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產品詳細介紹ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯系統1.系統方案ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺提供了基于物理的三維場景建模、基于語義的道路事件建模、基于物理光學屬性的攝像頭和激光雷達的仿真、基于物理電磁學屬性的毫米波雷達的仿真，從而實現多傳感器、多交通對象、多場景、多環境的實時閉環仿真。其主要功能如下：1)開放式交通場景編輯模塊，自定義設定道路和交通場景，可以自定義設定道路兩旁的建筑物，綠化帶等等；2)可以根據用戶需求，自定義設定道路場景上的交通流，可以自定義設定道路上來往的車輛，行人和交通指示燈；3)可以根據客戶需求，自行設定主動駕駛（或算法控制車輛）的車輛動力學參數；4)支持高精度的三維場景仿真和基于環境光的模擬；5)支持高精度的物理屬性的傳感器仿真，包括毫米波雷達的仿真、攝像頭的仿真和激光雷達的仿真；6)此外，考慮到能更加逼真地反映“人—車—路”在環仿真測試，該平臺還提供了開放的接口，可以與實物傳感器、VR設備、控制器、各類測試數據進行無縫的聯入，從而更好的滿足不同級別、不同目標的測試仿真要求。2.系統構成下面分別介紹本平臺各模塊的構成。2.1.自定義道路環境ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺提供了一套自定義道路場景的設計工具，具備直道、彎道、曲線等設計能力，支持道路寬度、長度、半徑、方向、車道數量、車道方向、車道限速、車道類型等的編輯。同時，該設計工具支持高架等不同高度道路以及不同坡度傾角、道路交叉口、匝道、并道等的定義。還支持車道線的自定義化建模，包括單線、雙線、實線、虛線、車道線紋理、顏色等一系列車道線類型。同時，軟件集成豐富的環境模型庫，如樹木、建筑物、交通標識、路燈、電線桿、綠化帶、動物，施工路段障礙物和設施、交通行人等對象模型，可根據用戶需求對道路場景進行快速建模。除了自定義場景外，ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺還支持導入OpenStreetMap等3D高精地圖，自動生成與地圖匹配的道路模型。2.2.自定義交通場景ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺還提供了快捷的基于語義的道路交通流設計，包括車道行駛規則、車輛及行人行為、交通指示牌行為，以及某一時刻各交通對象交通行為的精確數據輸出。此外，交通對象的行為也可以人為定義，包含如車輛駕駛行為、突然變道、突然加速、行人亂闖紅燈和人行道等一系列場景的仿真，同時軟件內部車輛和行人之間可自定義交互與否，即可仿真自動避讓行人和忽視行人發生碰撞等行為。軟件內嵌腳本語言定義，同時也支持如Python，C++等語言的接口控制來定義交通行為。如下圖所示，為通過語義級的腳本語言來定義車輛和行人等交通對象的行為。2.3.構建車輛動力學模型除了上述的道路場景以及交通流的搭建能力之外，ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺同樣提供了基于總成特性的車輛動力學模型，并提供了以下性能參數的配置：?? 底盤參數，如長寬高、軸間距、重量等；?? 性能參數，如最大時速、引擎轉速等；?? 轉向參數；?? 輪轂參數；?? ……同時，軟件還提供了各類特性參數的預定義實驗數據，方便用戶對所定義車輛的特性進行快速的測試驗證。相關的實驗數據有：?? 加速特性實驗數據；?? 剎車特性實驗數據；?? 轉彎特性實驗數據；?? 方向盤特性實驗數據；?? 側風實驗數據；?? 障礙物和轉彎實驗數據；?? ……ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺還支持外部車輛動力學模型的導入和集成，如CarSim車輛動力學模型，以及用戶自研的車輛動力學模型。2.4.基于物理真實的三維場景建模在無人車輛的物理仿真中，除了前述關于道路場景，交通流以及車輛動力學模型的建模能力外，ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺的最大特點和優勢在于提供基于物理真實的三維場景建模和ray-tracing的圖形算法。使得上述的場景的構建與物理真實達到一個高匹配度，以此對無人車中傳感器的感知和后期控制算法的驗證提供了很好的準確性和真實性，以減少場景搭建的缺陷所帶來的傳感器和感知算法的決策錯誤。在整個基于物理真實的建模平臺搭建中，ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺會通過對以下物理真實參數的定義和基于ray-tracing的圖形算法來保證仿真的準確性和真實性：?? 環境光源的定義，包括：?? 天空的照度值；?? 基于經緯度的太陽光的照度和位置定義；?? 環境場景中各種點光源以及面光源的定義（光譜+IES+XMP）；?? 車輛照明系統的光源定義（光譜+IES+XMP）；?? 環境場景中包括道路，建筑，車身等一系列材料表面光學屬性的定義。其中各個光源的定義通過導入相關定義文件如前述所講，材料表面光學屬性通過ANSYS開發的一套OMS材料物理光學屬性BRDF測量儀硬件設備，對用戶所需仿真的場景材料庫進行探測，并將探測所得材料表面光學屬性BSDF函數附在前述場景建模的所屬材質表面，從而在ray-tracing的圖形算法下仿真得到一整套完整的考慮外部環境光以及物體表面光學屬性的物理真實的三維場景建模。同時ANSYS駕駛模擬與交通場景編輯平臺還提供豐富的材料庫供客戶場景建模使用。2.6.實時閉環仿真系統如前述通過對環境、場景、交通流的建模構造出無人車輛的運行場景和軌跡，同時耦合如攝像頭、激光雷達和毫米波雷達的感知系統的仿真，通過開放的API接口，可以方便的進行外部自動駕駛算法的集成。從而形成實時閉環的駕駛系統仿真。2.7.基于物理的智能頭燈照明仿真系統隨著智能駕駛輔助系統（ADAS）的逐漸普及和行業發展，車輛智能化頭燈照明系統也逐漸成為當前行業的發展趨勢和應用熱點。ANSYS自動駕駛仿真平臺Headlamp模塊通過ANSYS特有的物理級仿真引擎，為客戶提供真實的車輛頭燈路面光型分布測試和動態駕駛與智能頭燈仿真測試。除了前述在三維環境建模中通過ANSYS OMS設備進行材料表面光學屬性的采集與賦值外，為了保證接近真實的物理仿真光型，Headlamp模塊同樣對光源進行仿真模擬，包括車燈光源，自然光光源，路燈光源等。定義方式包含如：?? 光源光強分布IES文件；?? 光源光譜spectrum文件；?? 光源強度等；分別為不同光源的光譜分布和車燈光源的IES定義文件。基于環境和光源的物理仿真，可以實現車輛前照燈遠光，近光，側燈的切換以及光強的實時切換控制，同時豐富的光度學分析工具，包含色度學，光度學，等照度線，等照度區域等信息便于分析光分布情況。支持的25米目標墻光分布信息用于分析驗證頭燈光分布是否符合標準。除了靜態光型分布驗證，ANSYS Headlamp開放的如C++，SCADE，Simulink的光型數據接口支持客戶自定義化的智能頭燈開發與驗證，同時豐富的動態駕駛模擬和場景仿真也可以幫助客戶實現實時的動態駕駛頭燈驗證，如AFS，ADB，矩陣頭燈，像素頭燈等智慧頭燈的仿真與測試驗證，基于IIHS動態頭燈測試標準的夜間測試驗證。

成果簡介：近年來我國突發了很多重大自然災害及安全事故，在公共安全的預警及救援方面仍存在科技能力不足的現實問題。安全預警系統是人們獲悉災害的重要有效途徑，一個功能強大的預警系統能夠給人們帶來寶貴的應急準備時間，盡可能的減少人們的生命財產損失，設計部署可靠而便利的安全預警系統具有重要的社會和經濟意義。本項目對現有物聯網應用進行了擴展,首次提出“智音物聯網”的概念并設計了應用于公共安全領域的預警和求救系統。智音物聯網具有更加方便自然的信息交互接口，通過語音更有效地將物聯網信息傳遞給人。本項目對傳統預警系

黑龍江交通職業技術學院是省教育廳直屬的一所公辦高等職業院校。學院始建于1946年，2014年成為黑龍江省首批優秀骨干高等職業院校，2017年成為黑龍江省高水平高職院校立項建設單位。 學院鐵道專業特色鮮明，是黑龍江省唯一一所鐵路運營類高職學院，也是我國鐵道類專業最齊全的高職院校之一，鐵道專業綜合辦學實力、鐵路專業人才培養規模在全國同類高職院校中位居前列。辦學70多年來共培養了5萬多名畢業生，為我國鐵路事業發展輸送了大量專門人才。 學院辦學規模較大，在哈爾濱市和齊齊哈爾市分別設有3個校區。現開設17個專業，其中鐵道機車、鐵道車輛、鐵道供電技術、鐵道交通運營管理專業列為黑龍江省高水平建設專業。現有普通高職在校學生10468名。同時，與北京交通大學聯合舉辦遠程教學，成為北京交通大學現代遠程教育教學中心，現有網絡專科、本科學歷教育學生5000余名。 學院師資力量雄厚，現有專職教師422名，其中教授、副教授136名、具有碩士以上學位教師比例占38%，全國軌道交通職業教育名師3名、省級教學名師3名。 學院實訓基地完備，共建有105個校內實訓基地、實訓室，其中鐵道綜合演練場、電氣化鐵道演練場、有鐵道機車模擬駕駛、列車運行自動控制、鐵道信號設備檢修、鐵道工程等校內實訓基地在全國鐵道類高職院校中處于先進地位。學院加強與全國各鐵路局等企業合作，共建有89個校外實訓基地，能夠滿足學生實習實訓需求。 學院深化校企合作，積極探索產教融合、協同育人模式，80%左右的學生實行訂單培養、學徒制培養。學院實行準軍事化管理，強化德技雙修，畢業生以應用能力強、綜合素質高而贏得用人單位好評。近年來畢業生就業率一直保持在95%以上，其中75%以上面向鐵路等國有大型企業就業，涌現出了一批杰出畢業生，有62名畢業生榮獲“火車頭獎章”或鐵路局先進個人。 學院堅持“立足龍江、服務鐵路、輻射全國”的辦學定位，致力于培養高素質技術技能人才，開放辦學，改革創新，特色強校，努力把學院建成國內一流、國際有影響的高職院校。

重慶軌道交通從單線運營向線網運營轉型，其規模和復雜性提升的同時，也 對軌道交通的網絡化管理和運營提出挑戰。兩路口、牛角沱、大坪等軌道交通站 點經常出現客流過度飽和狀態，尤其是工作日早、晩高峰時段、大客流事件和突 發事件情況下。由于缺乏軌道交通路網內詳實的客流分布特征和精準的客流預測 手段，運力配置方案、客運組織方案、地鐵站內緊急突發事件的預警及疏散方案 也難以有效制定，致使乘客滯留、造成安全隱患。無論是從軌道交通運營安全角度，還是社會經濟效益角度，以軌道交通客流 大數據為基礎，依托公共交通大數據平臺，分析客流分布特征，實現短期客流精 準預測，為運力配置、客運組織、突發事件預警及疏散提供有效保障，指導運營 優化，提高運輸效率，控制運營成本，已成為全面提升重慶市軌道交通運營水平 亟待解決的重點、難點問題。

重慶軌道交通從單線運營向線網運營轉型，其規模和復雜性提升的同時，也 對軌道交通的網絡化管理和運營提出挑戰。兩路口、牛角沱、大坪等軌道交通站 點經常出現客流過度飽和狀態，尤其是工作日早、晩高峰時段、大客流事件和突 發事件情況下。由于缺乏軌道交通路網內詳實的客流分布特征和精準的客流預測 手段，運力配置方案、客運組織方案、地鐵站內緊急突發事件的預警及疏散方案 也難以有效制定，致使乘客滯留、造成安全隱患。 無論是從軌道交通運營安全角度，還是社會經濟效益角度，以軌道交通客流大數據為基礎，依托公共交通大數據平臺，分析客流分布特征，實現短期客流精 準預測，為運力配置、客運組織、突發事件預警及疏散提供有效保障，指導運營 優化，提高運輸效率，控制運營成本，已成為全面提升重慶市軌道交通運營水平 亟待解決的重點、難點問題。 本成果以歷史客流數據分析研究為起點，通過軌道交通客流預測，為軌道交通運營優化提供科學依據，以提高軌道交通服務質量，方便市民出行，為重慶市新發展需要創造更大經濟效益和社會效益。

成果與項目的背景及主要用途：智能交通在國民經濟可持續發展中的作用已 不言而喻。在車輛牌照中嵌入射頻識別卡（Radio Frequency Identification，RFID）， 結合由所有路口和主要路段地下鋪設的讀卡器、手持終端、監控中心構成車輛交 通監控系統，可以實現一個城市（地區）的完整、嚴密的交通管理，大幅度提高 道路交通的效率，并具有以下有突出的效果：（1）統計該路口的交通流量及其時間、車型分布，為正確引導和調度車輛 行駛、道路改造提供依據。 （2）追蹤被盜車輛和特定車輛。 （3）跟蹤肇事逃逸車輛。 （4）跟蹤報廢車輛和逃避規費的車輛。 （5）跟蹤套牌、偽造（RFID）車牌車輛。 （6）配合車輛傳感器、攝像頭和專用 PDA，可以準確甄別無合法 RFID 車牌 的車輛。 （7）對在路口的車輛交通違章可以實現自動判斷、自動記錄和自動通知相 關人員等功能。 （8）統計車輛運行的種類、時刻與時間等，為社會發展提供寶貴的基本數 據。 （9）為各種智能交通子系統提供基礎條件。如在此系統的基礎上可以建立： （一）城市道路交通控制與管理系統及其子系統：(a)靜態交通管理及停車誘 導系統；(b)城市道路停車收費管理系統；(c)公共交通自動監控及通信調度系統； (d)城市交通一卡通智能支付、結算系統。 （二）城市交通綜合管理系統 （三）城市對外交通綜合管理系統及其子系統：(a)不停車收費系統；(b)出 入口交通信息采集系統。 技術原理與工藝流程簡介：系統構成如圖所示。技術水平及專利與獲獎情況：該機采用了當今最先進的 RFID(射頻識別卡)、 微處理器技術和網絡技術。已申請國家發明專利：基于射頻識別的車輛交通監控天津大學科技成果選編 89 系統（專利申請號：200510013229.X）。并正在申請國際專利。 應用前景分析及效益預測：基于 RFID 的車輛交通管理系統具有原始創新性， 該系統可望解決車輛交通中多數的管理問題，而且易于實施和低成本，具有重大 的社會效益和經濟效益。 應用領域： 車輛交通管理。 技術轉化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規模）：生產不 需特殊條件，但投資需要千萬元以上。 合作方式及條件：專利許可（費用＝實施地車輛總數×5 元×年數）。 8 無源 RFID 定位系統 9 海洋物聯網技術

(1)道路交通安全規劃 針對城市交通帶來的安全問題，從問題的分析入手，在事故預防、事故處理、事故服務等多角度提出城市交通安全的規劃。技術流程如下圖所示。道路交通安全規劃一般包括交通安全調查與分析、交通安全現狀分析、交通安全發展趨 勢分析、道路交通安全設施系統規劃、交通安全管理規劃、交通安全保障規劃、交通安全規 劃的實施與滾動發展等。(2)道路交通安全審計清華大學承擔的道路交通安全審計項目經過一年的調研與研究分析，提出了相應的項目 成果。1)我國城市道路交通安全評估(審計)指南? 對城市道路交通安全評估的定義、目的、指南適用范圍、評估周期與時間、評估內 容要求進行規定與說明。? 提出了道路交通安全評估8大基本步驟，并對每個步驟需要評估的內容進行詳細的 分析與規定。? 對道路交通安全評估中的關鍵技術進行了研究。第一，提出了道路交通安全風險圖 的繪制方法與目的;第二，將道路交通安全評估等級劃分為 2 大類共 6 個等級。? 提出了道路交通安全審計表單。對城市現有道路從道路網絡與功能、交通工程設施、 交叉口渠化和信號配時、路段橫斷面構成、轉彎半徑、照明等道路工程狀況、道路使用者的 交通行為特性(尤其是行人、自行車利用者等)、道路兩側的土地利用與交通環境等進行道路 交通安全評估工作。安全評估通常采用評估單進行操作記錄和分析，分評估主表單和分表單。2)我國城市道路交通安全評估工作機制 對國家層面的領導工作機制、城市層面評估組織工作流程提出了相關的建議。 3)盤錦、錦州、遼陽三城市道路交通安全評估 項目目標在于論證評估路網的使用效益及應用潛力，發現盤錦市的交通安全隱患，對交通安全狀況的改善和安全管理提出建議及實施方案，從而減少盤錦市交通事故的發生數量，提高交通安全水平。 三城市交通安全審計將整體性和具體性、科學性和可實施性進行雙重結合，從宏觀和微觀、策略和措施兩個層面給出了改善交通安全狀況的建議和具體方案。 方案最終以文檔和圖集兩種形式展現。針對問題的方案內容包括道路基礎設施完善，公 交優先措施保障，標志標線、護欄、交通安全島等交通工程設施完善，智能交通管理系統建 設，交通管理措施強化，人行過街設施、人行道系統完善等多方面內容;方案的實施對象涉及三條道路的每條路段和每個路口。 該項目以基礎設施為切入點，綜合考慮了影響交通安全的人、車的行為因素，并以提高交通參與者交通安全意識和交通文明素質為制定方案的目標之一，切實達到了提高盤錦市交 通安全水平和市民素質的目的。

（1）南方山區特殊土公路路基處治關鍵技術：用于處治南方山區公路建設中遇到的典型特殊土類（軟土、巖溶、紅砂巖等），確保工程安全的前提下產生了較大的社會經濟效益，獲國家科技進步二等獎；（2）高速公路軟土路基處理技術：提出了雙向增強復合地基這一新型地基處理方法，對其處治技術、加固機理、試驗研究及計算理論等進行了深入研究，成功應用于湖南省臨長高速公路沿線軟基處治；（3）高速公路巖溶與采空區路、橋基礎設計施工與質量控制方法：提出了經濟可行的巖溶區路橋基礎處治技術，并成功應用于湖南省潭邵高速公路沿線的巖溶處治；（4）高速公路紅砂巖路堤修筑技術：成功解決了紅砂巖路基填筑機理及施工工藝問題，在湘耒高速等高速公路實現了紅砂巖路用，節省工程投資4.7億元，該工程獲評“國家環境保護百佳工程”；（5）高填石路堤施工與質量控制技術，應用于廣西寨任高速建設，獲廣西優質工程獎。