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中国智能交通协会

智能交通领域研究平台及典型产品介绍

2020-05-07 来源:中国智能交通协会


武汉理工大学智能交通系统研究中心


  智能交通系统研究中心是武汉理工大学下属的独立科研机构,主要从事水路、公路智能交通系统理论技术及应用方面的研究,道路方面主要包括驾驶行为机理与事故致因分析、道路交通安全运营管理与控制、车辆安全辅助驾驶与自动驾驶等;水路方面主要包括内河通过能力研究、水上交通安全保障技术、水上交通安全分析等。近年,武汉理工大学智能交通系统研究中心(简称“中心)不断创新,取得了众多科技成果,以下是中心有关智能交通领域研究平台及典型产品的具体介绍。

  一、智能交通领域研究平台
  (一)交通大数据平台
  交通大数据平台用于交通领域云计算、云服务、大数据分析等方面的研究。平台由高性能计算机集群、磁盘阵列、高速网络通信设备、防火墙设备等硬件组成,部署了云管理系统及大数据处理软件系统。在此平台基础上建立了长江水运安全风险管控平台、城市土地—交通—环境整体规划平台等大数据应用系统,交通大数据平台软件框架如图1所示,城市土地—交通—环境整体规划平台等大数据应用系统如图2所示。


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图1 交通大数据平台软件框架


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图2城市土地——交通-环境整体规划平台等大数据应用系统


  (二)海事系统全任务仿真平台
  海事系统全任务仿真平台主要模拟由于自然、人为或偶然因素等造成的水路交通事故以及相应的应急互动处置和演练过程。本仿真平台借助虚拟现实技术,研制面向人员在环的软硬件系统,构建船舶操纵和海事监管指挥一体化的仿真环境,以此提高船舶操纵人员、海事应急决策人员、现场搜救人员在复杂场景中的协同处置突发事故的能力。借助虚拟环境,能够重现事故情景对人员心理压力、认知准确性和判断稳定性等方面的影响,强化各个参与方对事故演化的理解,有效促进相关人员在应急处置过程中组织协调机制,为海事事故中人员因素和组织因素的研究提供低成本、无损伤的试验平台,同时也能为海事监管机构、船舶运营机构、船员培训机构提供完善的训练和演练设施。海事系统全任务仿真平台的船舶操纵和海事救援应急处置环境如图3所示。


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图3 海事系统全任务仿真平台的船舶操纵和海事救援应急处置环境


  (三)智能船舶测试验证平台
  智能船舶测试验证平台主要用于船舶自动避碰机理、运动控制理论和智能感知方法等方面的研究,其中最具代表性的是基于虚拟现实的船舶远程驾驶模拟平台。该平台通过雷达、激光、差分GPS等传感器和远程通信技术获取动态的航道信息,经服务器主机进行信息综合分析后,将航道情况实时反映到屏幕和VR眼镜上并由六自由度座椅提供体感,操作者可在实验室座椅的操作台上对船舶进行远程驾驶;环境感知系统以真实通航环境内在航船舶的航行状态、运动态势等信息为校验对象,感知系统动态捕捉的船舶信息,对比感知系统对真实环境的重构精度。最终将二者结合提供给智能航行控制系统作为实验环境,由智能航行系统驾驶虚拟出来的真实船舶,测试航行系统在各种航行场景、通航态势下的自主航行能力情况下的智能程度,包括避障、会遇、追越、靠离泊等工况下的航行智能能力测试。同时,如果断开与船载设备的连接,服务器主机也可利用水动力模型实现航行信息的仿真,进而实现模拟驾驶。基于VR的远程驾驶系统如图4所示,智能船舶功能测试验证系统如图5所示,远程驾驶及自主驾驶操控模型船如图6所示。


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图4基于VR的远程驾驶系统


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图5 智能船舶功能测试验证系统


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图6 远程驾驶及自主驾驶操控模型船


  (四)智能车系统平台
  中心近年来在智能网联汽车方面进行了大量的研究工作,并搭建了面向不同任务的智能车平台。其中,2016年开发的基于比亚迪E5纯电动汽车的智能车系统搭载了灰点单、双目工业相机、Velodyne16线激光雷达、德尔福77GHz毫米波雷达,通过多传感器数据的融合和处理,能够完成场景的感知、三维重建、高精度自定位以及动静态目标的检测、识别,结合高精度地图能够实现智能车路径规划、导航等功能,达到了L3级自动驾驶。智能网联车平台的发展如图7所示,智能车系统硬件的配置如图8所示。



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图7 智能网联车平台的发展


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图8 智能车系统硬件的配置


  二、智能交通领域典型产品
  (一)智能船舶安全辅助驾驶系统
  智能船舶安全辅助驾驶系统基于船岸协同技术,为目标船提供船端视觉增强和安全辅助功能,解决夜航雾航的瞭望问题;为岸上监管人员提供实时的航区通航数据和运行状态,对船舶进行安全监管。
  该系统包括两个主要部分,船载系统和岸基监控系统。船载系统可以实现船舶自身状态感知与自动诊断,以及船舶外部环境感知与风险态势分析,并进行三维立体化显示,实现增强视觉、安全路径推荐、碰撞预警;岸基监控系统可以对全航线进行全方位监管,提前预警碰撞风险,同时建立电子围栏,对闯入围栏等目标进行报警,现有船载CCTV系统基础之上,提供实时目标跟踪测距功能,船舶目标的距离进行实时标绘。再加入激光夜视仪之后,夜视测距功能可纳入支持,并自动跟踪。基于船岸协同的视觉增强系统如图9所示,基于船岸协同的辅助驾驶系统界面如图10所示,基于船岸协同的安全监管系统如图11所示,夜航雾航情况如图12所示。


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图9 基于船岸协同的视觉增强系统


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图10 基于船岸协同的辅助驾驶系统界面


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图11 基于船岸协同的安全监管系统


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图12 夜航雾航情况


  (二) 汽车驾驶模拟平台
  中心自主开发的模拟驾驶平台,可用于道路交通人机交互实验研究,有大型驾驶模拟器1台,可实现与大型模拟器场景交互的各类小型模拟器若干台。该模拟平台配备有道路场景生成与合成软件,可根据需求定制交通情境,编辑交通情境触发参数,通过设置模拟以上各因素的不同参数,采集输出场景中道路参数、车辆状态参数、驾驶员操作等。
  该驾驶模拟仿真平台由视景系统、控制台系统、通讯系统组成。其中视景系统用于提供多种场景(包括城市道路、高速公路、一般道路和山路等)和不同天气情况下的视景(包括晴天、雨天、雾天以及黑夜等天气视景)。视景中车辆运行符合交通流模型,可以和驾驶车辆实现互动。控制台系统用于教练对学员培训过程的管理和监控。通信系统用于完成模拟座舱和控制台系统间的双向高速数据传送,1个控制台系统可以带多台模拟驾驶座舱。试验数据处理单元可以不大于10ms的时间间隔同步保存驾驶员操作信息、仿真车辆动力学参数、交通场景相关数据到后台数据库。
  系统具有四方面的功能:驾驶行为特性实验功能、道路交通安全评价功能、道路交通事故致因分析功能、汽车安全辅助驾驶产品的评价功能。交互式模拟驾驶实验仿真平台如图13所示,驾驶模拟仿真平台组成如图14所示。


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图13 交互式模拟驾驶实验仿真平台


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图14 驾驶模拟仿真平台组成