CN110717848A - 用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统及方法，包括硬件模块和软件模块,硬件模块包括城市道路模块、高速公路模块、城市建筑模块、停车场模块、灯组模块和智慧环境模块，软件模块包括上位机系统，上位机系统通过WiFi网络对硬件模块进行监视与控制。用于所述的交通仿真沙盘系统的方法，包括以下步骤：用于控制灯组模块开关的步骤；用于调整红绿灯显示颜色及间隔时间的步骤；用于控制闸机放行车辆的步骤；用于智能停车位识别车辆驶入/驶出的步骤；用于调整显示屏显示内容的步骤。本发明为智能网联汽车的算法安全及网络安全测试提供了完整的测试场地和多种测试情境，克服了传统智能网联汽车实际道路测试的各种制约和局限。
Description
技术领域
本发明属于智能网联汽车安全测试领域，尤其是涉及用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统及方法。
背景技术
智慧交通是解决交通发展瓶颈的有效手段，是交通信息化、自动化的重要发展方向。智能网联汽车作为智慧交通的重要组成部分，可以提供更安全、更节能、更环保、更便捷的出行方式和综合解决方案，是国际公认的未来发展方向和关注焦点。
智能网联汽车安全测试是伴随着智能网联技术的发展而随之兴起的领域，包含智能网联汽车算法安全测试和网络安全测试，是衔接智能网联汽车研发与商业化的重要渠道。然而智能网联汽车实际道路测试存在测试风险高、成本高、测试场地范围受限制等弊端，极大地限制了智能网联技术的发展。如何在有限的场地内实现对智能网联汽车高效便捷的测试，是当前亟待解决的瓶颈问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统及方法，通过将物联网技术和多种道路测试场景融合到一个微缩仿真沙盘中，构建一个具有高还原度的城市网联生态模型，实现车、路、环境的互联互通，结合搭载有智能网联算法的智能微缩车，为智能网联汽车的算法安全及网络安全测试提供完整的测试场地和多种测试情境，克服传统智能网联汽车实际道路测试的各种制约和局限，加速智能网联技术的发展和落地。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，包括硬件模块和软件模块,所述硬件模块包括城市道路模块、高速公路模块、城市建筑模块、停车场模块、灯组模块和智慧环境模块，所述软件模块包括上位机系统，所述上位机系统通过WiFi网络对所述硬件模块进行监视与控制。
进一步的，所述城市道路模块包括环岛、丁字路口、十字路口和五岔路口这些城市基本路网因素，所述道路的两侧有人行道，所述人行道的两侧有绿化树木，所述道路的中间和两侧均绘有车道线、行车方向线或停车让行线这些基本路面标志；
所述高速公路模块包括高速收费站、匝道、双向车道、单向多车道这些高速道路的基本要素，所述高速收费站的入口和出口均设有ETC闸机；所述高速收费站的入口和出口还设置有显示屏，用于显示驶入/驶出车辆的ID号和车辆驶入/驶出时间。
进一步的，所述智慧环境模块包含红绿灯、闸机、智能停车位和LED显示屏智能硬件，所述这些智能硬件均能够通过WiFi网络与所述上位机系统进行数据传输、发送自身状态或者接收控制指令；所述红绿灯可以通过所述上位机系统采用编程控制颜色状态和显示时间；所述闸机上设置有RFID射频标签，所述智能停车位上安装有RFID射频标签，所述LED显示屏可接收所述上位机系统的控制指令显示特定内容。
进一步的，所述城市建筑模块包括住宅区、商业区、学校、医院、加油站和机场这些城市基本建筑要素，同时可以根据城市需求加入城市地标性建筑，所述每个建筑的内部均安装有灯光，所述建筑区域的空地铺装有绿草和树木。
进一步的，所述停车场模块包括停车场出入口、矩形停车位、侧方停车位和斜向矩形停车位；所述停车场的入口和出口均设置有闸机，多种方向的停车位可以用于测试车辆自动泊车功能；
所述灯组模块包括建筑灯、路灯和绿化灯。
进一步的，所述软件模块包括上位机系统，所述上位机系统包含红绿灯监控模块、闸机监控模块、停车位监控模块、显示屏监控模块和灯光控制模块，所述红绿灯监控模块监管和控制沙盘所有红绿灯颜色状态和显示时间，所述闸机监控模块监视是否有车辆驶入/驶出闸机并下发是否开启闸机的控制指令，所述停车位监控模块监视车位是否被占用以及占用车辆的ID号，所述显示屏控制模块控制沙盘内显示屏的显示信息，所述灯光控制模块控制沙盘内的建筑灯、路灯或绿化灯的开启或者关闭。
进一步的，所有的沙盘组件都进行了模块化设计，包含基座、底盘、道路网、高架桥、块地、线路等，可以拆解，能够重新组合或拼装，所有模块用不锈钢螺丝进行固定；所述线路模块采取上下两组线路策略，首先在每一块底盘下面预留每种灯光线路，用对插连接，在底盘上也会预留每种灯光两组走线孔，然后在每块道路网下预留红绿灯和路灯线路，用对插连接，在每个地块下也会预留建筑和绿化灯光线路，用对插连接。
进一步的，所述沙盘内的全部交通场景要素按实物等缩比制作而成。
用于所述的交通仿真沙盘系统的方法，包括以下几个步骤：
S1用于控制灯组模块开关的步骤；
S2用于调整红绿灯显示颜色及间隔时间的步骤；
S3用于控制闸机放行车辆的步骤；
S4用于智能停车位识别车辆驶入/驶出的步骤；
S5用于调整显示屏显示内容的步骤。
进一步的，所述步骤S3包括：
闸机RFID检测是否有车辆驶入；
车辆ID发送至上位机系统；
是否收到上位机系统关于开启闸机的指令；
收到指令，打开闸机，车辆通行；
未收到指令，禁止放行；
所述步骤S4包括：
停车位RFID检测是否有车辆通过；
车辆ID发送至上位机系统；
上位机系统是否已记录该车辆ID；
已记录，车辆停出，删除该车辆ID记录，空余车位数加1；
未记录，车辆停入，记录该车辆ID，空余车位数减1。
相对于现有技术，本发明所述的用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统具有以下优势：
（1）高度还原未来智慧交通各参与要素物体形态和工作原理，打造微缩智慧交通生态原型；
（2）通过智能微缩车在智慧交通仿真沙盘上行驶可以测试车辆停障、避障、车道线识别、自动路径规划、红绿灯识别、自动超车、自动泊车、系统网络安全性等多种功能；
（3）智慧交通仿真沙盘可以用于测试智能网联汽车感知、决策、控制算法和网络系统安全，克服了智能网联汽车实际道路测试中存在的测试风险高、成本高、测试范围受限等弊端，有助于智能网联车辆算法的优化和智慧交通网络安全漏洞的查找与修补，解决智慧交通网络和运行安全问题；
（4）智慧交通仿真沙盘为智能网联汽车道路测试提供了一种可行、可靠的替代方案，对智能网联汽车技术的发展具有重要推动作用。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述系统的组成结构图；
图2为本发明所述方法的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，本发明为用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，包括硬件模块和软件模块,所述硬件模块包括城市道路模块、高速公路模块、城市建筑模块、停车场模块、灯组模块和智慧环境模块，高度仿真城市道路全部基本要素；所述软件模块包括上位机系统，所述上位机系统通过WiFi网络对所述硬件模块进行监视与控制；所述硬件模块和所述软件模块共同组成一个高还原度、高复杂度的城市网联生态模型。
所述城市道路模块包括环岛、丁字路口、十字路口和五岔路口这些城市基本路网因素，所述道路的两侧有人行道，所述人行道的两侧有绿化树木，所述道路的中间和两侧均绘有车道线、行车方向线或停车让行线这些基本路面标志，高度真实的模拟城市道路状况。
所述高速公路模块包括高速收费站、匝道、双向车道、单向多车道这些高速道路的基本要素，所述高速收费站的入口和出口均设有ETC闸机，ETC闸机能够识别车辆ID号并通过wifi网络上传到所述上位机系统的同时接收所述上位机系统传回的是否开启闸机的控制指令；所述高速收费站的入口和出口还设置有显示屏，用于显示驶入/驶出车辆的ID号和车辆驶入/驶出时间。
所述智慧环境模块包含红绿灯、闸机、智能停车位和LED显示屏智能硬件，所述这些智能硬件均能够通过WiFi网络与所述上位机系统进行数据传输、发送自身状态或者接收控制指令；所述红绿灯可以通过所述上位机系统采用编程控制颜色状态和时间调整；所述闸机上设置有RFID射频标签，可以通过RFID射频标签识别车辆ID号并上传车辆ID信息和车辆驶入驶出时间至上微机系统，所述上位机系统发送闸机是否开启的指令至闸机系统控制闸机的开启与关闭；所述智能停车位上安装有RFID射频标签，通过射频技术识别是否有车辆占用该停车位及占用车辆ID号并发送停车位ID号、车辆ID号和是否被占用的状态信息至上位机系统；所述LED显示屏可接收所述上位机系统的控制指令显示特定内容，如停车场显示屏和高速公路收费站显示屏显示车辆ID号、驶入/驶出时间和“欢迎”或“禁止驶入”等提示信息。
所述城市建筑模块包括住宅区、商业区、学校、医院、加油站和机场这些城市基本建筑要素，同时可以根据城市需求加入城市地标性建筑，所述每个建筑的内部均安装有灯光，可以展现夜景效果；所述建筑区域的空地铺装有绿草和树木。
所述停车场模块包括停车场出入口、矩形停车位、侧方停车位和斜向矩形停车位；所述停车场的入口和出口均设置有闸机，车辆驶入/驶出停车场时，所述闸机能够识别车辆ID号并通过WiFi网络上传到所述上位机系统的同时接收所述上位机系统传回的是否开启闸机的控制指令；多种方向的停车位可以用于测试车辆自动泊车功能；
所述灯组模块包括建筑灯、路灯和绿化灯，能够用于模仿各种灯光环境。
所述软件模块包括上位机系统，所述上位机系统包含红绿灯监控模块、闸机监控模块、停车位监控模块、显示屏监控模块和灯光控制模块，所述红绿灯监控模块监管和控制沙盘所有红绿灯颜色状态和显示时间，所述闸机监控模块监视是否有车辆驶入/驶出闸机并下发是否开启闸机的控制指令，所述停车位监控模块监视车位是否被占用以及占用车辆的ID号，所述显示屏控制模块控制沙盘内显示屏的显示信息，所述灯光控制模块控制沙盘内的建筑灯、路灯或绿化灯的开启或者关闭，从而营造不同的灯光测试场景效果。
所有的沙盘组件都进行了模块化设计，包含基座、底盘、道路网、高架桥、块地、线路等，可以拆解，能够重新组合或拼装，所有模块用不锈钢螺丝进行固定；所述线路模块采取上下两组线路策略，首先在每一块底盘下面预留每种灯光线路，用对插连接，在底盘上也会预留每种灯光两组走线孔，然后在每块道路网下预留红绿灯和路灯线路，用对插连接，在每个地块下也会预留建筑和绿化灯光线路，用对插连接，方便后期随意拼接组合。
所述沙盘内的全部交通场景要素按实物等缩比1：X制作而成，X的具体取值由沙盘尺寸及设计场景的需求决定，各要素的X取值不同，例如要在沙盘中某一区域展示机场，则X取值达到1000甚至更大，而普通建筑的X取值为100-300，道路、灯组、停车场、红绿灯及闸机的X取值为10。
用于所述的交通仿真沙盘系统的方法，包括以下几个步骤：
S1用于控制灯组模块开关的步骤；
S2用于调整红绿灯显示颜色及间隔时间的步骤；
S3用于控制闸机放行车辆的步骤；
S4用于智能停车位识别车辆驶入/驶出的步骤；
S5用于调整显示屏显示内容的步骤。
所述步骤S3包括：
闸机RFID检测是否有车辆驶入；
车辆ID发送至上位机系统；
是否收到上位机系统关于开启闸机的指令；
收到指令，打开闸机，车辆通行；
未收到指令，禁止放行；
所述步骤S4包括：
停车位RFID检测是否有车辆通过；
车辆ID发送至上位机系统；
上位机系统是否已记录该车辆ID；
已记录，车辆停出，删除该车辆ID记录，空余车位数加1；
未记录，车辆停入，记录该车辆ID，空余车位数减1。
智慧交通仿真沙盘将智能网联汽车安全测试所需要的全部交通场景要素按照实物等比例压缩到一个微缩城市沙盘模型中，并将沙盘智能硬件与上位机系统通过WiFi网络联通，形成一个具有高还原度的城市网联生态模型，通过智能微缩车的行驶过程可以测试车辆停障、避障、车道线识别、自动路径规划、红绿灯识别、自动超车、自动泊车、系统网络安全性等多种功能，结合搭载有智能网联算法的智能微缩车，能够为智能网联汽车算法安全及网络安全测试提供完整的测试场地和多种测试环境。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。
Claims (10)
1.用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，其特征在于：包括硬件模块和软件模块,所述硬件模块包括城市道路模块、高速公路模块、城市建筑模块、停车场模块、灯组模块和智慧环境模块，所述软件模块包括上位机系统，所述上位机系统通过WiFi网络对所述硬件模块进行监视与控制。
2.根据权利要求1所述的用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，其特征在于：所述城市道路模块包括环岛、丁字路口、十字路口和五岔路口这些城市基本路网因素，所述道路的两侧有人行道，所述人行道的两侧有绿化树木，所述道路的中间和两侧均绘有车道线、行车方向线或停车让行线这些基本路面标志；
所述高速公路模块包括高速收费站、匝道、双向车道、单向多车道这些高速道路的基本要素，所述高速收费站的入口和出口均设有ETC闸机；所述高速收费站的入口和出口还设置有显示屏，用于显示驶入/驶出车辆的ID号和车辆驶入/驶出时间。
3.根据权利要求1所述的用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，其特征在于：所述智慧环境模块包含红绿灯、闸机、智能停车位和LED显示屏智能硬件，所述这些智能硬件均能够通过WiFi网络与所述上位机系统进行数据传输、发送自身状态或者接收控制指令；所述红绿灯可以通过所述上位机系统采用编程控制颜色状态和显示时间；所述闸机上设置有RFID射频标签，所述智能停车位上安装有RFID射频标签，所述LED显示屏可接收所述上位机系统的控制指令显示特定内容。
4.根据权利要求1所述的用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，其特征在于：所述城市建筑模块包括住宅区、商业区、学校、医院、加油站和机场这些城市基本建筑要素，同时可以根据城市需求加入城市地标性建筑，所述每个建筑的内部均安装有灯光，所述建筑区域的空地铺装有绿草和树木。
5.根据权利要求1所述的用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，其特征在于：所述停车场模块包括停车场出入口、矩形停车位、侧方停车位和斜向矩形停车位；所述停车场的入口和出口均设置有闸机，多种方向的停车位可以用于测试车辆自动泊车功能；
所述灯组模块包括建筑灯、路灯和绿化灯。
6.根据权利要求1所述的用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，其特征在于：所述软件模块包括上位机系统，所述上位机系统包含红绿灯监控模块、闸机监控模块、停车位监控模块、显示屏监控模块和灯光控制模块，所述红绿灯监控模块监管和控制沙盘所有红绿灯颜色状态和显示时间，所述闸机监控模块监视是否有车辆驶入/驶出闸机并下发是否开启闸机的控制指令，所述停车位监控模块监视车位是否被占用以及占用车辆的ID号，所述显示屏控制模块控制沙盘内显示屏的显示信息，所述灯光控制模块控制沙盘内的建筑灯、路灯或绿化灯的开启或者关闭。
7.根据权利要求1所述的用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，其特征在于：所有的沙盘组件都进行了模块化设计，包含基座、底盘、道路网、高架桥、块地、线路等，可以拆解，能够重新组合或拼装，所有模块用不锈钢螺丝进行固定；所述线路模块采取上下两组线路策略，首先在每一块底盘下面预留每种灯光线路，用对插连接，在底盘上也会预留每种灯光两组走线孔，然后在每块道路网下预留红绿灯和路灯线路，用对插连接，在每个地块下也会预留建筑和绿化灯光线路，用对插连接。
8.根据权利要求1所述的用于智能网联汽车安全测试的交通仿真沙盘系统，其特征在于：所述沙盘内的全部交通场景要素按实物等缩比制作而成。
9.一种用于如权利要求1-8任一项所述的交通仿真沙盘系统的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
S1用于控制灯组模块开关的步骤；
S2用于调整红绿灯显示颜色及间隔时间的步骤；
S3用于控制闸机放行车辆的步骤；
S4用于智能停车位识别车辆驶入/驶出的步骤；
S5用于调整显示屏显示内容的步骤。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：
所述步骤S3包括：
闸机RFID检测是否有车辆驶入；
车辆ID发送至上位机系统；
是否收到上位机系统关于开启闸机的指令；
收到指令，打开闸机，车辆通行；
未收到指令，禁止放行；
所述步骤S4包括：
停车位RFID检测是否有车辆通过；
车辆ID发送至上位机系统；
上位机系统是否已记录该车辆ID；
已记录，车辆停出，删除该车辆ID记录，空余车位数加1；
未记录，车辆停入，记录该车辆ID，空余车位数减1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200121 |