CN115114835A - 路网数据的漫游展示***、方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提出路网数据的漫游展示方法、***、电子设备及存储介质，属于交通仿真可视化技术领域。包括前端界面、后端模块、数据库、渲染引擎和交通仿真引擎；所述前端界面用于漫游路径展示；所述后端模块用于接受操作指令，并将操作指令转发下达至渲染引擎和交通仿真引擎；所述数据库用于存放BIM模型数据、车辆模型、行人模型、路网数据、交通信号数据和微观车辆、行人路径；所述渲染引擎用于渲染静态道路、基础设施、动态车辆和行人，输出图片流或者视频流；所述交通仿真引擎用于车辆、行人运动状态的解算。解决了现有技术存在的漫游路径展示操做不便，实现了减少用户的方向指令操作提供了漫游路径展示的便利的效果。

Description

路网数据的漫游展示***、方法、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及漫游展示方法，尤其涉及路网数据的漫游展示方法、***、电子设备及存储介质，属于交通仿真可视化技术领域。

背景技术

随着BIM、CIM等数字孪生技术的发展，人们可以直接通过互联网数字显示设备实现对建筑、家居、园区、工厂、智能交通管理等进行漫游展示，而无需亲临实地，即可完成对相关目标的信息的探查和监测，为人们的工作和生活提供了极大的便利。

在交通仿真及基于交通仿真的交通监管平台等应用的可视化领域，对于道路环境、基础设施和仿真过程的车流情况通常使用二维或三维的GUI进行展示，通常需要用户不断的拖动、放大、缩小和三维旋转等操作，在可视化方面操作带了极大的不便。

针对上述问题研发人员提供了以下方案：

现有技术一、公开（公告）号： CN113223130A，一种路径漫游方法、终端设备以及计算机存储介质，包括：获取路径漫游的初始路径；按照初始路径移动相机，按照预设规则获取移动过程中多个目标视角下的相机位置参数和相机视点参数；利用相机视点参数获取对应目标视角的最佳视频流；利用相机位置参数和相机视点参数计算将最佳视频流加载到对应目标视角所在的三维场景中的巡视路径。通过上述方法，将视频流加载到三维场景，实现了动态仿真，提高用户的观测效率。

现有技术二、公开（公告）号：CN113436339A，一种实现虚拟现实漫游路径控制的方法，漫游者在虚拟通路漫游时，从漫游路径起点开始检测经过的网格单元分类标记，若经过的网格单元分类标记为禁止单元，则确定不能通行，选取其他网格单元重新进行检测，若经过的网格单元分类标记为通行单元，则根据该通行单元的漫游控制标签，进一步检测漫游者是否为预定漫游物，若确定为不是预定漫游物，则不能通行，选择其他网格单元重新进行检测，若确定为是预定漫游物，则能通行，继续选取下一经过的网格单元进行检测；根据检测结果生成可通行的漫游路径，本发明的漫游路径控制方式实现简单，无需建立复杂的三维模型，对计算机硬件要求相对较低。

而对上述方案进行分析研究，还存在以下缺点：

现有技术一、路径源于与路径获取模块，需用户指定起始视点和终止视点，而后由路径漫游规划方法计算初始路径，路径规划方法较为复杂，对于复杂场景，规划算法推荐路径存在不满足用户期望的路径需求，且该路径算法实现难度大；

现有技术二、复杂场景下的网格的划分及其属性的标注则十分困难，存在一定的应用限制。

针对上述问题，本发明提出了路网数据的漫游展示***、方法、电子设备及存储介质，帮助用户实现路网中任意路径的漫游展示，减少的操作的复杂度。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供路网数据的漫游展示***、方法、电子设备及存储介质。

方案一：路网数据的漫游展示***，包括前端界面、后端模块、数据库、渲染引擎和交通仿真引擎；所述后端模块与前端界面连接，所述交通仿真引擎与渲染引擎连接；所述数据库和所述后端模块分别与渲染引擎和交通仿真引擎连接；

所述前端界面用于获取用户操作指令，启动仿真、结束仿真、选定漫游起始路段、设置漫游速度和漫游展示角度、漫游冲突方向选择和漫游路径展示；

所述后端模块用于接受操作指令，并将操作指令转发下达至渲染引擎和交通仿真引擎；

所述数据库用于存放BIM模型数据、车辆模型、行人模型、路网数据、交通信号数据和微观车辆、行人路径；

所述渲染引擎用于渲染静态道路、基础设施、动态车辆和行人，输出图片流或者视频流；

所述交通仿真引擎用于车辆、行人运动状态的解算。

方案二：路网数据的漫游展示方法，用于实现方案一所述的路网数据的漫游展示***的方法，具体包括以下步骤：

S1.根据场景需要设定漫游速度和漫游起始路段；

S2.启动前端界面、后端模块、渲染引擎和交通仿真引擎；

S3.配置仿真界面，包括仿真参数配置和漫游参数配置；

S4.开始仿真，包括以下步骤：

S41.发送包括仿真参数配置的指令至后端模块；

S42.后端模块转发指令至微观仿真引擎；

S43.微观仿真引擎从数据库中获取微观仿真所需路网数据、交通信号数据和微观车辆、行人路径数据；

S44.交通仿真引擎解算微观车辆和行人运动状态；

S45.同步车辆和行人状态及信号灯状态到渲染引擎；

S5.开始漫游展示，包括以下步骤：

S51.发送启动漫游指令至后端模块，后端模块接受漫游指令，基于路网数据计算镜头位置，并将位置和方向角通过API对渲染引擎的镜头位置进行设置；

S52.渲染引擎返回镜头内的视野信息，在前端界面展示；

S53.镜头视野沿着道路方向前进，若遇到分叉路口，根据路网的连接关系选择或随机选择道路或根据设定约束条件选择道路；

S6.判断是否满足结束条件，若不满足结束条件，则重复S4-S5直至达到满足结束条件；若满足结束条件，则结束仿真任务，渲染引擎结束推送图片流或视频；

优选的，基于路网数据计算镜头位置的方法是：

S511.获取漫游起始道路及漫游开始位置；

S512.沿着道路方向镜头位置计算；

S5121.镜头距道路起点位置ln计算

ln=ls+v*t

其中，ls为漫游起始位置；v为漫游速度；t为漫游时间步长，*为乘号；

S5122.沿着道路位置转化为全局坐标（x,y,z）；

S5123.若漫游道路使用路网和渲染引擎使用路网相同，则执行S5122完成点到点的一一对应，若漫游道路使用路网和渲染引擎使用路网不相同则将全局坐标（x,y,z）根据地图采集方式proj投影转化为经纬度坐标（lon,lat,elevation）；

S513.判断镜头距道路起点位置ln是否大于道路长度le，若大于，触发漫游停止，查找当前道路的下游连接关系，并提示用户选择其中一条道路或根据设定约束条件选择道路或随机选择道路作为漫游路径。

优选的，采用2D平面漫游仿真，具体方法是：使用渲染引擎对基础设施进行3D渲染，采用2D平面漫游仿真，通过kafka将车辆、行人的位置、朝向和信号灯的灯色状态信息数据发送给后端模快，后端模块通过websocket将前述状态信息数据推送给前端界面进行二维UI展示。

优选的，仿真参数配置包括仿真时段和仿真步长。

优选的，漫游参数配置包括漫游起始道路、漫游镜头高度、漫游镜头方向角和漫游速度。

优选的，前端界面展示方式包括图片流或者视频流。

优选的，结束条件包括用户结束指令或达到配置的仿真时间要求。

方案三：一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现方案二所述的路网数据的漫游展示方法的步骤。

方案四：一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现方案二所述的路网数据的漫游展示方法。

本发明的有益效果如下：本发明基于路网数据计算漫游镜头位置，能够快速帮助用户查看道路的车流和行人及道路的沿途基础设施、路网是否需要优化等情况。由于漫游镜头始终沿着道路的走向，因此可以减少用户的方向指令操作。在道路漫游场景提供了极大的便利；解决了网格的划分及其属性标注困难导致应用限制、路径漫游操作不便、路径规划方法复杂实现难度大的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为***结构示意图；

图2为方法流程示意图；

图3为路网形状示意图；

图4为四向两进路口示意图；

图5为交通仿真引擎和渲染引擎异步工作流程示意图；

图6为2D平面漫游展示示意图；

图7为交通仿真引擎和漫游展示异步工作流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1、参照图1说明本实施方式，路网数据的漫游展示***，包括前端界面、后端模块、数据库、渲染引擎和交通仿真引擎；所述后端模块与前端界面连接，所述交通仿真引擎与渲染引擎连接；所述数据库和所述后端模块分别与渲染引擎和交通仿真引擎连接；

所述前端界面用于获取用户操作指令，启动仿真、结束仿真、选定漫游起始路段、设置漫游速度和漫游展示角度、漫游冲突方向选择和漫游路径展示；

所述后端模块用于接受操作指令，并将操作指令转发下达至渲染引擎和交通仿真引擎；

所述数据库用于存放BIM模型数据、车辆模型、行人模型、路网数据、交通信号数据和微观车辆、行人路径；

所述渲染引擎用于渲染静态道路、基础设施、动态车辆和行人，输出图片流或者视频流；

所述交通仿真引擎用于车辆、行人运动状态的解算。

所述渲染引擎是Unreal引擎或者Unity引擎；

所述交通仿真引擎sumo引擎或vissim引擎；

实施例2、参照图2-图7说明本实施方式，路网数据的漫游展示方法，具体包括以下步骤：

S1.根据场景需要设定漫游速度和漫游起始路段；

S2.启动前端界面、后端模块、渲染引擎和交通仿真引擎；

S3.配置仿真界面，包括仿真参数配置和漫游参数配置；

所述仿真参数配置包括仿真时段和仿真步长。

所述漫游参数配置包括漫游起始道路、漫游镜头高度、漫游镜头方向角和漫游速度。

S4.开始仿真，包括以下步骤：

S41.发送包括仿真参数配置的指令至后端模块；仿真参数使用JSON或者XML的结构化数据格式；

S42.后端模块转发指令至微观仿真引擎；通过调用微观仿真引擎提供的API接口启动仿真。

S43.微观仿真引擎从数据库中获取微观仿真所需路网数据、交通信号数据和微观车辆、行人路径数据；

所述交通信号数据是指定时段的信号配时方案；

S44.交通仿真引擎解算微观车辆和行人运动状态；

S45.同步车辆和行人状态及信号灯状态到渲染引擎；所述车辆和行人状态包括车辆位置、车辆朝向、行人位置、行人朝向、信号灯色。

S5.开始漫游展示，包括以下步骤：

S51.发送启动漫游指令至后端模块，后端模块接受漫游指令，基于路网数据计算镜头位置，并将位置和方向角通过API对渲染引擎的镜头位置进行设置；

一份典型的路网数据包括数据采集的投影方式、原点位置、路段信息、交叉口信息。路段信息包含道路id、长度、宽度、起始位置坐标、结束位置坐标、道路边沿坐标或者道路形状等信息。车道信息包含车道id、长度、宽度、起始位置坐标、结束位置坐标、道路边沿坐标或者方程。交叉口信息包含各交叉口形状，交叉口进出口道路的连接车道信息。详细路网数据，可参考openstreet或者opendrive等标准路网格式。以微观仿真软件SUMO的路网.net.xml文件为例对漫游轨迹方法进行说明。参照图3（图3为深圳市福田中心区路网形状示意图），由于各地图标准虽格式不同，但是记录的信息大致一致，因此可相互转化。

所述基于路网数据计算镜头位置的方法是：

S511.获取漫游起始道路及漫游开始位置；

S512.沿着道路方向镜头位置计算；

S5121.镜头距道路起点位置ln计算

ln=ls+v*t

其中，ls为漫游起始位置；v为漫游速度；t为漫游时间步长，*为乘号；

S5122.沿着道路位置转化为全局坐标（x,y,z）；

S5123.若漫游道路使用路网和渲染引擎使用路网相同，则执行S5122完成点到点的一一对应，若漫游道路使用路网和渲染引擎使用路网不相同则将全局坐标（x,y,z）根据地图采集方式proj投影转化为经纬度坐标（lon,lat，elevation）；

S513.判断镜头距道路起点位置ln是否大于道路长度le，若大于，触发漫游停止，查找当前道路的下游连接关系，并提示用户选择其中一条道路或根据设定约束条件选择道路或随机选择道路作为漫游路径。

参照图4，road1的连接道路有road2和road3及road4，若ln>le，则提示用户选择其中一个。由于road1和road4之间还存在交叉口，因此下一道路为连接road1和road4之间的内部道路，而后为road1。也可以根据用户提前设定的约束条件，在road1、road2和road3之间自由选择。也可以跳过交叉口的连接道路，即延当前道路继续漫游。

S52.渲染引擎返回镜头内的视野信息，在前端界面展示，前端界面展示方式包括图片流或者视频流。

S53.镜头视野沿着道路方向前进，若遇到分叉路口，根据路网的连接关系选择或随机选择道路或根据设定约束条件选择道路；

S6.判断是否满足结束条件，若不满足结束条件，则重复S4-S5直至达到满足结束条件；若满足结束条件，则结束仿真任务，渲染引擎结束推送图片流或视频，结束条件包括用户结束指令或达到配置的仿真时间要求。

交通仿真引擎和渲染引擎同步工作，即交通引擎计算车辆、行人状态和信号灯灯色在渲染引擎中同步更新。参照图5，交通仿真引擎和渲染引擎异步工作，先使用仿真引擎先对车辆、行人和信号灯色进行仿真，仿真结束后，将仿真数据上传至数据库。启动漫游展示时，渲染引擎根据任务和时间从数据库中读取数据对车辆、行人的动态位置和信号灯色进行渲染。

使用渲染引擎对仿真世界、车辆、行人、信号灯等基础设施进行3D渲染，采用2D平面漫游仿真，通过kafka（网络通信方式）将车辆、行人的位置、朝向等以及信号灯的灯色等状态信息数据发送给后端模快，后端模块通过websocket（网络通信方式）将前述状态信息数据推送给前端界面进行二维UI展示。

交通仿真引擎和漫游展示同步工作。参照图7，交通仿真和漫游展示的异步工作，使用仿真引擎先对车辆、行人和信号灯色进行仿真，仿真结束后，将仿真数据上传至数据库。启动漫游展示时，渲染引擎根据任务和时间从数据库中读取数据对车辆、行人的动态位置和信号灯色进行渲染。

实施例3、本发明的计算机装置可以是包括有处理器以及存储器等装置，例如包含中央处理器的单片机等。并且，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述的基于CREO软件的可修改由关系驱动的推荐数据的推荐方法的步骤。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

实施例4、计算机可读存储介质实施例

本发明的计算机可读存储介质可以是被计算机装置的处理器所读取的任何形式的存储介质，包括但不限于非易失性存储器、易失性存储器、铁电存储器等，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当计算机装置的处理器读取并执行存储器中所存储的计算机程序时，可以实现上述的基于CREO软件的可修改由关系驱动的建模数据的建模方法的步骤。

所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.路网数据的漫游展示***，其特征在于，包括前端界面、后端模块、数据库、渲染引擎和交通仿真引擎；所述后端模块与前端界面连接，所述交通仿真引擎与渲染引擎连接；所述数据库和所述后端模块分别与渲染引擎和交通仿真引擎连接；

所述前端界面用于获取用户操作指令，启动仿真、结束仿真、选定漫游起始路段、设置漫游速度和漫游展示角度、漫游冲突方向选择和漫游路径展示；

所述后端模块用于接受操作指令，并将操作指令转发下达至渲染引擎和交通仿真引擎；

所述数据库用于存放BIM模型数据、车辆模型、行人模型、路网数据、交通信号数据和微观车辆、行人路径；

所述渲染引擎用于渲染静态道路、基础设施、动态车辆和行人，输出图片流或者视频流；

所述交通仿真引擎用于车辆、行人运动状态的解算。

2.路网数据的漫游展示方法，其特征在于，用于实现权利要求1所述的路网数据的漫游展示***的方法，具体包括以下步骤：

S1.根据场景需要设定漫游速度和漫游起始路段；

S2.启动前端界面、后端模块、渲染引擎和交通仿真引擎；

S3.配置仿真界面，包括仿真参数配置和漫游参数配置；

S4.开始仿真，包括以下步骤：

S41.发送包括仿真参数配置的指令至后端模块；

S42.后端模块转发指令至微观仿真引擎；

S43.微观仿真引擎从数据库中获取微观仿真所需路网数据、交通信号数据和微观车辆、行人路径数据；

S44.交通仿真引擎解算微观车辆和行人运动状态；

S45.同步车辆和行人状态及信号灯状态到渲染引擎；

S5.开始漫游展示，包括以下步骤：

S51.发送启动漫游指令至后端模块，后端模块接受漫游指令，基于路网数据计算镜头位置，并将位置和方向角通过API对渲染引擎的镜头位置进行设置；

S52.渲染引擎返回镜头内的视野信息，在前端界面展示；

S53.镜头视野沿着道路方向前进，若遇到分叉路口，根据路网的连接关系选择或随机选择道路或根据设定约束条件选择道路；

S6.判断是否满足结束条件，若不满足结束条件，则重复S4-S5直至达到满足结束条件；若满足结束条件，则结束仿真任务，渲染引擎结束推送图片流或视频。

3.根据权利要求2所述的路网数据的漫游展示方法，其特征在于，基于路网数据计算镜头位置的方法是：

S511.获取漫游起始道路及漫游开始位置；

S512.沿着道路方向镜头位置计算；

S5121.镜头距道路起点位置ln计算

ln=ls+v*t

其中，ls为漫游起始位置；v为漫游速度；t为漫游时间步长，*为乘号；

S5122.沿着道路位置转化为全局坐标（x,y,z）；

S5123.若漫游道路使用路网和渲染引擎使用路网相同，则执行S5122完成点到点的一一对应，若漫游道路使用路网和渲染引擎使用路网不相同则将全局坐标（x,y,z）根据地图采集方式proj投影转化为经纬度坐标（lon,lat,elevation）；

S513.判断镜头距道路起点位置ln是否大于道路长度le，若大于，触发漫游停止，查找当前道路的下游连接关系，并提示用户选择其中一条道路或根据设定约束条件选择道路或随机选择道路作为漫游路径。

4.根据权利要求3所述的路网数据的漫游展示方法，其特征在于，采用2D平面漫游仿真，具体方法是：使用渲染引擎对基础设施进行3D渲染，采用2D平面漫游仿真，通过kafka将车辆、行人的位置、朝向和信号灯的灯色状态信息数据发送给后端模快，后端模块通过websocket将前述状态信息数据推送给前端界面进行二维UI展示。

5.根据权利要求4所述的路网数据的漫游展示方法，其特征在于，仿真参数配置包括仿真时段和仿真步长。

6.根据权利要求5所述的路网数据的漫游展示方法，其特征在于，漫游参数配置包括漫游起始道路、漫游镜头高度、漫游镜头方向角和漫游速度。

7.根据权利要求6所述的路网数据的漫游展示方法，其特征在于，前端界面展示方式包括图片流或者视频流。

8.根据权利要求7所述的路网数据的漫游展示方法，其特征在于，结束条件包括用户结束指令或达到配置的仿真时间要求。

9.电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，所述的处理器执行所述计算机程序时实现权利要求2-8任一项所述的路网数据的漫游展示方法的步骤。

10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求2-8任一项所述的路网数据的漫游展示方法。

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