vol.22
 Academy Users Report
 學術用戶介紹/第22回
武漢理工大學
智慧交通系統研究中心

交通安全評價/事故分析、對策研究領域等領域使用VR進行研究
使用UC-win/Raod和SDK拓展開發駕駛模擬器

武漢理工大學
URL http://wts.whut.edu.cn/
所在地 湖北省武武漢市
研究開發內容 : 智慧交通系統、交通安全研究、
交通資訊以及安全研究

武漢理工大學是首批列入國家「211工程」重點建設的教育部直屬全國重點大學,首批列入國家「雙一流計畫」建設高校,教育部和交通運輸部、國家國防科技工業局共建高校。現在學校有馬房山校區、餘家頭校區和南湖校區,占地近4000畝。目前在校普通本科生約36000人,博士、碩士生約18000人,留學生約1700人。學校已形成以工學為主,理、工、經、管、藝術、文、法等多學科相互滲透、協調發展的學科專業體系。



 智慧交通系統研究中心

智慧交通系統研究中心是武漢理工大學下屬的獨立科研機構,主要從事水路、公路智慧交通系統理論技術及應用方面的研究。

其中,道路方面主要包括駕駛行為機理與事故致因分析、道路交通安全運營管理與控制、車輛安全輔助駕駛與自動駕駛等;水路方面主要包括內河通過能力研究、水上交通安全保障技術、水上交通安全分析等。



 道路交通安全與資訊化課題組介紹

呂能超副教授於2010年開始在ITS中心任教,並在2017年晉升為博士生導師。研究領域主要包括道路交通安全評價、事故分析與預防、智慧網聯汽車與人因、駕駛行為與交通安全、交通系統模擬與控制等。曾負責科研項目約30項,其中主持國家自然科學基金3項、國家科技支撐計畫子專案1項,其他省部級專案3項;並在國內外發表80餘篇學術論文,其中SCI/EI檢索50餘篇;以及申請專利和軟體著作權約20項,獲得4項省部級科技獎勵。


 
智慧交通系統研究中心
使用的UC-win/Road駕駛模擬器

呂能超副教授所帶領的道路交通安全與資訊化課題組目前有2名博士研究生和10名碩士研究生,課題組成員大多具備一定的交通或資訊背景,具備交通模擬和資料處理能力。

課題組根據研究需要,自主研發了多套科研實驗平台,其中包括:一台8通道的汽車駕駛模擬器,用於道路交通駕駛行為和交通安全研究,該駕駛模擬器所使用的基礎軟體就是由FORUM8公司開發的UC-win/Road。

一輛基於實際車輛自主研發的道路交通實驗車,配備GPS/INS、雷射雷達、圖像採集系統、駕駛行為檢測系統、車載資料獲取系統等,能同步即時記錄車輛行駛工況、駕駛操作及道路場景等資料,用於實際道路環境下駕駛測試;一套車路協同測試平台,包含智慧路側系統與智慧車載系統,這為車路協同系統的原始控制演算法設計、策略驗證提供了基礎條件。

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道路交通測試車輛及設備


 當初引進UC-win/Road系統的契機以及應用目的

道路交通系統具有複雜性和動態性,其中涉及到的人因因素同樣複雜。為了研究人因和交通安全之間的關係,就需要針對各種不同的場景設計和開展實驗,並採集和分析駕駛行為特性。然而,許多複雜或危險的場景無法在實車實驗中實現;此外,新興的駕駛環境(如智慧網聯、車路協同)都還缺乏實際的測試環境。在這樣的背景之下,駕駛模擬器系統就成為了呂教授課題組最好的解決方案。

ITS中心在2003就搭建了一套以實車駕駛艙和五通道投影為基礎的駕駛模擬器,應用於多個實際專案,但是在場景的高效編輯方面還存在短板。課題組在2016年購買了FORUM8公司開發的UC-win/Road軟體,用於該駕駛模擬器的場景編輯與模擬駕駛部分。在呂教授的帶領下,通過使用UC-win/Road SDK的開發,原有的模擬器硬體與新的UC-win/Road的模擬軟體實現了互聯。新的駕駛模擬器平台搭建成功後,呂教授課題組高效地開展了駕駛模擬試驗,獲取了寶貴的駕駛行為資料,完成了多項科研和企業項目,幾位研究生也借助這個平台而順利畢業。

在基礎的駕駛模擬方面,有如下應用:

(1)應用到國家自然科學基金專案「考慮駕駛負荷的認知決策行為建模及駕駛績效改善方法」,用於不同交通環境下的駕駛負荷量化評價
(2)應用到省部級專案「改擴建工程單側加寬關鍵路段安全性評價」,用於對複雜互通立交段衝突區的駕駛特性研究
(3)應用到企業項目「武漢市四環線沌口長江公路大橋交通流預警研究」

用於對新型交通標線的效果進行評價。在新興技術的駕駛模擬方面,有如下應用:
(1)應用到國家自然科學基金「不同人車路協同水準下的駕駛人工作負荷變化規律」,用於探索人機共駕切換時的駕駛負荷規律
(2)應用到湖北省自然科學基金專案「車聯網環境下駕駛行為辨識與預警模式最佳化方法」,用於模擬車聯網及安全輔助駕駛下的駕駛行為識別與干預效果測試
(3)應用到武漢市科技項目「智慧汽車行車風險態勢識別及切換交互控制」,用於智慧汽車切換的人機交互最佳化與測試。

總之,透過UC-win/Road高效的場景編輯功能,編輯的多個實際的駕駛模擬場景,完成了交通設施的安全評價。

此外,透過UC-win/Road的SDK開發了智慧汽車、安全輔助駕駛模組,探索了新興技術下的人因問題。

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不同標線的駕駛模擬場景 安全輔助駕駛系統的模擬駕駛測試
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單側拼寬道路同向分隔帶開口駕駛行為模擬試驗 自動駕駛環境人機切換的模擬駕駛測試

談到今後課題組的展望,呂教授希望更進一步發展基於UC-win/Road軟體的駕駛模擬器。為了營造更真實的駕駛環境,在呂教授的積極推動下,ITS中心已經進行模擬駕駛艙的省級,將目前靜止的實車座艙升級為六自由度的運動駕駛艙,並更新了配套硬體設施。

除此之外,課題組計畫更加積極地利用當前的UC-win/Road駕駛模擬條件,在當前熱門的智慧網聯汽車、車路協同和智慧公路領域有所突破;多模擬器的即時交互也是今後的擴展方向。

此外,利用UC-win/Road及其SDK開發功能,實現複雜場景下的車路協同典型場景的模擬,並開展特定環境下駕駛模擬和人因研究,繼續服務於科研工作和實際行業應用專案。

呂能超副教授和學生們的合照

武漢市長江大橋路面減速標識標線評價業務
獲得 第17屆 3D VR模擬競賽 入圍獎

為了驗證減速效果最好的路面標識,用UC-win/Road製作14個不同的減速路面資料,用駕駛模擬進行測試。VR資料是總長70km的橋樑路面,試驗的最後,兩種路面用在真實的武漢長江大橋。
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頒獎儀式(2018年11月14日) UC-win/Road製作的資料與真實的武漢市長江大橋的路面 
(Up&Coming '19 秋季號刊載)



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