一种行车事件模拟再现方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及驾驶模拟技术、交通事件(事故)再现技术领域，尤其涉及一种行车事件模拟再现方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、相关技术一：驾驶模拟技术。

驾驶模拟技术作为一种虚拟现实技术，已经被证实可用于交通安全和车辆安全研究，相比基于现实道路交通环境的相关技术，如自然驾驶行为研究等，驾驶模拟技术能保证研究环境的安全性，且能对特定交通场景开展重复性研究，并具备更好的经济性。

存在的技术缺陷：①一般不以现实交通环境发生的交通事故或行车危险事件为基础开发，不能实现从多样本交通事故或行车危险事件特征研究到典型危险行车驾驶模拟场景的模型构建；②具备整车级别动力学模型定制功能的驾驶模拟器多为轿车动力学模型模拟器，不具备货车动力学模拟仿真功能，更不能实现液罐车行车过程中罐体内液体晃动对车辆运动特性影响的模拟。

相关技术二：事故再现仿真模拟技术

事故再现仿真模拟软件(如pc-crash等)，主要是根据事故现场采集的数据，将事故车辆由碰撞后的终止位置反推碰撞全过程，从而进行事故致因分析，如碰撞速度分析、碰撞角度分析等，其工作的核心是碰撞力学理论，研究事故发生时动量和动能的变化，不能实现对交通事故发生的现场道路交通环境的完整再现。

相关技术三：车辆动力学仿真模拟技术

车辆动力学仿真软件(如carsim，trucksim等)能实现整车级别的车辆动力学仿真模拟，但其只能进行简单的道路交通环境建模，并不能基于现实道路交通环境进行高度定制的驾驶模拟场景开发。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种行车事件模拟再现方法、系统、设备及存储介质，在现实道路交通环境中采集的车辆行车数据为基础，提取车辆行车过程中发生的危险行车事件及其典型特征作为行车事件数据集，然后通过行车环境信息进行聚类分析，并建立驾驶模拟场景；与此同时，根据车辆参数构建车辆动力学模型，尤其针对液罐车、牵引车、挂车，构建车辆动力学模型时提取非满载液罐车行车过程中罐体内液体晃动导致的车辆质心位移、纵向冲击力和侧向晃动等特性，通过整车车辆动力学仿真软件构建液罐车动力学模型；将构建的典型危险行车场景的驾驶模拟场景、液罐车动力学模型分别导入驾驶模拟系统的驾驶模拟视景环境生成系统和车辆动力学仿真系统，建立基于驾驶模拟技术、现实道路交通环境车辆行车数据、并具备液罐车典型车辆动力学特性的危险情景模拟再现系统。

根据本发明的一个方面，提供了一种行车事件模拟再现方法，包括以下步骤：

获取行车事件数据集以及车辆参数；

对获取的行车事件数据集进行预处理，根据车辆参数构建液罐车车辆动力学模型；

获取行车环境信息，对行车环境信息分类，提取若干行车事件特征场景；

构建驾驶模拟虚拟环境，并基于提取的行车事件特征场景建立驾驶模拟场景；

发送所述驾驶模拟场景和车辆动力学模型至驾驶模拟系统，以供驾驶模拟系统模拟再现车辆行驶过程中的行车环境，驾驶模拟系统获取目标车辆的模拟驾驶行为数据后基于所述行车环境获取目标车辆的运动反馈并可视化显示。

进一步的，所述行车事件数据集包括但不限于以下数据：文本数据、行车事件发生时刻前后的目标车辆内外视频图像数据；

和/或

所述车辆参数包括：外形尺寸、比功率、额定功率、整备质量、额定载质量、前悬\后悬、轴荷、轴距、轮胎规格、发动机型号、发动机排量、罐体运输介质类型、罐体舱数、罐车外形尺寸、罐体界面形状；

和/或

所述行车环境信息包括行车事件发生时的时间、天气、对象，目标车辆及关联车辆的在行车事件发生时段速度、纵向加速度、横向加速度以及对应的驾驶人的驾驶行为数据；

和/或

所述车辆动力学模型达到车辆的运动特性。

进一步的，对获取的行车事件数据集进行预处理，包括：

对行车事件数据集中的视频图像数据及文本数据进行分类；

可视化显示视频图像数据，以供工作人员通过编辑窗口对视频图像数据添加图像标签；

将文本数据转化为可识别的数据格式并与相对应的视频图像数据进行匹配。

进一步的，所述图像标签包括事件发生时的时间、天气、道路环境、目标车辆与关联车辆的相对位置、关联车辆的运动特征；

所述文本数据包括目标车辆的行驶速度、纵向加速度、横向加速度、以及对应的驾驶人在行车事件发生时段的驾驶行为数据。

进一步的，还包括通过标定使所述车辆动力学模型达到车辆的运动特性。

根据本发明的另一个方面，提供了行车事件模拟再现系统，包括：

数据采集模块,配置用于获取行车事件数据集以及车辆参数；

数据预处理模块,配置用于对获取的行车事件数据集进行预处理；

车辆动力学模型建模模块，配置用于根据车辆参数构建液罐车车辆动力学模型；

事件特征提取模块，配置用于获取行车环境信息，对行车环境信息分类，提取若干行车事件特征场景；

驾驶模拟场景建模模块，配置用于构建驾驶模拟虚拟环境，并基于提取的行车事件特征场景建立驾驶模拟场景；

驾驶模拟场景再现模块，配置用于发送所述驾驶模拟场景和车辆动力学模型至驾驶模拟系统，以供驾驶模拟系统获取目标车辆的模拟驾驶行为数据，模拟再现车辆行驶过程中的行车环境，并基于所述行车环境获取目标车辆的运动反馈并可视化显示。

进一步的，数据预处理模块包括：

数据分类单元，配置用于对行车事件数据集中的视频图像数据及文本数据进行分类；

数据编辑窗口单元，配置用于可视化显示视频图像数据，以供工作人员通过编辑窗口对视频图像数据添加图像标签，所述图像标签包括行车事件发生时的时间、天气、道路环境、目标车辆与关联车辆的相对位置、关联车辆的运动特征；

数据再提取单元，配置用于将文本数据转化为可识别的数据格式并与相对应的视频图像数据进行匹配，其中所述文本数据包括目标车辆的行驶速度、纵向加速度、横向加速度、以及对应的驾驶人在行车事件发生时段的驾驶行为数据。

进一步的，车辆动力学模型建模模块还配置用于通过标定使所述车辆动力学模型达到车辆的运动特性。

根据本发明的另一个方面，提供了一种设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上任一项所述的方法。

根据本发明的另一个方面，提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存介质，该程序被处理器执行时实现如上任一项所述的方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明示例的行车事件模拟再现方法，以现实道路交通环境中采集的车辆行车事件数据集为基础，建立驾驶模拟场景，结合车辆动力学模型的构建，以及车辆动力学模型在驾驶模拟系统中的实现，完成多样本交通事故或行车危险事件特征的模型构建，实现对交通事故发生的现场道路交通环境的完整再现，实现高度定制的驾驶模拟场景开发。

2、本发明示例的行车事件模拟再现系统，组成简单，通过各个组成模块及单元之间相互配合，以现实道路交通环境中采集的车辆行车事件数据集为基础，建立驾驶模拟场景，结合车辆动力学模型的构建，以及车辆动力学模型在驾驶模拟系统中的实现，完成多样本交通事故或行车危险事件特征的模型构建，实现对交通事故发生的现场道路交通环境的完整再现，实现高度定制的驾驶模拟场景开发。

3、本发明示例的设备及存储有计算机程序的计算机可读存介质，以现实道路交通环境中采集的车辆行车事件数据集为基础，建立驾驶模拟场景，结合车辆动力学模型的构建，以及车辆动力学模型在驾驶模拟系统中的实现，完成多样本交通事故或行车危险事件特征的模型构建，实现对交通事故发生的现场道路交通环境的完整再现，实现高度定制的驾驶模拟场景开发。

附图说明

图1为实施例一行车事件模拟再现方法的流程图；

图2为整体封装行车事件数据集参考图；

图3为解码后行车事件数据集参考图之一；

图4为解码后行车事件数据集参考图之二；

图5为解码后行车事件数据集参考图之三；

图6为图像标签示意图之一；

图7为图像标签示意图之二；

图8为视频图像数据编码结果示意图；

图9为文本数据继续提取示意图；

图10为文本数据和图像编码结果数据匹配后的结果示意图；；

图11为选取聚类指标和标准化处理示意图之一；

图12为选取聚类指标和标准化处理示意图之二；

图13为选取聚类指标和标准化处理示意图之三；

图14为追尾行车事件聚类结果示意图；

图15为聚类指标统计学特征示意图之一；

图16为聚类指标统计学特征示意图之二；

图17为聚类指标统计学特征示意图之三；

图18为聚类结果示意图；

图19为构建驾驶模拟虚拟环境示意图之一；

图20为构建驾驶模拟虚拟环境示意图之二；

图21为构建驾驶模拟虚拟环境示意图之三；

图22为构建驾驶模拟行车场景示意图之一；

图23为构建驾驶模拟行车场景示意图之二；

图24为构建驾驶模拟行车场景示意图之三；

图25为构建驾驶模拟行车场景示意图之四；

图26为一种驾驶模拟行车场景之一；

图27为一种驾驶模拟行车场景之二；

图28为一种驾驶模拟行车场景之三；

图29为另一种驾驶模拟行车场景之一；

图30为另一种驾驶模拟行车场景之二；

图31为另一种驾驶模拟行车场景之三；

图32为构建车辆动力学模型示意图之一；

图33为构建车辆动力学模型示意图之二；

图34为构建车辆动力学模型示意图之三。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的技术方案，下面结合具体实施例、说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例一：

本实施例提供了一种行车事件模拟再现方法，如图1所示，包括以下步骤：

s1、获取行车事件数据集以及车辆参数。

所述行车事件数据集包括但不限于以下数据：文本数据、行车事件发生时刻前后的目标车辆内外视频图像数据；

所述文本数据包括目标车辆的行驶速度、纵向加速度、横向加速度、以及对应的驾驶人在行车事件发生时段的驾驶行为数据；如图2所示，数据样本是数据采集设备输出的整体封装数据；如图3-图5所示数据样本是数据采集设备输出的解码后数据，图3-图5所示数据较图2所示数据更为友好，所需开展的数据提取工作较少。

所述车辆参数包括：外形尺寸、比功率、额定功率、整备质量、额定载质量、前悬\后悬、轴荷、轴距、轮胎规格、发动机型号、发动机排量、罐体运输介质类型、罐体舱数、罐车外形尺寸、罐体界面形状；

s2、对获取的行车事件数据集进行预处理，根据车辆参数构建车辆动力学模型；具体包括：

s2-1、对行车事件数据集中的视频图像数据及文本数据进行分类；

s2-2、可视化显示视频图像数据，以供工作人员通过编辑窗口对视频图像数据添加图像标签，所述图像标签包括行车事件发生时的时间、天气、道路环境、目标车辆与关联车辆的相对位置、关联车辆的运动特征(如加速、减速、换道)；如图6-图7所示，作为可选方案，为增加效率可制作图像标签的数据编码表，视频图像数据编码结果如图8所示；

s2-3、将文本数据转化为可识别的数据格式并与相对应的视频图像数据进行匹配，将文本数据继续提取，提取结果如图9所示，与图8所示相对应的视频图像数据编码结果进行匹配，匹配结果如图10所示。

s2-4、根据车辆参数，根据车辆的运动特性，运用trucksim整车动力学软件构建车辆动力学模型，必要时，通过标定使所述车辆动力学模型达到车辆的运动特性，如对牵引车、挂车或液罐车进行建模时，根据获取的牵引车、挂车数据和液体在罐体内晃动导致的车辆质心位移、纵向冲击力和侧向晃动等特性，运用整车动力学仿真建模软件trucksim，构建整车动力学模型(如图32-图34所示)；液罐车相比一般拖挂车，其侧倾稳定性较差，可运用双移线模拟工况并结合获取的行车事件数据集或实车试验数据进行液罐车车辆动力学trucksim模型的标定。

s3、获取行车环境信息，对行车环境信息分类，提取若干行车事件特征场景；以追尾行车事件为例，在行车环境信息分类中，首先按行车事件类型选取聚类指标并对聚类指标进行标准化处理(图11-图13为追尾行车事件选取的聚类指标和标准化处理)，然后计算各个事件数据聚类指标标准化值的欧氏距离，采用最短距离法对各个行车事件进行聚类(图14为追尾行车事件聚类结果示意图，聚类后大致将追尾行车事件分为了聚类结果是分为了10类(见图15的表头)，第1类含数据974个，第2类含数据56个，第3类数据31个，第4-10类数据较少，一共16个。所以统计的进行分类统计的时候(图15-17)，合并了第4-10类的分类统计结果，最终用于构建驾驶模拟场景的有效数据是第1类、第2类、第3类。)；最后根据聚类结果将行车事件进行分类统计，并计算各个类别中行车事件在各个聚类指标上的统计学特征(如图15-图17所示)，图18为按聚类结果得出的第1类追尾行车事件特征场景(图中红色车辆为目标车辆，蓝色车辆为关联车辆)，显示目标车辆平均速度为39.9km/h。

s4、构建驾驶模拟虚拟环境，并基于提取的行车事件特征场景建立驾驶模拟场景，所述行车环境信息包括行车事件发生时的时间、天气、对象，目标车辆及关联车辆的在行车事件发生时段速度、纵向加速度、横向加速度以及对应的驾驶人的驾驶行为数据；具体的，

运用uc-winroad软件构建驾驶模拟虚拟环境，并基于提取的行车事件特征场景建立驾驶模拟场景。在驾驶模拟场景建模中，首先运用uc-winroad软件构建驾驶模拟虚拟环境(如图19至图21所示)，然后根据聚类得到的行车事件统计学特征构建驾驶模拟场景。例如：按图15-图17得到了追尾行车事件的聚类分析结果，其中第1类追尾行车事件的统计学特征实际包含了两类行车场景，一类是在路段的追尾行车事件，关联车辆位于本车正前方，行车速度在40km/h左右，突然制动；二类是在交叉口的追尾行车事件。因此，针对第1类追尾行车事件分别构建此两类驾驶模拟行车场景(如图22至图25所示)，最后得到的第1类追尾行车事件路段驾驶模拟行车场景和交叉口驾驶模拟行车场景如图26-28和图29-31所示(导致行车事件发生的原因均为前车的突然制动)。

s5、发送所述驾驶模拟场景和车辆动力学模型至驾驶模拟系统，以供驾驶模拟系统获取目标车辆的模拟驾驶行为数据，模拟再现车辆行驶过程中的行车环境，并基于所述行车环境获取目标车辆的运动反馈并可视化显示，其中，所述驾驶模拟系统具备车辆动力学自定义功能。

以现实道路交通环境中采集的车辆行车事件数据集为基础，建立驾驶模拟场景，结合车辆动力学模型的构建，以及车辆动力学模型在驾驶模拟系统中的实现，完成多样本交通事故或行车危险事件特征的模型构建，实现对交通事故发生的现场道路交通环境的完整再现，实现高度定制的驾驶模拟场景开发，作为可选方案，培训驾驶员时，将行车事件发生时段目标车辆的模拟驾驶行为数据与驾驶行为数据进行比对，有利于驾驶员掌握事故发生时的正确驾驶行为。

本实施例提供了一种用于上述任一行车事件模拟再现方法的行车事件模拟再现系统，包括：

数据采集模块,配置用于获取行车事件数据集以及车辆参数；所述行车事件数据集包括但不限于以下数据：行车事件发生时刻前后的目标车辆内外视频图像数据、文本数据；所述车辆参数包括：外形尺寸、比功率、额定功率、整备质量、额定载质量、前悬\后悬、轴荷、轴距、轮胎规格、发动机型号、发动机排量、罐体运输介质类型、罐体舱数、罐车外形尺寸、罐体界面形状；

数据预处理模块,配置用于对获取的行车事件数据集进行预处理，数据预处理模块包括：

数据分类单元，配置用于对行车事件数据集中的视频图像数据及文本数据进行分类；

数据编辑窗口单元，配置用于可视化显示视频图像数据，以供工作人员通过编辑窗口对视频图像数据添加图像标签，所述图像标签包括事件发生时的时间、天气、道路环境、目标车辆与关联车辆的相对位置、关联车辆的运动特征；

数据再提取单元，配置用于将文本数据转化为可识别的数据格式并与相对应的视频图像数据进行匹配，其中，所述文本数据包括目标车辆的行驶速度、纵向加速度、横向加速度、以及对应的驾驶人在行车事件发生时段的驾驶行为数据。

车辆动力学模型建模模块，配置用于根据车辆参数构建液罐车车辆动力学模型，必要时，通过标定使所述车辆动力学模型达到车辆的运动特性。

事件特征提取模块，配置用于获取行车环境信息，对行车环境信息分类，提取若干行车事件特征场景；所述行车环境信息包括行车事件发生时的时间、天气、对象，目标车辆及关联车辆的在行车事件发生时段速度、纵向加速度、横向加速度以及对应的驾驶人的驾驶行为数据

驾驶模拟场景建模模块，配置用于构建驾驶模拟虚拟环境，并基于提取的行车事件特征场景建立驾驶模拟场景；

驾驶模拟场景再现模块，配置用于发送所述驾驶模拟场景和车辆动力学模型至驾驶模拟系统，以供驾驶模拟系统获取目标车辆的模拟驾驶行为数据，模拟再现车辆行驶过程中的行车环境，并基于所述行车环境获取目标车辆的运动反馈并可视化显示，作为可选方案，驾驶模拟系统配置有运动平台、运动平台控制器及驾驶模拟座舱，运动平台控制器分别连接驾驶模拟系统服务器及运动平台，并控制运动平台振动，驾驶模拟座舱固定于运动平台上，。

应当理解，上述行车事件模拟再现系统记载的诸模块或单元与上述行车事件模拟再现方法描述的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征同样适用于上述行车事件模拟再现系统的诸子系统及其中包含的单元，在此不再赘述。

作为另一方面，本实施例还提供了适于用来实现本申请实施例的设备，设备包括计算机系统，所述计算机系统包括中央处理单元(cpu)，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的执行上述行车事件模拟再现方法描述的各个步骤的相应程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(ram)中的用于执行上述行车事件模拟再现方法描述的各个步骤相应的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。cpu、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。

以下部件连接至i/o接口：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至i/o接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分。

特别地，根据本公开的实施例，上述行车事件模拟再现方法描述的各个步骤描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行上述行车事件模拟再现方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。

附图中的流程图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，流程图中的每个方框、以及流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中。这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

作为另一方面，本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述系统中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的行车事件模拟再现方法的流程图。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能。