一种基于数字孪生技术的道路仿真数据自动生成系统及其应用

技术领域

本发明属于道路仿真技术领域，具体涉及一种基于数字孪生技术的道路仿真数据自动生成系统及其应用。

背景技术

数字孪生交通(也称作平行交通或虚拟交通)是将实时采集的交通数据纳入到建立的交通模型体系中，实现对交通体系的虚拟数字映射，通过大数据分析、人工智能AI和交通仿真技术生成交通优化方案和对方案进行评价。数字孪生交通是智慧(智能)交通的一部分。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程。

现有的数字孪生交通在使用时对道路进行优化仿真时不能实现高仿真度、高精度多物理场实时仿真建模，通过对交通模型的模拟分析对交通进行优化，在长期使用时不能配合数字孪生技术的道路仿真数据结果更接近于实际工况的问题，为此我们提出一种基于数字孪生技术的道路仿真数据自动生成系统及其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数字孪生技术的道路仿真数据自动生成系统及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生技术的道路仿真数据自动生成系统，包括模型搭建、数字孪生和道路仿真模拟，所述模型搭建为根据现实位置对需建设的道路进行模型搭建，所述数字孪生为对采集的道路数据进行采集，根据采集的数据生成道路模型，所述道路仿真模拟根据道路的仿真模型进行模拟建设，并对模拟建设完成的道路进行模拟使用，所述模型搭建包括道路测量、数据组织、数据过滤和数据融合，所述数字孪生包括道路模型定位、虚拟道路模拟和道路仿真分析，所述道路仿真模拟包括虚拟仿真运行和模型运行监测，所述虚拟仿真运行为对道路建设进行仿真，从而对道路建设中遇到的问题能够及时发现，并对建设好的道路模型进行通车运行，所述道路仿真模拟还包括控制仿真，所述控制仿真用于各种道路建设设备模型的控制和道路使用各种汽车行驶控制。

优选的，所述模型搭建通过道路测量对需要建设道路的位置进行实地测量，然后对测量数据进行组织过滤和融合，从而生成实地建设位置的地形模型。

优选的，所述道路测量用的设备包括经纬仪、水准仪、平板仪、电磁波测距仪、全站仪、陀螺经纬仪、激光测量仪器、液体静力水准仪、摄影经纬仪以及立体坐标量测仪等地形测量装置。

优选的，所述通过道路模型定位对从数据库提取处的道路模型进行定位安装，且安装时根据虚拟道路模拟和道路仿真分析对虚拟的模型进行模拟建设，然后根据模拟把道路模型安装在地形模型上。

优选的，所述数据库包括各地道路建设的模型图等，通过虚拟道路模拟根据模型搭建测量的地形模型上的形状对道路通过的路线进行模拟，并配合道路仿真分析选取数据库内适用的道路模型进行搭建。

优选的，所述道路仿真模拟在虚拟仿真运行中通过模型运行监测对过程进行监测，并对监测数据反馈给数字孪生，通过数字孪生对监测中的问题进行优化处理。

优选的，所述道路仿真模拟通过模型运行监测对道路运行可能产生的问题进行预演，根据预演对道路实际运行中对道路的需求进行反馈。

优选的，所述模型运行监测可以结合预设的性能自适应模型以及数字孪生的数据，对道路的各部件和整体进行性能监测。

优选的，所述道路仿真模拟还生成数字孪生的道路建设过程中和汽车在道路上行驶的仿真数据。

一种基于数字孪生技术的道路仿真数据自动生成系统的应用，包括各种地形中道路建设和运行模拟，比如平原地形、丘陵地形、高原地形、沙漠地形、海岸地形等上建设和运行模拟。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过根据道路物理实体构建相应的数字孪生模型，构建出可精确模拟道路物理实体的孪生体，能实现对道路各个方面的数据挖掘与拓展，通过道路仿真模拟负责对道路进行离线虚拟，对整条道路配置以及使用过程进行监测，并可根据仿真结果对道路进行优化模拟。

2.通过数字孪生系统实现对道路模拟数据管理以及对数字孪生体系统的可视化管理，从而能够实现道路专业设备的全域立体感知，有利于为道路优化建设以及为数字孪生技术在道路建设应用中提供参考。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于数字孪生技术的道路仿真数据自动生成系统，其特征在于：包括模型搭建、数字孪生和道路仿真模拟，所述模型搭建为根据现实位置对需建设的道路进行模型搭建，所述数字孪生为对采集的道路数据进行采集，根据采集的数据生成道路模型，所述道路仿真模拟根据道路的仿真模型进行模拟建设，并对模拟建设完成的道路进行模拟使用；所述模型搭建包括道路测量、数据组织、数据过滤和数据融合，通过道路测量对需要建设道路的位置进行实地测量，然后对测量数据进行组织过滤和融合，从而生成实地建设位置的地形模型；所述道路测量用的设备包括经纬仪、水准仪、平板仪、电磁波测距仪、全站仪、陀螺经纬仪、激光测量仪器、液体静力水准仪、摄影经纬仪以及立体坐标量测仪等地形测量装置，所述道路仿真模拟还包括控制仿真，所述控制仿真用于各种道路建设设备模型的控制和道路使用各种汽车行驶控制，并生成数字孪生的道路建设过程中和汽车在道路上行驶的仿真数据。

进一步地，所述道路仿真模拟包括虚拟仿真运行和模型运行监测，所述虚拟仿真运行为对道路建设进行仿真，从而对道路建设中遇到的问题能够及时发现，并对建设好的道路模型进行通车运行，在虚拟仿真运行中通过模型运行监测对过程进行监测，并对监测数据反馈给数字孪生，通过数字孪生对监测中的问题进行优化处理；所述道路仿真模拟通过模型运行监测对道路运行可能产生的问题进行预演，根据预演对道路实际运行中对道路的需求进行反馈；所述模型运行监测可以结合预设的性能自适应模型以及数字孪生的数据，对道路的各部件和整体进行性能监测，所述数字孪生包括道路模型定位、虚拟道路模拟和道路仿真分析，通过道路模型定位对从数据库提取处的道路模型进行定位安装，且安装时根据虚拟道路模拟和道路仿真分析对虚拟的模型进行模拟建设，然后根据模拟把道路模型安装在地形模型上；所述数据库包括各地道路建设的模型图等，通过虚拟道路模拟根据模型搭建测量的地形模型上的形状对道路通过的路线进行模拟，并配合道路仿真分析选取数据库内适用的道路模型进行搭建。

从上述描述可知，本发明具有以下有益效果：通过根据道路物理实体构建相应的数字孪生模型，构建出可精确模拟道路物理实体的孪生体，能实现对道路各个方面的数据挖掘与拓展，通过道路仿真模拟负责对道路进行离线虚拟，对整条道路配置以及使用过程进行监测，并可根据仿真结果对道路进行优化模拟。

实施例二：

请参阅图1所示，在实施例一的基础上，本发明提供一种技术方案：一种基于数字孪生技术的道路仿真数据自动生成系统的应用，包括各种地形中道路建设和运行模拟，比如平原地形、丘陵地形、高原地形、沙漠地形、海岸地形等上建设和运行模拟。

采用上述技术方案，通过数字孪生系统实现对道路模拟数据管理以及对数字孪生体系统的可视化管理，从而能够实现道路专业设备的全域立体感知，有利于为道路优化建设以及为数字孪生技术在道路建设应用中提供参考。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。