CN114969092A - 基于虚幻引擎的驾驶仿真系统及仿真实验方法 - Google Patents

基于虚幻引擎的驾驶仿真系统及仿真实验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于虚幻引擎的驾驶仿真系统及仿真实验方法，包括作为沉浸式虚拟创作平台的虚幻引擎；虚幻引擎的输入端通过线缆与驾驶硬件设备信号输入模块电性相连，输出端依次与驾驶仿真系统、数据处理模块和驾驶安全评估模块连接，并基于道路几何线形信息管理单元生成三维道路参数化构建模块，基于车道级交通流信息管理单元生成交通流场景构建模块。仿真时，根据道路几何线形信息和交通流数据，由虚幻引擎模拟实车操控环境，通过数据处理模块采集仿真车辆的行驶轨迹位置与运行状态信息，驾驶安全评估模块采用模糊综合评判法对驾驶安全性进行综合评估。本发明有效提供高逼真度的仿真模拟，为驾驶仿真与道路安全分析提供轻量高效的技术支持。

Description

基于虚幻引擎的驾驶仿真系统及仿真实验方法
技术领域
本发明涉及计算机仿真技术领域，特别涉及基于虚幻引擎的驾驶仿真系统及仿真实验方法。
背景技术
随着我国经济的高速增长和城市化进程中路网规模的不断扩大，道路交通安全越发受到人们重视，采用驾驶仿真系统来进行道路交通试验测试与安全评估已成为了一种主流方法和应用热点。相对于实车试验而言，采用驾驶仿真系统可以方便地进行道路交通环境的设置与危险驾驶行为的分析，有着效率高、成本低、节省人力物力以及安全性高等诸多优势。
在现有技术中，虚拟现实已经成为了一个新的科学技术领域，其与驾驶仿真的结合也越来越紧密，由于软硬件的限制，市面上既有的驾驶仿真软件系统往往存在一定的局限性，例如道路建模流程复杂受限、光照渲染乃至交通流仿真的沉浸感不高、没有很好地将模拟驾驶与交通流仿真很好地融合、缺乏普适性的行车安全性评价结果等。
因此，如何消除虚拟现实技术在驾驶仿真上的上述不足成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于虚幻引擎的驾驶仿真系统及仿真实验方法，实现的目的是能够轻便地进行驾驶仿真实验，数据处理模块能实时高效地采集、清洗驾驶行为数据，保证驾驶行为数据的准确性，不但能有效解决了三维道路建模受限的局限性，还能有效地将模拟驾驶与交通流仿真相结合，实现了高逼真度、高还原度的驾驶仿真场景，还能够能够真实有效地对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价，提供了具有普适性的行车安全评价结果。
为实现上述目的，本发明公开了基于虚幻引擎的驾驶仿真系统；包括作为沉浸式虚拟创作平台的虚幻引擎；
所述虚幻引擎的输入端通过线缆与驾驶硬件设备信号输入模块电性相连，并基于道路几何线形信息管理单元对三维道路参数化构建模块进行初始化，基于车道级交通流信息管理单元对交通流场景构建模块进行初始化；
所述道路几何线形信息管理单元包括道路平面线形计算单元、道路纵断面线形计算单元和道路横断面特征计算单元；
所述道路平面线形计算单元用于处理控制点坐标、圆曲线半径，以及缓和曲线长度；
所述道路纵断面线形计算单元用于处理变坡点桩号、变坡点高程，以及竖曲线半径；
所述道路横断面特征计算单元用于处理车道宽度、中央分隔带宽度，以及路肩宽度；
所述车道级交通流信息管理单元包括卡口监控摄像头和多个均匀分布在道路连续检测区域内的检测线圈，用于检测车辆行驶路径分布比例、车辆车速分布、车辆类型比例和车头时距；
所述虚幻引擎的输出端依次与驾驶仿真系统、数据处理模块和驾驶安全评估模块连接。
优选的，所述驾驶硬件设备信号输入模块包括车辆制动踏板、离合、油门与力反馈方向盘组件，用于模拟实车操控环境；
所述三维道路参数化构建模块用于将平面线形计算结果和纵断面线形计算结果进行规范校验和向量归一化，自动计算出道路三维中心线逐桩坐标，根据道路横断面特征采用Spline Mesh样条网格体组件参数化自动生成道路三维模型，并设置道路材质与碰撞规则；
所述车道级交通流信息管理单元通过设置行驶路径分布、目标车速范围、和车辆类型比例这三种交通流参数实现与真实交通流相适应的行驶车辆的仿真驱动，用于构建周边交通流场景。
本发明还提供基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，包括如下步骤：
步骤1、通过驾驶硬件设备信号输入模块设置力反馈方向盘、制动踏板、油门和离合的原始输入和轴属性映射，使所述虚幻引擎中的相应硬件设备符合实车操控场景，并能够有效接收力学信号输入，以模拟实车操控环境；
步骤2、通过所述道路几何线形信息管理单元向所述三维道路参数化构建模块提供的道路几何线形信息；
所述三维道路参数化构建模块根据所述道路几何线形信息参数化生成道路三维模型，并将所述道路三维模型输入所述虚幻引擎；
步骤3、采用交通流场景构建模块从车道级交通流信息管理单元处提取到交通流数据，设置交通流参数，搭建高逼真度的交通仿真场景；
制定具体实验方案，选取仿真车辆与仿真时段，在所述虚幻引擎仿真中相应的所述仿真车辆在所述仿真时段的行驶过程；
所述仿真车辆包括小客车和/或大货车，对应不同类型的骨架网格体、动画蓝图和动力学引擎；
所述仿真时段包括阴、晴、雨、雪和/或雾各种天气；
步骤4、在仿真过程中，通过所述数据处理模块实时采集所述仿真车辆的行驶轨迹位置与运行状态信息，并进行数据清洗和转换后，存储于MySQL关系型数据库中；
步骤5、所述驾驶安全评估模块通过读取所述MySQL关系型数据库，采用模糊综合评判法对驾驶安全性进行综合评估，分别计算所述仿真车辆的车速连续性指标、线形连续性指标、行驶舒适性指标和视距指标，建立模糊评判矩阵，与所述车速连续性指标、所述线形连续性指标、所述行驶舒适性指标和所述视距指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，并在电子大屏上显示综合评估结果。
优选的，所述道路几何线形信息包括道路的平面线形，纵断面线形和横断面特征数据。
优选的，所述交通仿真场景的交通流参数包括行驶路径分布、目标车速范围、车辆类型比例、停车视距范围和车辆生成间隔。
更优选的，所述交通仿真场景根据驾驶仿真的应用需求，使周边交通流能对所述仿真车辆做出真实有效的反馈，具体如下：
当任一所述周边交通流直行或转向时，会开启对应的对象盒体检测；
如果检测到目标路径中存在其他车辆或危险障碍物，会减速避让，并根据道路交通环境情况实时更新目标位置。
优选的，步骤4中，所述数据处理模块的工作流程如下：
步骤4.1、基于所述虚幻引擎的蓝图交互库，编写脚本指定数据库的IP地址、端口号、数据库和数据表项、用户账户密码，建立所述虚幻引擎到所述MySQL关系型数据库的服务器端的映射；
步骤4.2、在蓝图-可视化脚本中编写SQL语句，按照指定频率采集所述仿真车辆在仿真世界的坐标系中的三维坐标位置、车速、转速、三轴加速度、方向角四元数与时间戳，并清洗异常值过大的数据离群点；
步骤4.3、所述数据处理模块将采集到的所述方向角四元数转换为欧拉角或旋转矩阵，然后进行姿态解算，将采集到的所述仿真世界坐标系下的包括轴向、横向和纵向的所述三轴加速度、所述三维坐标位置、所述转速转换为局部坐标系下所述仿真车辆的坐标位置，以及相应的轴向、横向和纵向的车速以及加速度；
步骤4.4、所述数据处理模块将将清洗、转换后的各项指标数据存储进所述MySQL关系型数据库。
优选的，所述步骤5中，采用模糊综合评判法对驾驶安全性进行综合评估，分别计算车速连续性指标、线形连续性指标、行驶舒适性指标和视距指标，建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化的过程如下：
步骤5.1、将仿真过程中的道路平曲线的起终点和竖曲线变坡点作为特征点，进行路段的单元划分，形成多个路段单元；
步骤5.2、按照每一个所述路段单元，计算所述仿真车辆行驶过程中的速度连续性指标，包括设计速度与运行速度协调性指标ΔV、相邻路段单元的运行速度差的比值RV和相邻路段单元运行速度变化率a；
步骤5.3、按照每一个所述路段单元，计算线形连续性指标，包括路段单个平曲线半径与平均半径的比值KR，单个竖曲线率与平均竖曲线率的比值KV；
步骤5.4、按照每一个所述路段单元，基于横向加速度ah计算舒适性指标，基于三维动态视距指标VK计算视距指标；
步骤5.5、指定各层指标权重，建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，得出行车安全指数DSI，对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价。
优选的，在步骤5.4中，基于横向加速度ah计算舒适性指标，基于三维动态视距指标VK计算视距指标的过程如下：
在所述虚幻引擎中设置先后间隔行驶，且距离为指定停车视距的两辆车，设置两辆所述车的车速为实际运行车速，在后的所述车上绑定模拟驾驶员第一视角的仿真相机；
然后运行驾驶仿真系统，以每0.1s采集一次的频率存储所述仿真相机拍摄图片并检测前车是否出现，实时监测全路段行驶过程中的三维视距动态变化。
优选的，在步骤5.5中，计算行车安全指数的具体过程为如下：
将驾驶车速的连续性、道路线形的连续性、行车的舒适性和视距影响安全的因素权重分别设为0.5、0.3、0.1和0.1；
采用加权平均法对各个指标进行得分计算，指标“良好”的路段为8分至10分，指标“一般”的路段计为6分至8分，指标“不良”的路段计为0分；
建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，并采用以下公式计算行车安全指数DSI，对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价；
Figure BDA0003665255500000051
其中，mi为各指标层对应分值，ωi为各指标层对应权重系数。
本发明的有益效果：
本发明的应用能够轻便地进行驾驶仿真实验，数据处理模块能实时高效地采集、清洗驾驶行为数据，保证驾驶行为数据的准确性，不但能有效解决了三维道路建模受限的局限性，还能有效地将模拟驾驶与交通流仿真相结合，实现了高逼真度、高还原度的驾驶仿真场景，还能够能够真实有效地对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价，提供了具有普适性的行车安全评价结果。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1示出本发明一实施例的结构示意图。
图2示出本发明一实施例中三维道路参数化构建模块的流程示意图。
图3示出本发明一实施例中驾驶安全评估模块的结构原理图。
具体实施方式
实施例
如图1所示，基于虚幻引擎的驾驶仿真系统；包括作为沉浸式虚拟创作平台的虚幻引擎1；
虚幻引擎1的输入端通过线缆与驾驶硬件设备信号输入模块2电性相连，并基于道路几何线形信息管理单元4对三维道路参数化构建模块5进行初始化，基于车道级交通流信息管理单元6对交通流场景构建模块7进行初始化；
在本发明中，单元是一种采集、计算和处理原始数据的统称，例如整理归纳道路平纵横信息的线形信息管理单元，采集整理交通流原始数据并加以统计整合的交通流信息管理单元。
功能模块则是在虚幻引擎中用蓝图脚本等技术具体开发的各项实验功能，提供了一些需要的数据接口。
信息管理单元的作用是对原始数据进行采集、计算和整合，给虚幻引擎中的功能模块提供格式正确的数据。
道路几何线形信息管理单元4包括道路平面线形计算单元、道路纵断面线形计算单元和道路横断面特征计算单元；
道路平面线形计算单元用于处理控制点坐标、圆曲线半径，以及缓和曲线长度；
道路纵断面线形计算单元用于处理变坡点桩号、变坡点高程，以及竖曲线半径；
道路横断面特征计算单元用于处理车道宽度、中央分隔带宽度，以及路肩宽度；
车道级交通流信息管理单元6包括卡口监控摄像头和多个均匀分布在道路连续检测区域内的检测线圈，用于检测车辆行驶路径分布比例、车辆车速分布、车辆类型比例和车头时距；
虚幻引擎1的输出端依次与驾驶仿真系统3、数据处理模块8和驾驶安全评估模块9连接。
本发明通过基于虚幻引擎，即Unreal Engine的驾驶仿真系统能够实现道路交通环境与驾驶仿真的高度融合，在虚幻引擎1中构建三维道路模型和交通流场景，并感知驾驶硬件设备的力学信号输入，能够基于行车动力学原理实现模拟驾驶，提供高逼真度的视觉场景、音频环境、物理碰撞反馈等，为驾驶仿真与道路安全分析提供轻量高效的技术支持。
数据处理模块8实时采集行车数据并进行清洗；
驾驶安全评估模块9对驾驶行为安全性进行分析，并通过大屏可视化的方法将驾驶仿真结果输出到电子屏幕。
本发明的工作原理如下：
通过在虚幻引擎1中集成驾驶仿真软件模块，提供基本的车辆动力学引擎，并设置驾驶硬件设备信号输入模块2的轴属性映射，与硬件设备相集成，能够轻便地进行驾驶仿真实验，数据处理模块8能实时高效地采集、清洗驾驶行为数据，基于四元数计算出欧拉角或旋转矩阵，进行坐标转换后得到局部坐标系下驾驶车辆的车速与三轴加速度等数据，实时存入服务端的MySQL数据库，保证了驾驶行为数据的准确性。
三维道路参数化构建模块5能够根据基本的几何线形原始资料，通过数学几何计算自动求出道路三维中心线的逐桩坐标，基于Spline Mesh样条网格体获取逐桩坐标在样条线上的位置和切线朝向、断面类型，自动化生成需要的道路三维模型；
交通流场景构建模块7通过设置行驶路径分布、目标车速范围、车辆类型比例等交通流参数实现与真实交通流相适应的行驶车辆的仿真驱动，有效构建周边交通流场景。一方面，有效解决了三维道路建模受限的局限性；另一方面，有效地将模拟驾驶与交通流仿真相结合，实现了高逼真度、高还原度的驾驶仿真场景。
基于模糊综合评判法建立了行车安全评价指标体系，设置了速度连续性指标、线形连续性指标、行车舒适性指标和三维视距指标的权重系数，建立模糊评判矩阵，提出了行车安全指数DSI，即Driving Safety Index的缩写，能够真实有效地对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价，提供了具有普适性的行车安全评价结果。
在某些实施例中，驾驶硬件设备信号输入模块2包括车辆制动踏板、离合、油门与力反馈方向盘组件，用于模拟实车操控环境；
三维道路参数化构建模块5用于将平面线形计算结果和纵断面线形计算结果进行规范校验和向量归一化，自动计算出道路三维中心线逐桩坐标，根据道路横断面特征采用Spline Mesh样条网格体组件参数化自动生成道路三维模型，并设置道路材质与碰撞规则；
车道级交通流信息管理单元6通过设置行驶路径分布、目标车速范围、和车辆类型比例这三种交通流参数实现与真实交通流相适应的行驶车辆的仿真驱动，用于构建周边交通流场景。
本发明还提供基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，包括如下步骤：
步骤1、通过驾驶硬件设备信号输入模块2设置力反馈方向盘、制动踏板、油门和离合的原始输入和轴属性映射，使虚幻引擎1中的相应硬件设备符合实车操控场景，并能够有效接收力学信号输入，以模拟实车操控环境；
步骤2、如图2所示，通过道路几何线形信息管理单元4向三维道路参数化构建模块5提供的道路几何线形信息；
三维道路参数化构建模块5根据道路几何线形信息参数化生成道路三维模型，并将道路三维模型输入虚幻引擎1；
步骤3、采用交通流场景构建模块7从车道级交通流信息管理单元6处提取到交通流数据，设置交通流参数，搭建高逼真度的交通仿真场景；
制定具体实验方案，选取仿真车辆与仿真时段，在虚幻引擎1仿真中相应的仿真车辆在仿真时段的行驶过程；
仿真车辆包括小客车和/或大货车，对应不同类型的骨架网格体、动画蓝图和动力学引擎；
仿真时段包括阴、晴、雨、雪和/或雾各种天气；
步骤4、在仿真过程中，通过数据处理模块8实时采集仿真车辆的行驶轨迹位置与运行状态信息，并进行数据清洗和转换后，存储于MySQL关系型数据库中；
步骤5、如图3所示，驾驶安全评估模块9通过读取MySQL关系型数据库，采用模糊综合评判法对驾驶安全性进行综合评估，分别计算仿真车辆的车速连续性指标、线形连续性指标、行驶舒适性指标和视距指标，建立模糊评判矩阵，与车速连续性指标、线形连续性指标、行驶舒适性指标和视距指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，并在电子大屏上显示综合评估结果。
在某些实施例中，道路几何线形信息包括道路的平面线形，纵断面线形和横断面特征数据。
在某些实施例中，交通仿真场景的交通流参数包括行驶路径分布、目标车速范围、车辆类型比例、停车视距范围和车辆生成间隔。
在某些实施例中，交通仿真场景根据驾驶仿真的应用需求，使周边交通流能对仿真车辆做出真实有效的反馈，具体如下：
当任一周边交通流直行或转向时，会开启对应的对象盒体检测；
如果检测到目标路径中存在其他车辆或危险障碍物，会减速避让，并根据道路交通环境情况实时更新目标位置。
在某些实施例中，步骤4中，数据处理模块8的工作流程如下：
步骤4.1、基于虚幻引擎1的蓝图交互库，编写脚本指定数据库的IP地址、端口号、数据库和数据表项、用户账户密码，建立虚幻引擎1到MySQL关系型数据库的服务器端的映射；
步骤4.2、在蓝图-可视化脚本中编写SQL语句，按照指定频率采集仿真车辆在仿真世界的坐标系中的三维坐标位置、车速、转速、三轴加速度、方向角四元数与时间戳，并清洗异常值过大的数据离群点；
步骤4.3、数据处理模块8将采集到的方向角四元数转换为欧拉角或旋转矩阵，然后进行姿态解算，将采集到的仿真世界坐标系下的包括轴向、横向和纵向的三轴加速度、三维坐标位置、转速转换为局部坐标系下仿真车辆的坐标位置，以及相应的轴向、横向和纵向的车速以及加速度；
步骤4.4、数据处理模块8将将清洗、转换后的各项指标数据存储进MySQL关系型数据库。
在某些实施例中，步骤5中，采用模糊综合评判法对驾驶安全性进行综合评估，分别计算车速连续性指标、线形连续性指标、行驶舒适性指标和视距指标，建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化的过程如下：
步骤5.1、将仿真过程中的道路平曲线的起终点和竖曲线变坡点作为特征点，进行路段的单元划分，形成多个路段单元；
步骤5.2、按照每一个路段单元，计算仿真车辆行驶过程中的速度连续性指标，包括设计速度与运行速度协调性指标ΔV、相邻路段单元的运行速度差的比值RV和相邻路段单元运行速度变化率a；
步骤5.3、按照每一个路段单元，计算线形连续性指标，包括路段单个平曲线半径与平均半径的比值KR，单个竖曲线率与平均竖曲线率的比值KV；
步骤5.4、按照每一个路段单元，基于横向加速度ah计算舒适性指标，基于三维动态视距指标VK计算视距指标；
步骤5.5、指定各层指标权重，建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，得出行车安全指数DSI即Driving Safety Index的缩写，对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价。
评价标准见下表。
Figure BDA0003665255500000111
在某些实施例中，在步骤5.4中，基于横向加速度ah计算舒适性指标，基于三维动态视距指标VK计算视距指标的过程如下：
在虚幻引擎1中设置先后间隔行驶，且距离为指定停车视距的两辆车，设置两辆车的车速为实际运行车速，在后的车上绑定模拟驾驶员第一视角的仿真相机；
然后运行驾驶仿真系统，以每0.1s采集一次的频率存储仿真相机拍摄图片并检测前车是否出现，实时监测全路段行驶过程中的三维视距动态变化。
在某些实施例中，在步骤5.5中，计算行车安全指数的具体过程为如下：
将驾驶车速的连续性、道路线形的连续性、行车的舒适性和视距影响安全的因素权重分别设为0.5、0.3、0.1和0.1；
采用加权平均法对各个指标进行得分计算，指标“良好”的路段为8分至10分，指标“一般”的路段计为6分至8分，指标“不良”的路段计为0分；
建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，并采用以下公式计算行车安全指数DSI，对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价；
Figure BDA0003665255500000112
其中，mi为各指标层对应分值，ωi为各指标层对应权重系数。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.基于虚幻引擎的驾驶仿真系统；其特征在于，包括作为沉浸式虚拟创作平台的虚幻引擎(1)；
所述虚幻引擎(1)的输入端通过线缆与驾驶硬件设备信号输入模块(2)电性相连，并基于道路几何线形信息管理单元(4)对三维道路参数化构建模块(5)进行初始化，基于车道级交通流信息管理单元(6)对交通流场景构建模块(7)进行初始化；
所述道路几何线形信息管理单元(4)包括道路平面线形计算单元、道路纵断面线形计算单元和道路横断面特征计算单元；
所述道路平面线形计算单元用于处理控制点坐标、圆曲线半径，以及缓和曲线长度；
所述道路纵断面线形计算单元用于处理变坡点桩号、变坡点高程，以及竖曲线半径；
所述道路横断面特征计算单元用于处理车道宽度、中央分隔带宽度，以及路肩宽度；
所述车道级交通流信息管理单元(6)包括卡口监控摄像头和多个均匀分布在道路连续检测区域内的检测线圈，用于检测车辆行驶路径分布比例、车辆车速分布、车辆类型比例和车头时距；
所述虚幻引擎(1)的输出端依次与驾驶仿真系统(3)、数据处理模块(8)和驾驶安全评估模块(9)连接。
2.根据权利要求1所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统，其特征在于，所述驾驶硬件设备信号输入模块(2)包括车辆制动踏板、离合、油门与力反馈方向盘组件，用于模拟实车操控环境；
所述三维道路参数化构建模块(5)用于将平面线形计算结果和纵断面线形计算结果进行规范校验和向量归一化，自动计算出道路三维中心线逐桩坐标，根据道路横断面特征采用Spline Mesh样条网格体组件参数化自动生成道路三维模型，并设置道路材质与碰撞规则；
所述车道级交通流信息管理单元(6)通过设置行驶路径分布、目标车速范围、和车辆类型比例这三种交通流参数实现与真实交通流相适应的行驶车辆的仿真驱动，用于构建周边交通流场景。
3.根据权利要求1所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、通过驾驶硬件设备信号输入模块(2)设置力反馈方向盘、制动踏板、油门和离合的原始输入和轴属性映射，使所述虚幻引擎(1)中的相应硬件设备符合实车操控场景，并能够有效接收力学信号输入，以模拟实车操控环境；
步骤2、通过所述道路几何线形信息管理单元(4)向所述三维道路参数化构建模块(5)提供的道路几何线形信息；
所述三维道路参数化构建模块(5)根据所述道路几何线形信息参数化生成道路三维模型，并将所述道路三维模型输入所述虚幻引擎(1)；
步骤3、采用交通流场景构建模块(7)从车道级交通流信息管理单元(6)处提取到交通流数据，设置交通流参数，搭建高逼真度的交通仿真场景；
制定具体实验方案，选取仿真车辆与仿真时段，在所述虚幻引擎(1)仿真中相应的所述仿真车辆在所述仿真时段的行驶过程；
所述仿真车辆包括小客车和/或大货车，对应不同类型的骨架网格体、动画蓝图和动力学引擎；
所述仿真时段包括阴、晴、雨、雪和/或雾各种天气；
步骤4、在仿真过程中，通过所述数据处理模块(8)实时采集所述仿真车辆的行驶轨迹位置与运行状态信息，并进行数据清洗和转换后，存储于MySQL关系型数据库中；
步骤5、所述驾驶安全评估模块(9)通过读取所述MySQL关系型数据库，采用模糊综合评判法对驾驶安全性进行综合评估，分别计算所述仿真车辆的车速连续性指标、线形连续性指标、行驶舒适性指标和视距指标，建立模糊评判矩阵，与所述车速连续性指标、所述线形连续性指标、所述行驶舒适性指标和所述视距指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，并在电子大屏上显示综合评估结果。
4.根据权利要求3所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，其特征在于，所述道路几何线形信息包括道路的平面线形，纵断面线形和横断面特征数据。
5.根据权利要求3所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，其特征在于，所述交通仿真场景的交通流参数包括行驶路径分布、目标车速范围、车辆类型比例、停车视距范围和车辆生成间隔。
6.根据权利要求5所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，其特征在于，所述交通仿真场景根据驾驶仿真的应用需求，使周边交通流能对所述仿真车辆做出真实有效的反馈，具体如下：
当任一所述周边交通流直行或转向时，会开启对应的对象盒体检测；
如果检测到目标路径中存在其他车辆或危险障碍物，会减速避让，并根据道路交通环境情况实时更新目标位置。
7.根据权利要求3所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，其特征在于，步骤4中，所述数据处理模块(8)的工作流程如下：
步骤4.1、基于所述虚幻引擎(1)的蓝图交互库，编写脚本指定数据库的IP地址、端口号、数据库和数据表项、用户账户密码，建立所述虚幻引擎(1)到所述MySQL关系型数据库的服务器端的映射；
步骤4.2、在蓝图-可视化脚本中编写SQL语句，按照指定频率采集所述仿真车辆在仿真世界的坐标系中的三维坐标位置、车速、转速、三轴加速度、方向角四元数与时间戳，并清洗异常值过大的数据离群点；
步骤4.3、所述数据处理模块(8)将采集到的所述方向角四元数转换为欧拉角或旋转矩阵，然后进行姿态解算，将采集到的所述仿真世界坐标系下的包括轴向、横向和纵向的所述三轴加速度、所述三维坐标位置、所述转速转换为局部坐标系下所述仿真车辆的坐标位置，以及相应的轴向、横向和纵向的车速以及加速度；
步骤4.4、所述数据处理模块(8)将将清洗、转换后的各项指标数据存储进所述MySQL关系型数据库。
8.根据权利要求3所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，其特征在于，所述步骤5中，采用模糊综合评判法对驾驶安全性进行综合评估，分别计算车速连续性指标、线形连续性指标、行驶舒适性指标和视距指标，建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化的过程如下：
步骤5.1、将仿真过程中的道路平曲线的起终点和竖曲线变坡点作为特征点，进行路段的单元划分，形成多个路段单元；
步骤5.2、按照每一个所述路段单元，计算所述仿真车辆行驶过程中的速度连续性指标，包括设计速度与运行速度协调性指标ΔV、相邻路段单元的运行速度差的比值RV和相邻路段单元运行速度变化率a；
步骤5.3、按照每一个所述路段单元，计算线形连续性指标，包括路段单个平曲线半径与平均半径的比值KR，单个竖曲线率与平均竖曲线率的比值KV；
步骤5.4、按照每一个所述路段单元，基于横向加速度ah计算舒适性指标，基于三维动态视距指标VK计算视距指标；
步骤5.5、指定各层指标权重，建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，得出行车安全指数DSI，对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价。
9.根据权利要求8所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，其特征在于，在步骤5.4中，基于横向加速度ah计算舒适性指标，基于三维动态视距指标VK计算视距指标的过程如下：
在所述虚幻引擎(1)中设置先后间隔行驶，且距离为指定停车视距的两辆车，设置两辆所述车的车速为实际运行车速，在后的所述车上绑定模拟驾驶员第一视角的仿真相机；
然后运行驾驶仿真系统，以每0.1s采集一次的频率存储所述仿真相机拍摄图片并检测前车是否出现，实时监测全路段行驶过程中的三维视距动态变化。
10.根据权利要求8所述的基于虚幻引擎的驾驶仿真系统的仿真实验方法，其特征在于，在步骤5.5中，计算行车安全指数的具体过程为如下：
将驾驶车速的连续性、道路线形的连续性、行车的舒适性和视距影响安全的因素权重分别设为0.5、0.3、0.1和0.1；
采用加权平均法对各个指标进行得分计算，指标“良好”的路段为8分至10分，指标“一般”的路段计为6分至8分，指标“不良”的路段计为0分；
建立模糊评判矩阵，与指标的权向量进行模糊运算并进行归一化，并采用以下公式计算行车安全指数DSI，对驾驶仿真的行车安全性隶属等级状况进行综合性评价；
Figure FDA0003665255490000051
其中，mi为各指标层对应分值，ωi为各指标层对应权重系数。
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