專利名稱：一種復(fù)雜道路的建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建模方法，更確切地說，本發(fā)明涉及一種用于車輛動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算的復(fù)雜道路的建模方法。
背景技術(shù)：
過去的幾年里，中國汽車工業(yè)獲得了巨大的發(fā)展。由于汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，以及汽車的保有量的持續(xù)增加，迫使汽車企業(yè)必須縮短車輛的研發(fā)周期，降低研發(fā)成本，將更多的研發(fā)工作借助于計(jì)算機(jī)來完成；此外，由于人們對(duì)車輛性能和安全性的要求不斷提高，有關(guān)汽車智能駕駛和主動(dòng)安全控制的研究逐漸成為一個(gè)熱門研究方向，而這方面的實(shí)車實(shí)驗(yàn)往往帶有一定的危險(xiǎn)性(如車輛爆胎實(shí)驗(yàn))，甚至根本無法作實(shí)車實(shí)驗(yàn)，這使得計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)顯得尤為重要。在各種車輛計(jì)算機(jī)仿真試驗(yàn)中，都需要對(duì)車輛所處的交通環(huán)境進(jìn)行建模與仿真，而道路的建模又是交通環(huán)境中最為重要的一項(xiàng)，道路建模的正確與否直 接影響著車輛仿真實(shí)驗(yàn)的有效性。但是，目前對(duì)道路的研究十分有限，多數(shù)車輛動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)中對(duì)道路的建模都很簡(jiǎn)單，真實(shí)性和通用性都很差。在這種研究背景之下，對(duì)復(fù)雜形狀和不同等級(jí)的道路進(jìn)行建模變得越來越重要。本發(fā)明就是提出來一種建立復(fù)雜道路模型的方法，基于該方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程，就可以為各種車輛動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)提供道路數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在對(duì)道路的建模都很簡(jiǎn)單、真實(shí)性和通用性都很差的問題，提供了一種復(fù)雜道路的建模方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的一種復(fù)雜道路的建模方法的步驟如下I.定義基本道路模型元件庫(I)確定道路屬性a.定義大地坐標(biāo)系X軸代表道路的縱向，y軸代表道路的側(cè)向，z軸代表道路的垂向；將道路上的坐標(biāo)點(diǎn)定義在建立的大地坐標(biāo)系上，坐標(biāo)系的原點(diǎn)就是道路的起點(diǎn)，在原點(diǎn)處道路在水平方向和垂直方向都與X軸相切；b.水平方向?qū)傩缘缆分行木€末端點(diǎn)的X軸、y軸坐標(biāo)(X，y),道路中心線末端切線方向與X軸正方向的夾角c.垂直方向?qū)傩缘缆分行木€末端點(diǎn)的垂直高度z，道路表面的質(zhì)量系數(shù)為O至7，代表不同等級(jí)的道路；(2)確定道路路形按照水平方向與垂直方向可以分成以下幾種
a.水平方向直線道路、圓曲線道路、回旋線道路；b.垂直方向平坦道路、坡路即上坡路與下坡路、豎曲線道路即凸曲線路與凹曲線路；(3)設(shè)置道路路形參數(shù)道路實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，要考慮很多因素，一般對(duì)于不同的設(shè)計(jì)車速對(duì)應(yīng)的道路基本參數(shù)都是不同的，所述的一種復(fù)雜道路的建模方法中的所有基本道路模型元件設(shè)計(jì)參數(shù)全部參考我國《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范2006》；(4)確定回旋線道路；(5)確定豎曲線道路； (6)定義道路不平度等級(jí)；2.建立基本道路模型元件庫；3.設(shè)計(jì)道路連接方法；4.提取基本道路元件生成復(fù)雜道路。技術(shù)方案中所述的確定回旋線道路的步驟如下I)初始化參數(shù)設(shè)置a.前后道路曲線的半徑，直線道路半徑為無窮大，計(jì)算機(jī)編程時(shí)可設(shè)置為一個(gè)足夠大的常數(shù)，如100000000 ；b.轉(zhuǎn)彎方向；c.回旋線被分割的段數(shù)，該段數(shù)視回旋線長度、前后道路曲率變化范圍和仿真精度要求而定；2)參數(shù)設(shè)置是否正確，是，進(jìn)入下一步驟3);否，回到初始化參數(shù)設(shè)置；3)生成回旋線道路確定回旋線道路的基本原理由如下推導(dǎo)公式表示
權(quán)利要求
1.一種復(fù)雜道路的建模方法，其特征在于，所述的一種復(fù)雜道路的建模方法的步驟如下 1)定義基本道路模型元件庫 (1)確定道路屬性 a.定義大地坐標(biāo)系 X軸代表道路的縱向，y軸代表道路的側(cè)向，z軸代表道路的垂向；將道路上的坐標(biāo)點(diǎn)定義在建立的大地坐標(biāo)系上，坐標(biāo)系的原點(diǎn)就是道路的起點(diǎn)，在原點(diǎn)處道路在水平方向和垂直方向都與X軸相切； b.水平方向?qū)傩? 道路中心線末端點(diǎn)的X軸、y軸坐標(biāo)(X，y),道路中心線末端切線方向與X軸正方向的夾角I ; c.垂直方向?qū)傩? 道路中心線末端點(diǎn)的垂直高度Z，道路表面的質(zhì)量系數(shù)為O至7，代表不同等級(jí)的道路； (2)確定道路路形 按照水平方向與垂直方向可以分成以下幾種 a.水平方向直線道路、圓曲線道路、回旋線道路； b.垂直方向平坦道路、坡路即上坡路與下坡路、豎曲線道路即凸曲線路與凹曲線路； (3)設(shè)置道路路形參數(shù) 道路實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，要考慮很多因素，一般對(duì)于不同的設(shè)計(jì)車速對(duì)應(yīng)的道路基本參數(shù)都是不同的，所述的一種復(fù)雜道路的建模方法中的所有基本道路模型元件設(shè)計(jì)參數(shù)全部參考我國《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范2006》； (4)確定回旋線道路； (5)確定豎曲線道路； (6)定義道路不平度等級(jí)； 2)建立基本道路模型元件庫； 3)設(shè)計(jì)道路連接方法； 4)提取基本道路兀件生成復(fù)雜道路。
2.按照權(quán)利要求I所述的一種復(fù)雜道路的建模方法，其特征在于，所述的確定回旋線道路的步驟如下 1)初始化參數(shù)設(shè)置 a.前后道路曲線的半徑，直線道路半徑為無窮大，計(jì)算機(jī)編程時(shí)可設(shè)置為一個(gè)足夠大的常數(shù)，如100000000 ； b.轉(zhuǎn)彎方向； c.回旋線被分割的段數(shù)，該段數(shù)視回旋線長度、前后道路曲率變化范圍和仿真精度要求而定； 2)參數(shù)設(shè)置是否正確，是，進(jìn)入下一步驟3);否，回到初始化參數(shù)設(shè)置； 3)生成回旋線道路 確定回旋線道路的基本原理由如下推導(dǎo)公式表示
3.按照權(quán)利要求I所述的一種復(fù)雜道路的建模方法，其特征在于，所述的確定豎曲線道路的步驟如下 1)初始化參數(shù)設(shè)置 a.豎曲線前后道路的坡度； b.豎曲線長度； c.豎曲線半徑和豎曲線被分割的段數(shù)，分割的段數(shù)可以視豎曲線的長度、半徑和實(shí)際仿真精度而定； 2)參數(shù)設(shè)置是否正確，是，進(jìn)入下一步驟3);否，回到初始化參數(shù)設(shè)置； 3)生成豎曲線道路 確定豎曲線道路的基本原理由如下推導(dǎo)公式表示
4.按照權(quán)利要求I所述的一種復(fù)雜道路的建模方法，其特征在于，所述的設(shè)計(jì)道路連接方法的步驟如下 O從基本道路模型元件庫中選取第一段道路的信息1，加載第一段道路的信息I到流程中； 2)讀取第一段道路的信息I中的道路路形和屬性信息； 3)從基本道路模型元件庫中選取第二段道路的信息2，加載第二段道路的信息2到流程中； 4)讀取第二段道路的信息2中的道路路形和屬性信息； 5)判斷第一段道路的信息I與第二段道路的信息2是否正確，如果正確則進(jìn)入下一步驟，若不正確，則回到流程的第I)步驟，重新加載道路的信息； 6)按照用戶需求，進(jìn)行用戶自定義設(shè)置，如道路等級(jí)設(shè)置；7)運(yùn)行道路連接流程，將加載的第一段道路的信息I與第二段道路的信息2連接為新一段道路； 道路連接流程的主要原理是將第一條道路末端的坐標(biāo)(包括X，Y，Z坐標(biāo)、水平方向末端切線與X軸的夾角、垂直方向上道路末端高度)作為第二條道路的起點(diǎn)，將第二條道路的各項(xiàng)屬性作整體平移，進(jìn)而推算出第二條道路末端的坐標(biāo)，連接后第二條道路末端坐標(biāo)表達(dá)采用公式
5.按照權(quán)利要求I所述的一種復(fù)雜道路的建模方法，其特征在于，所述的提取基本道路元件生成復(fù)雜道路是指 在基本道路模型元件庫與道路連接方法建立和設(shè)計(jì)好之后，就可以根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)的需要從基本道路模型元件庫中提取相應(yīng)的基本道路模型元件，并利用設(shè)計(jì)好的道路連接方法將這些基本道路元件按照順序連接成一條完整的復(fù)雜道路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)雜道路的建模方法，其步驟如下1.定義基本道路模型元件庫(1)確定道路屬性；(2)確定道路路形按照水平方向與垂直方向分成以下幾種直線道路、圓曲線道路、回旋線道路、平坦道路、坡路即上坡路及下坡路與豎曲線道路即凸曲線路及凹曲線路；(3)設(shè)置道路路形參數(shù)道路實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，要考慮很多因素，一般對(duì)于不同的設(shè)計(jì)車速對(duì)應(yīng)的道路基本參數(shù)都是不同的，所以方法中的所有基本道路模型元件設(shè)計(jì)參數(shù)全部參考我國《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范2006》；(4)確定回旋線道路;(5)確定豎曲線道路;(6)定義道路不平度等級(jí);2.建立基本道路模型元件庫；3.設(shè)計(jì)道路連接方法；4.提取基本道路元件生成復(fù)雜道路。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102831261SQ20121026839
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者陳虹, 武志杰, 郭洪艷, 王菲, 王強(qiáng), 于海洋 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)