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 |
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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。
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呂能超副教授和學生們的合照 |
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