vol.22
 Academy Users Report
 学校用户介绍/第22回
武汉理工大学
智能交通系统研究中心

交通安全评价/事故分析·对策研究领域等领域使用VR进行研究
使用UC-win/Raod和SDK拓展开发驾驶模拟器

武漢理工大学
URL http://wts.whut.edu.cn/
所在地 湖北省武武汉市
研究开发内容 : 智能交通系统、交通安全研究、
交通信息以及安全研究

武汉理工大学是首批列入国家“211工程”重点建设的教育部直属全国重点大学,首批列入国家“双一流计划”建设高校,教育部和交通运输部、国家国防科技工业局共建高校。现在学校有马房山校区、余家头校区和南湖校区,占地近4000亩。目前在校普通本科生36000余人,博士、硕士生18000余人,留学生1700余人。学校已形成以工学为主,理、工、经、管、艺术、文、法等多学科相互渗透、协调发展的学科专业体系。



 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。

其中,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。



 道路交通安全与信息化课题组介绍

吕能超副教授于2010年开始在ITS中心任教,并在2017年晋升为博士生导师。研究领域主要包括道路交通安全评价、事故分析与预防、智能网联汽车与人因、驾驶行为与交通安全、交通系统仿真与控制等。曾负责科研项目30余项,其中主持国家自然科学基金3项、国家科技支撑计划子项目1项,其他省部级项目3项;并在国内外发表80余篇学术论文,其中SCI/EI检索50余篇;以及申请专利和软件著作权20余项,获得4项省部级科技奖励。


智能交通系统研究中心使用的UC-win/Road驾驶模拟器

吕能超副教授所带领的道路交通安全与信息化课题组目前有2名博士研究生和10名硕士研究生,课题组成员大多具备一定的交通或信息背景,具备交通仿真和数据处理能力。

课题组根据研究需要,自主研发了多套科研实验平台,其中包括:一台8通道的汽车驾驶模拟器,用于道路交通驾驶行为和交通安全研究,该驾驶模拟器所使用的基础软件就是由FORUM8公司开发的UC-win/Road。

一辆基于实际车辆自主研发的道路交通实验车,配备GPS/INS、激光雷达、图像采集系统、驾驶行为检测系统、车载数据采集系统等,能同步实时记录车辆行驶工况、驾驶操作及道路场景等数据,用于实际道路环境下驾驶测试;一套车路协同测试平台,包含智能路侧系统与智能车载系统,这为车路协同系统的原始控制算法设计、策略验证提供了基础条件。

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道路交通测试车辆及设备


 当初引进UC-win/Road系统的契机以及应用目的

道路交通系统具有复杂性和动态性,其中涉及到的人因因素同样复杂。为了研究人因和交通安全之间的关系,就需要针对各种不同的场景设计和开展实验,并采集和分析驾驶行为特性。然而,许多复杂或危险的场景无法在实车实验中实现;此外,新兴的驾驶环境(如智能网联、车路协同)都还缺乏实际的测试环境。在这样的背景之下,驾驶模拟器系统就成为了吕教授课题组最好的解决方案。

ITS中心在2003就搭建了一套以实车驾驶舱和五通道投影为基础的驾驶模拟器,应用于多个实际项目,但是在场景的高效编辑方面还存在短板。课题组在2016年购买了FORUM8公司开发的UC-win/Road软件,用于该驾驶模拟器的场景编辑与模拟驾驶部分。在吕教授的带领下,通过使用UC-win/Road SDK的开发,原有的模拟器硬件与新的UC-win/Road的仿真软件实现了互联。新的驾驶模拟器平台搭建成功后,吕教授课题组高效地开展了驾驶模拟试验,获取了宝贵的驾驶行为数据,完成了多项科研和企业项目,几位研究生也借助这个平台而顺利毕业。

在基础的驾驶模拟方面,有如下应用:

(1)应用到国家自然科学基金项目“考虑驾驶负荷的认知决策行为建模及驾驶绩效改善方法”,用于不同交通环境下的驾驶负荷量化评价
(2)应用到省部级项目“改扩建工程单侧加宽关键路段安全性评价”,用于对复杂互通立交段冲突区的驾驶特性研究
(3)应用到企业项目“武汉市四环线沌口长江公路大桥交通流预警研究”

用于对新型交通标线的效果进行评价。在新兴技术的驾驶模拟方面,有如下应用:
(1)应用到国家自然科学基金“不同人车路协同水平下的驾驶人工作负荷变化规律”,用于探索人机共驾切换时的驾驶负荷规律
(2)应用到湖北省自然科学基金项目“车联网环境下驾驶行为辨识与预警模式优化方法”,用于模拟车联网及安全辅助驾驶下的驾驶行为识别与干预效果测试
(3)应用到武汉市科技项目“智能汽车行车风险态势识别及切换交互控制”,用于智能汽车切换的人机交互优化与测试。

总之,通过UC-win/Road高效的场景编辑功能,编辑的多个实际的驾驶模拟场景,完成了交通设施的安全评价。

此外,通过UC-win/Road的SDK开发了智能汽车、安全辅助驾驶模块,探索了新兴技术下的人因问题。

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不同标线的驾驶模拟场景 安全辅助驾驶系统的模拟驾驶测试
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单侧拼宽道路同向分隔带开口驾驶行为模拟试验 自动驾驶环境人机切换的模拟驾驶测试

谈到今后课题组的展望,吕教授希望更进一步发展基于UC-win/Road软件的驾驶模拟器。为了营造更真实的驾驶环境,在吕教授的积极推动下,ITS中心已经进行模拟驾驶舱的省级,将目前静止的实车座舱升级为六自由度的运动驾驶舱,并更新了配套硬件设施。

除此之外,课题组计划更加积极地利用当前的UC-win/Road驾驶模拟条件,在当前热门的智能网联汽车、车路协同和智慧公路领域有所突破;多模拟器的实时交互也是今后的扩展方向。

此外,利用UC-win/Road及其SDK开发功能,实现复杂场景下的车路协同典型场景的模拟,并开展特定环境下驾驶模拟和人因研究,继续服务于科研工作和实际行业应用项目。

吕能超准教授和学生们的合照

武汉市长江大桥路面减速标识标线评价业务
第17回 3D・VR模拟竞赛 提名奖

为了验证减速效果最好的路面标识,用UC-win/Road制作14个不同的减速路面数据,用驾驶模拟进行测试。VR数据是总长70km的桥梁路面,试验的最后,两种路面用在真实的武汉长江大桥。
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颁奖仪式(2018年11月14日) UC-win/Road制作的数据与真实的武汉市长江大桥的路面 
(Up&Coming '19 秋季刊载)