩輛真實(shí)車輛之間的距離，所述Len為車輛長度，所述k為平衡指數(shù)，用于平 衡極端情況下真實(shí)數(shù)據(jù)和將該車當(dāng)作虛擬車輛的作用，所述a data為真實(shí)數(shù)據(jù)輸入的加速 度，所述avirtual為將所述真實(shí)視作虛擬車輛，對應(yīng)的加速度，所述a f為所述真實(shí)車輛計 算后最終的加速度。
[0029]本發(fā)明基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)，能夠使真實(shí)數(shù)據(jù)和虛擬車輛進(jìn)行交互 來產(chǎn)生更加真實(shí)的交通動畫。導(dǎo)入模塊導(dǎo)入真實(shí)數(shù)據(jù)來直接用于交通流模擬過程，用不斷 變化的真實(shí)數(shù)據(jù)來驅(qū)動模擬交通流的不斷變化。真實(shí)數(shù)據(jù)可以在本發(fā)明所設(shè)計的融合模型 協(xié)助下驅(qū)動車輛的行進(jìn)，最終使模擬交通流可以更好地反應(yīng)真實(shí)數(shù)據(jù)的特征。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā) 明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031 ]圖1為本發(fā)明基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明控制模塊實(shí)施例一示意圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明真實(shí)車輛變道過程的示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明虛擬車輛在兩輛真實(shí)車輛之間正常情況下受控制示意圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明虛擬車輛在極端情況下示意圖；
[0036] 圖6為本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)方法所產(chǎn)生的車流加速度對比示意圖；
[0037] 圖7為本發(fā)明多車協(xié)同模型對比示意圖；
[0038] 圖8為本發(fā)明極端情況下對比示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0040] 圖1為本發(fā)明基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實(shí)施 例系統(tǒng)，包括：
[0041] 導(dǎo)入模塊101，用于導(dǎo)入真實(shí)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)初始化交通流動畫中的真實(shí)車輛的運(yùn) 行軌跡，所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包括:真實(shí)車輛的位置、速度以及加速度；
[0042] 控制模塊102,用于根據(jù)所述真實(shí)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)確定交通流動畫中的 虛擬車輛運(yùn)行軌跡，所述運(yùn)行軌跡包括:車輛的實(shí)時速度、實(shí)時位移。
[0043] 具體來說，本系統(tǒng)的導(dǎo)入模塊將真實(shí)車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入作為交通流動畫中的真 實(shí)車輛的運(yùn)行軌跡，控制模塊根據(jù)該運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)確定該交通流動畫中虛擬車輛的 運(yùn)行軌跡。具體有如下四種情況的虛擬車輛的運(yùn)行軌跡：
[0044] 第一種，所述控制模塊，具體用于：
[0045] 根據(jù)公式
[0046] v(t+A t)=v(t)+aA t (1)
[0047] p(t+A t)=p(t)+v(t+A t) Δ t (2)
[0048] 確定虛擬車輛變道時的運(yùn)行軌跡，其中，所述v(t+A t)為虛擬車輛(t+Δ t)時刻的 速度，所述P(t+At)為虛擬車輛(t+At)時刻的位置，所述v(t)為t時刻虛擬車輛的速度，所 述a為虛擬車輛的加速度，所述p(t)為t時刻虛擬車輛的位置;所述At為時間間隔。
[0049] 具體來說，本實(shí)施例應(yīng)用場景為虛擬車輛變道，根據(jù)公式（1)和公式(2)計算得出 該虛擬車輛在變道時的速度以及位置，從而確定該虛擬車輛變道時的運(yùn)行軌跡。
[0050]在真實(shí)的情況下，汽車變道有很多種原因，例如駕駛員的傾向，為了獲取更大的加 速度等。真實(shí)車輛可以行駛在不同車道上，在本發(fā)明中，虛擬車輛必須配合真實(shí)車輛完成變 道。真實(shí)數(shù)據(jù)記錄了車輛的運(yùn)動狀態(tài)，因?yàn)榻煌▌赢嬆M中真實(shí)車輛的運(yùn)動軌跡是由真實(shí) 數(shù)據(jù)控制的，所以真實(shí)車輛和虛擬車輛相比優(yōu)先級更高，即虛擬車輛必須配合真實(shí)車輛完 成變道行為。如圖3所示。
[0051 ]第二種，所述控制模塊，具體用于：
[0052] 枏據(jù)公式
[0056] 確定兩輛車中虛擬車輛為前車時，所述虛擬車輛的運(yùn)行軌跡，其中，所述td為期望 時間，所述sd為期望距離，所述Vd為期望速度，所述a max為最大加速度，V:當(dāng)前車在當(dāng)前時刻 的速度，b_為最大減速加速度，所述s為當(dāng)前車與前車距離，所述Y為中間優(yōu)化距離。
[0057] 具體來說，本實(shí)施例的應(yīng)用場景為兩輛車中虛擬車輛為前車，通過該虛擬車輛后 面的真實(shí)車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)，從而確定虛擬車輛的運(yùn)行軌跡。現(xiàn)有技術(shù)中的車輛動畫模擬模 型是基于前車為基準(zhǔn)的，也即跟隨的車輛調(diào)整自身的控制參數(shù)是依據(jù)前車的狀態(tài)的跟馳模 型，本實(shí)施例中對應(yīng)的模型稱為前驅(qū)模型。
[0058]基于現(xiàn)有技術(shù)中的跟馳模型，跟馳模型通過距離s，期望速度Vd和后車的速度vf控 制真實(shí)數(shù)據(jù)控制的車輛的前車的位置狀態(tài)，本實(shí)施例中控制單元的核心目的是驅(qū)動主體車 輛的當(dāng)前距離S接近于期望距離Sd。當(dāng)前距離S比期望距離Sd小的時候，主體車輛加速，反之 亦然。如圖2所示，真實(shí)車輛201前的第一虛擬車輛202根據(jù)該真實(shí)車輛的狀態(tài)調(diào)整自身的行 駛狀態(tài)，第一虛擬車輛前面的第二虛擬車輛被第一虛擬車輛控制，如此迭代下去，在該真實(shí) 車輛前面的所有車輛可以被控制。
[0059]本實(shí)施例中，期望距離Sd是主體車輛的最終目標(biāo)，期望時間td是根據(jù)當(dāng)前兩輛相關(guān) 車獲取到的動態(tài)參數(shù)。本實(shí)施例構(gòu)建了一個規(guī)則來更好地計算td。例如，當(dāng)S〈〈Sd，為了防止 碰撞，主體真實(shí)車輛必須迅速減速。為了實(shí)現(xiàn)這個目的，本發(fā)明設(shè)置了一個最小值。同理，當(dāng) S?Sd，本發(fā)明也設(shè)置一個td的最小值來使主體車輛能夠立即減速或者停車。對比之前的情 況，當(dāng)處于次緊急情況的時候( S~Sd)，td將被分配一個更大的值，這樣的結(jié)果是減少必要的 控制。期望距離可以根據(jù)鄰車的距離和當(dāng)前的交通密度以動態(tài)的方式設(shè)置。
[0060] 本實(shí)施例中控制模塊，當(dāng)引入真實(shí)數(shù)據(jù)來驅(qū)動車輛后，能控制真實(shí)車輛之前的虛 擬車輛，通過虛實(shí)車輛與真實(shí)車輛相互影響，實(shí)現(xiàn)了虛擬車輛配合真實(shí)車輛的驅(qū)動，擴(kuò)展了 仿真的多樣性，提高了交通流的準(zhǔn)確性。
[0061] 第三種，所述控制模塊，具體用于：
[0062] 根據(jù)公式
[0064] 確定三輛車中虛擬車輛為中間車輛時，所述虛擬車輛的運(yùn)行軌跡，其中，所述81為 所述虛擬車輛與前車的距離，所述8 2為所述虛擬車輛與后車的距離，所述afcill_r-driven為所 述虛擬車輛通過公式(3)至(5)計算得到的加速度，所述a f 〇η?ιη?；為虛擬車輛通過跟馳模型 計算得到的加速度。
[0065] 具體來說，本實(shí)施例控制模塊是用于協(xié)調(diào)在兩輛真實(shí)車輛之間的虛擬車輛的跟馳 模型。在交通動畫模擬系統(tǒng)中，可以為多組兩輛真實(shí)車輛和中間虛擬車輛的單元。其中，虛 擬車輛的加速度是由公式(6)計算。如圖4所示， 81和82分別代表三車中間的主體車輛和前車 心和后車R2的距離。當(dāng) S1〈S2時，跟馳模型的效果比前驅(qū)模型的效果強(qiáng)，反之亦然。
[0066] 對于多真實(shí)數(shù)據(jù)的情況，在實(shí)驗(yàn)中構(gòu)造了一種兩輛虛擬車輛在兩輛真實(shí)車輛之間 行駛的情況。本發(fā)明的前提是不改變兩輛真實(shí)車輛的軌跡，所以本發(fā)明需要確保在這兩輛 真實(shí)車輛之間的虛擬車輛表現(xiàn)得更加真實(shí)。首先，將跟馳模型和前驅(qū)模型應(yīng)用于該系統(tǒng)，然 后只用前驅(qū)模型來測試沒有協(xié)調(diào)作用時的表現(xiàn)。兩個實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖7所示，圖中展示了位 移隨時間變化的情況。圖7(a)中，真實(shí)車輛和虛擬車輛的距離比較平均，從圖7(b)中可以看 出，虛擬車輛不受第一輛真實(shí)車輛的控制。
[0067] 在圖7(a)中，可以看到前驅(qū)模型和跟馳模型這兩種模型的協(xié)作，虛擬車輛和真實(shí) 車輛相互配合的很好，相鄰兩輛車之間的距離保持的也很好。圖7(b)所示，沒有前驅(qū)模型和 跟馳模型的協(xié)作結(jié)果，虛擬車輛僅僅根據(jù)它們的前車來調(diào)整自己的狀態(tài)，在虛擬車輛和真 實(shí)車輛之間并沒有相互作用。
[0068] 如圖8所示，從t = 0s到t = 5s，兩真實(shí)車輛之間的距離在減小，圖（b)中間那條線代 表插在兩真實(shí)車輛之間的虛擬車輛的位移。
[0069] 第四種，所述控制模塊，具體用于：
[0070] 根據(jù)公式
[0073] 確定三輛車中虛擬車輛為中間車輛時，所述虛擬車輛后面真實(shí)車輛的運(yùn)行軌跡， 其中，所述Sr為兩輛真實(shí)車輛之間的距離，所述Len為車輛長度，所述k為平衡指數(shù)，用于平 衡極端情況下真實(shí)數(shù)據(jù)和將該車當(dāng)作虛擬車輛的作用，所述a data為真實(shí)數(shù)據(jù)輸入的加速 度，所述avirtual為將所述真實(shí)視作虛擬車輛，對應(yīng)的加速度，所述a f為所述真實(shí)車輛計 算后最終的加速度。
[0074] 在某些極端的情況下，必須取消真實(shí)數(shù)據(jù)和車輛之間的聯(lián)系來防止碰撞，在實(shí)施 過程中構(gòu)建了這樣一個極端情況，如圖5所示，到當(dāng)一輛虛擬車輛在三輛真實(shí)車輛之間的情 景，這三輛真實(shí)車輛一輛在虛擬車輛前，一輛在虛擬車輛后，一輛在虛擬車輛的旁邊，虛擬 車輛前面的真實(shí)車輛和虛擬車輛后面的真實(shí)車輛的距離不斷減小。兩輛真實(shí)車輛逐漸接 近，同時兩輛真實(shí)車輛之間的虛擬車輛不能進(jìn)行變道。
[0075] 具體來說，真實(shí)車輛和虛擬車輛在交互過程中顯示出了相互作用。在圖5中說明了 這種情況，虛擬車輛使用跟馳模型和前驅(qū)模型，同時受心和辦的影響。當(dāng)真實(shí)車輛之間的距 離減小時，虛擬車輛將試圖進(jìn)行變道。當(dāng)情況不允許變道時，就出現(xiàn)了一種極限情況。在只 有一輛虛擬車輛在兩輛真實(shí)車輛中的極限情況下，虛擬數(shù)據(jù)同樣可以影響真實(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)兩 輛真實(shí)車輛距離減小時，相互作用的方程式如公式(7)和公式(8)。其中，在公式(7)中，后面 的真實(shí)車輛的加速度由兩部分定義:真實(shí)數(shù)據(jù)和相應(yīng)車(后面的真實(shí)車輛被視為虛擬車輛） 的加速度。k是協(xié)調(diào)了兩個部分的協(xié)調(diào)因子。Len代表車長， SR是兩真實(shí)車輛之間的距離，公 式8定義了 k的值。當(dāng)SR>3Len時，用真實(shí)數(shù)據(jù)定義加速度，當(dāng)sr〈1.5Len時，后面的真實(shí)車輛被 視為虛擬車輛。當(dāng)srG [1.5Len，3Len]，后面的真實(shí)車輛的加速度由兩部分同時決定。當(dāng)sr〈 1.5Len時k= 1，停止了虛擬車輛后面真實(shí)車輛真實(shí)數(shù)據(jù)的輸入，把它視作一個虛擬車輛來 避免碰撞。在隨后的過程中不斷判斷k值，來判斷當(dāng)前情況，由當(dāng)前情況最終決定真實(shí)車輛 的加速度。
[0076] 通過連續(xù)導(dǎo)入的真實(shí)數(shù)據(jù)建立了一個雙車道的交通流。在實(shí)施過程中，每個車輛 都可以智能地模擬真實(shí)交通的多樣性，所使用的真實(shí)數(shù)據(jù)來自NGSIM的開源數(shù)據(jù)，舉例說 明，真實(shí)車輛的導(dǎo)入數(shù)據(jù)為2006年11月8日，下午12:45到下午1:00之間在美國喬治亞州，亞 特蘭大，Peachtree Street的一段交通流數(shù)據(jù)。每輛車的數(shù)據(jù)都是以10幀每秒的頻率記錄 下來的，在實(shí)施過程中將其轉(zhuǎn)化成20幀每秒來適應(yīng)所設(shè)計的交互系統(tǒng)。在對比中對于現(xiàn)有 技術(shù)與本申請使用了相同的初始化數(shù)據(jù)。
[0077] 對比8(a)和8(b)兩個圖，左邊圖兩條曲線上面是第一輛真實(shí)車輛下面是第二輛真 實(shí)車輛，右面圖三條曲線從上到下分別是第一輛真實(shí)車輛和第二輛真實(shí)車輛，也即是在兩 真實(shí)車輛之間加了一輛虛擬車輛，在正常情況下，左右兩圖的兩條真實(shí)車輛曲線應(yīng)該是完 全一樣的，但是因?yàn)闃O端情況的影響，在t = 2.2s的時候，可以在圖8(a)的第二輛真實(shí)車輛 曲線看到一個明顯的拐點(diǎn)，這就是極端情況下停止第二輛真實(shí)車輛真實(shí)數(shù)據(jù)導(dǎo)入的體現(xiàn)。
[0078] 在模擬中，選取其中一輛真實(shí)車輛前的第一輛虛擬車輛，和該真實(shí)車輛后的第一 輛真實(shí)車輛，對比兩組虛擬車輛的行進(jìn)路徑，兩輛車分別代表了真實(shí)車輛之前和真實(shí)車輛 之后的虛擬車輛，并比較本發(fā)明導(dǎo)入連續(xù)真實(shí)數(shù)據(jù)的方法和現(xiàn)有技術(shù)的方法。圖6(a)和圖6 (b)顯示了真實(shí)車輛前的虛擬車輛和真實(shí)車輛后的虛擬車輛在基于相同初始狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)結(jié) 果。
[0079] 從圖6中可以看到，相比現(xiàn)有技術(shù)的模擬結(jié)果，本發(fā)明的模擬可以使汽車的行為更 加靈活和不規(guī)則。連續(xù)輸入的數(shù)據(jù)可以消除一次性輸入數(shù)據(jù)的問題，在實(shí)驗(yàn)中共使用了 300 輛車，圖6中的真實(shí)車輛前的虛擬車輛和真實(shí)車輛后的虛擬車輛是分別被前驅(qū)模型和跟馳 模型控制的兩輛車。從圖中可以看到，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明可以使車輛有更多的變動和更 迅速的反應(yīng)，這說明本發(fā)明可以更好地適應(yīng)真實(shí)數(shù)據(jù)，并且保持很快的真實(shí)數(shù)據(jù)輸入。引入 的真實(shí)數(shù)據(jù)增強(qiáng)了車輛加速度的變化，展現(xiàn)了一種更加多樣化的交通行為。此外，曲線上更 多的變化也證明了本發(fā)明的方法更加靈活。
[0080] 本發(fā)明選擇車輛的加速度作為交通流多樣性和靈敏性的直接因素，速度和位移都 是作為控制參數(shù)的結(jié)果。加速度可以在個體層面上更好地描述交通流的特性。為了演示引 入真實(shí)數(shù)據(jù)的影響虛實(shí)交互模型主要針對于在交通仿真中插入真實(shí)數(shù)據(jù)，在不修改真實(shí)數(shù) 據(jù)的情況下形成更加真實(shí)的無碰撞交通流。使交通流更加真實(shí)，表現(xiàn)真實(shí)交通的隨機(jī)性和 不規(guī)則性。
[0081]最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡 管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依 然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn) 行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù) 方案的范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于真實(shí)數(shù)據(jù)的交通動畫模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括： 導(dǎo)入模塊，用于導(dǎo)入真實(shí)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)初始化交通流動畫中的真實(shí)車輛的運(yùn)行軌跡， 所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包括:真實(shí)車輛的位置、速度W及加速度； 控制模塊，用于根據(jù)所述真實(shí)車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)確定交通流動畫中的虛擬車輛 運(yùn)行軌跡，所述運(yùn)行軌跡包括:車輛的實(shí)時速度、實(shí)時位移。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊，具體用于： 根據(jù)公式 v(t+A t)=v(t)+aA t (1) p(t+Δ t) =p(t)+v(t+Δ t) Δ t (2) 確定虛擬車輛變道時的運(yùn)行軌跡，其中，所述v(t+At)為虛擬車輛(t+At)時刻的速 度，所述P(t+At)為虛擬車輛(t+At)時刻的位置，所述v(t)為t時刻虛擬車輛的速度，所述 a為虛擬車輛的加速度，所述P(t)為t時刻虛擬車輛的位置;所述Δ t為時間間隔。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊，具體用于： 根據(jù)公式確定兩輛車中虛擬車輛為前車時，所述虛擬車輛的運(yùn)行軌跡，其中，所述td為期望時間， 所述Sd為期望距離，所述Vd為期望速度，所述amax為最大加速度，V:當(dāng)前車在當(dāng)前時刻的速 度，beam為最大減速加速度，所述S為當(dāng)前車與前車距離，所述?/為中間優(yōu)化距離。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊，具體用于： 根據(jù)公式確定Ξ輛車中虛擬車輛為中間車輛時，所述虛擬車輛的運(yùn)行軌跡，其中，所述S1為所述 虛擬車輛與前車的距離，所述S2為所述虛擬車輛與后車的距離，所述afDllDwer-driven為所述虛 擬車輛通過公式(3 )至(5 )計算得到的加速度，所述af DllDwing為虛擬車輛通過跟馳模型計算 得到的加速度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊，具體用于： 根據(jù)公式 曰f ollower 二(1 -k )曰data+k日virtual ( 7 )確定Ξ輛車中虛擬車輛為中間車輛時，所述虛擬車輛后面真實(shí)車輛的運(yùn)行軌跡，其中， 所述Sr為兩輛真實(shí)車輛之間的距離，所述Len為車輛長度，所述k為平衡指數(shù)，用于平衡極端 情況下真實(shí)數(shù)據(jù)和將該車當(dāng)作虛擬車輛的作用，所述adata為真實(shí)數(shù)據(jù)輸入的加速度，所述 avirtual為將所述真實(shí)視作虛擬車輛，對應(yīng)的加速度，所述afDllDwer為所述真實(shí)車輛計算后最 終的加速度。
【文檔編號】G08G1/01GK106097421SQ201610482176
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】楊鑫, 譚國真, 魏小鵬, 鄧健, 蘇萬超
【申請人】大連理工大學(xué)