CN113642242A - 一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，包括真实试验场***、虚拟试验场***和一体化交互***，虚拟试验场***，用于对智能公交车在虚拟场景下的行驶状态进行仿真；真实试验场***，用于从真实场景的驾驶环境中获取智能公交车的训练数据；一体化交互***，用于根据真实场景得到的智能公交车的训练数据映射到虚拟场景下的公交车模型中；再实时监控虚拟场景下公交车的行驶数据，将虚拟场景下的车辆运行状态映射到真实场景中。本发明的基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，不仅能够高效、充分研究公交车在不同路况下的运行状态过程，而且能够通过数字孪生技术推导出车流量和信号灯对公交车交通仿真***的影响规律。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台。
背景技术
近年来，汽车的到广泛应用，由此产生各种交通问题日益增多，为了有效地解决各种交通问题，业界高度重视智能车辆的研究。智能车辆作为目前国内外智能交通领域研究的热点之一，其研究目的是希望通过综合运用各种先进技术构建包含信息感知、智能决策和多层次辅助驾驶等功能的综合***，从而提升车辆的操纵水平，保障公路交通的安全运行。然而通过在真实场景下构建智能汽车对所研究的内容进行测试的方法存在成本高昂、安全性能较差、开发周期较长等缺点。而现有的仿真平台只能依赖实车采集数据，数据采集难度高，导致数据量不足以完善模型，所以只能进行有限的仿真，并且实车采集数据成本高，耗费人力物力较多。
Unity3D作为虚拟现实开发引擎，已经广泛应用于智能驾驶的虚拟现实场景开发当中，特别是智能轨道交通方面，虚拟现实智能驾驶技术通过自动驾驶算法模拟真实场景，利用外部传感的数据来控制仿真模型。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，可以解决现有仿真平台数据采集难度高和成本高的问题，不仅能够高效、充分研究公交车在不同路况下的运行状态过程，而且能够通过数字孪生技术推导出车流量和信号灯对公交车交通仿真***的影响规律。
实现上述目的的技术方案是：一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，包括真实试验场***、虚拟试验场***和一体化交互***，其中：
所述虚拟试验场***，用于对智能公交车在虚拟场景下的行驶状态进行仿真；
所述真实试验场***，用于从真实场景的驾驶环境中获取智能公交车的训练数据；
所述一体化交互***，用于根据真实场景得到的智能公交车的训练数据映射到虚拟场景下的公交车模型中；再实时监控虚拟场景下公交车的行驶数据，将虚拟场景下的车辆运行状态映射到真实场景中；
所述真实试验场***与所述虚拟试验场***相互映射；
所述真实试验场***发送第一数据流至所述一体化交互***，且所述一体化交互***发送与所述第一数据流相对应的第一信息流至所述真实试验场***；
所述虚拟试验场***发送第二数据流至所述一体化交互***，且所述一体化交互***发送与所述第二数据流相对应的第二信息流至所述虚拟试验场***；
所述第一数据流为真实场景车辆原始数据，为所述真实试验场***的底层数据及传感器采集的数据；
所述第一信息流为决策信息；
所述第二信息流为孪生信息，包含实时数据挖掘的信息，历史数据、优化数据对应的信息；
所述第二数据流为虚拟运行数据。
上述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其中，所述真实试验场***包括智能公交车、车载工控机、注入设备、动态测量设备和视频监控设备，所述真实试验场***具备车辆试验场的监测功能以及多源、异构数据的实时感知功能与接入融合功能。
上述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其中，所述虚拟试验场***是所述真实试验场***在信息空间映射的集合，包括本体模块、数据模块与知识模块，其中：
所述本体模块是整个真实试验场***的所有实体设备对应的数字化模型的存储模块，所有数字化模型一一对应所述真实试验场***中涉及的所有实体设备；
所述数据模块是整个真实试验场***运行中实时采集的多源、异构数据的存储模块；
所述知识模块是真实试验场各本体构件的物理特性描述信息，包括公交车的动力参数、空载和负载重量，以及公交车在路面上行驶时的环境因素。
上述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其中，所述数据模块，具备高速处理真实试验场***的高性能传感器传入的海量、多源、异构数据的处理功能，该处理功能包括对数据的存储、管理、分析、挖掘与驱动，所述数据模块由云存储技术进行数据管理。
上述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其中，所述一体化交互***是智能交通仿真平台的各种服务***的集合，包括驾驶模拟器模块、监控中心模块、主客观评价数据库和分析评价模块，其中：
所述驾驶模拟器模块，是外接的驾驶模拟器，通过模拟驾驶器让车辆在虚拟试验场***的测试场景中运行，实现虚拟与现实的交互功能；
所述监控中心模块，通过视频监控设备对智能公交车的动态运行过程进行实时监控；
所述主客观评价数据库包含智能公交车在真实路面上理想的运行状态信息，该运行状态信息包括车辆的速度、车辆到站的时间、受车流量影响的程度以及车辆读取信号灯数据的准确度；
所述分析评价模块，通过调用所述主客观评价数据库中的智能公交车在真实路面上理想的运行状态信息，对智能公交车的运行过程进行在线分析，并对车辆运行状态进行评估。
上述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其中，所述分析评价模块对智能公交车的运行状态进行在线分析的具体内容包括试验智能公交车的实时速度、行驶路线以及仿真平台运行的环境因素，该环境因素包括信号灯、车流量、站台和路面情况；
所述分析评价模块对车辆运行状态进行评估的具体内容包括能公交车的到站时间以及路口车流量对目标公交车的影响。
本发明的基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，不仅能够高效、充分研究公交车在不同路况下的运行状态过程，而且能够通过数字孪生技术推导出车流量和信号灯对公交车交通仿真***的影响规律。通过真实试验场***、虚拟试验场***、一体化交互***的闭环连接，在理论推导、仿真分析、试验验证的***研究的同时，对公交车在复杂路况下的行驶策略提出优化方案，对公交车到站延误问题提出优化方案，使公交车在不同路况下能准时到站，因此具有重要的理论意义和现实的应用需求。
附图说明
图1为本发明的基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台的工作原理图；
图2为本发明的基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：
请参阅图1和图2，本发明的最佳实施例，一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，包括真实试验场***1、虚拟试验场***2和一体化交互***3。
虚拟试验场***1，用于对智能公交车在虚拟场景下的行驶状态进行Unity仿真；真实试验场***2，用于从真实场景的驾驶环境中获取智能公交车的训练数据；一体化交互***3，用于根据真实场景得到的智能公交车的训练数据映射到虚拟场景下的公交车模型中；再实时监控虚拟场景下公交车的行驶数据，将虚拟场景下的车辆运行状态映射到真实场景中。
真实试验场***1与虚拟试验场***2相互映射。
真实试验场***1发送第一数据流至一体化交互***3，且一体化交互***3发送与第一数据流相对应的第一信息流至真实试验场***1；虚拟试验场***2发送第二数据流至一体化交互***3，且一体化交互***3发送与第二数据流相对应的第二信息流至虚拟试验场***2。
第一数据流为真实场景车辆原始数据，为真实试验场***的底层数据及传感器采集的数据；第一信息流为决策信息；第二信息流为孪生信息，包含实时数据挖掘的信息，历史数据、优化数据对应的信息；第二数据流为虚拟运行数据。
真实试验场***1包括智能公交车11、车载工控机12、注入设备13、动态测量设备14和视频监控设备15，真实试验场***1具备车辆试验场的监测功能以及多源、异构数据的实时感知功能与接入融合功能。
虚拟试验场***2是真实试验场***1在信息空间映射的集合，包括本体模块21、数据模块22与知识模块23。
本体模块21是整个真实试验场***1的所有实体设备对应的数字化模型的存储模块，所有数字化模型一一对应所述真实试验场***中涉及的所有实体设备；数据模块22是整个真实试验场***运行中实时采集的多源、异构数据的存储模块；数据模块22，具备高速处理真实试验场***的高性能传感器传入的海量、多源、异构数据的处理功能，该处理功能包括对数据的存储、管理、分析、挖掘与驱动，所述数据模块由云存储技术进行数据管理。知识模块23，存储了真实试验场各本体构件的物理特性描述信息，包括公交车的动力参数，空载和负载重量，以及公交车在路面上行驶时的环境因素比如天气，温度等。为了使在unity中实现的仿真功能更贴近现实，知识模块23用以在仿真平台上调用这些物理特性描述信息，使得仿真出的结果更具参考价值。
一体化交互***3是智能交通仿真平台的各种服务***的集合，包括驾驶模拟器模块31、监控中心模块32、主客观评价数据库33和分析评价模块34。
驾驶模拟器模块31，是外接的驾驶模拟器，通过模拟驾驶器让车辆在虚拟试验场***2的测试场景中运行，实现虚拟与现实的交互功能；监控中心模块32，通过视频监控设备对智能公交车的动态运行过程进行实时监控；主客观评价数据库33包含智能公交车在真实路面上理想的运行状态信息，该运行状态信息包括车辆的速度、车辆到站的时间、受车流量影响的程度以及车辆读取信号灯数据的准确度；分析评价模块34，通过调用所述主客观评价数据库33中的智能公交车在真实路面上理想的运行状态信息，对智能公交车的运行过程进行在线分析，并对车辆运行状态进行评估。
分析评价模块34对智能公交车的运行状态进行在线分析的具体内容包括试验智能公交车的实时速度、行驶路线以及仿真平台运行的环境因素，该环境因素包括信号灯、车流量、站台和路面情况；分析评价模块34对车辆运行状态进行评估的具体内容包括能公交车的到站时间以及路口车流量对目标公交车的影响。
本发明的基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，通过真实试验场***1、虚拟试验场***2、一体化交互***3的闭环连接，在理论推导、仿真分析、试验验证的***研究的同时，对公交车在复杂路况下的行驶策略提出优化方案，对公交车到站延误问题提出优化方案，使公交车在不同路况下能准时到站，因此具有重要的理论意义和现实的应用需求。
综上所述，本发明的基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，不仅能够高效、充分研究公交车在不同路况下的运行状态过程，而且能够通过数字孪生技术推导出车流量和信号灯对公交车交通仿真***的影响规律。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (6)
1.一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其特征在于，包括真实试验场***、虚拟试验场***和一体化交互***，其中：
所述虚拟试验场***，用于对智能公交车在虚拟场景下的行驶状态进行仿真；
所述真实试验场***，用于从真实场景的驾驶环境中获取智能公交车的训练数据；
所述一体化交互***，用于根据真实场景得到的智能公交车的训练数据映射到虚拟场景下的公交车模型中；再实时监控虚拟场景下公交车的行驶数据，将虚拟场景下的车辆运行状态映射到真实场景中；
所述真实试验场***与所述虚拟试验场***相互映射；
所述真实试验场***发送第一数据流至所述一体化交互***，且所述一体化交互***发送与所述第一数据流相对应的第一信息流至所述真实试验场***；
所述虚拟试验场***发送第二数据流至所述一体化交互***，且所述一体化交互***发送与所述第二数据流相对应的第二信息流至所述虚拟试验场***；
所述第一数据流为真实场景车辆原始数据，为所述真实试验场***的底层数据及传感器采集的数据；
所述第一信息流为决策信息；
所述第二信息流为孪生信息，包含实时数据挖掘的信息，历史数据、优化数据对应的信息；
所述第二数据流为虚拟运行数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其特征在于，所述真实试验场***包括智能公交车、车载工控机、注入设备、动态测量设备和视频监控设备，所述真实试验场***具备车辆试验场的监测功能以及多源、异构数据的实时感知功能与接入融合功能。
3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其特征在于，所述虚拟试验场***是所述真实试验场***在信息空间映射的集合，包括本体模块、数据模块与知识模块，其中：
所述本体模块是整个真实试验场***的所有实体设备对应的数字化模型的存储模块，所有数字化模型一一对应所述真实试验场***中涉及的所有实体设备；
所述数据模块是整个真实试验场***运行中实时采集的多源、异构数据的存储模块；
所述知识模块是真实试验场各本体构件的物理特性描述信息，包括公交车的动力参数、空载和负载重量，以及公交车在路面上行驶时的环境因素。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其特征在于，所述数据模块，具备高速处理真实试验场***的高性能传感器传入的海量、多源、异构数据的处理功能，该处理功能包括对数据的存储、管理、分析、挖掘与驱动，所述数据模块由云存储技术进行数据管理。
5.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其特征在于，所述一体化交互***是智能交通仿真平台的各种服务***的集合，包括驾驶模拟器模块、监控中心模块、主客观评价数据库和分析评价模块，其中：
所述驾驶模拟器模块，是外接的驾驶模拟器，通过模拟驾驶器让车辆在虚拟试验场***的测试场景中运行，实现虚拟与现实的交互功能；
所述监控中心模块，通过视频监控设备对智能公交车的动态运行过程进行实时监控；
所述主客观评价数据库包含智能公交车在真实路面上理想的运行状态信息，该运行状态信息包括车辆的速度、车辆到站的时间、受车流量影响的程度以及车辆读取信号灯数据的准确度；
所述分析评价模块，通过调用所述主客观评价数据库中的智能公交车在真实路面上理想的运行状态信息，对智能公交车的运行过程进行在线分析，并对车辆运行状态进行评估。
6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生的智能公交车交通仿真平台，其特征在于，所述分析评价模块对智能公交车的运行状态进行在线分析的具体内容包括试验智能公交车的实时速度、行驶路线以及仿真平台运行的环境因素，该环境因素包括信号灯、车流量、站台和路面情况；
所述分析评价模块对车辆运行状态进行评估的具体内容包括能公交车的到站时间以及路口车流量对目标公交车的影响。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211112 |