用于交通信号控制仿真实验的装置、方法及存储介质

技术领域

本披露一般涉及教学器具领域。更具体地，本披露涉及一种用于交通信号控制仿真实验的装置、方法及计算机可读存储介质。

背景技术

随着计算机技术的发展，自动化控制在各行各业内的应用程度得以不断提升。编程技能能够帮助人们更好地使用各种软件和工具来完成各种任务，从而提升效率，因此，编程教育越来越受到关注，编程能力也成为了一项人们关注的技能提升的可选项。

传统的编程教学过程通常需要学习者针对某一指定题目完成代码编写，之后验证学习者编写的代码能否正常运行、能否满足需求以及对系统的适配度如何，以此检测代码是否合格。通过以上所描述的编写-验证的多次训练，学习者的编程能力得到提升。

然而，目前常见的代码检测是通过软件代码测试工具来完成的。由于该工具是通过虚拟模拟代码运行来发现代码存在的漏洞和问题，与题目规定场景的贴合度有限，因此无法很好地反映编写的代码在场景使用需求上的表现，检测结果的可靠性不佳。为了解决上述问题，直接将编写的代码放入实际场景进行试错，其试错代价较高，例如：交通信号控制和车辆控制等题目规定场景。

有鉴于此，亟需提供一种交通信号控制仿真实验方案，以便为编程教学提供一套可靠、有效、智能的教学器具，并且能够降低代码试错的代价。

发明内容

为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露在多个方面中提出了交通信号控制仿真实验方案。

在第一方面中，本披露提供一种用于交通信号控制仿真实验的装置包括：车辆模型；传送带组件，其包括垂直设置的两条传送带，用于传送车辆模型以模拟车辆行驶；驱动电机，其与传送带组件连接，用于驱动传送带；以及中控组件，其与驱动电机连接，用于烧录仿真实验程序代码，并配置成：运行仿真实验程序代码以控制驱动电机驱动传送带；采集传送时的车辆行驶信息；解析车辆行驶信息以判断车辆模型是否存在碰撞风险；以及响应于存在碰撞风险，关闭驱动电机并提示仿真实验程序代码存在错误。

在一些实施例中，其中车辆行驶信息包括：两条传送带的传送带驱动指令；在解析车辆行驶信息以判断车辆模型是否存在碰撞风险中，中控组件配置成：判断两条传送带的传送带驱动指令是否同时指示传送带启动，若是，则确定车辆模型存在碰撞风险。

在一些实施例中，其中车辆模型上设置有测距传感器，其与中控组件通信连接，用于识别各车辆模型之间的距离，并将其发送至中控组件。

在一些实施例中，其中车辆行驶信息包括测距传感器采集的车距数据；在解析车辆行驶信息以判断车辆模型是否存在碰撞风险中，中控组件配置成：判断车距数据是否位于安全车距范围内，若否，则确定车辆模型存在碰撞风险。

在一些实施例中，该装置还包括：交通信号灯模型，其设置在两条传送带的交界处，且存在两个交通信号灯分别朝向两条传送带。

在一些实施例中，其中中控组件包括：单片机，其分别连接交通信号灯模型和驱动电机，用于烧录仿真实验程序代码以控制交通信号灯模型和驱动电机；以及工作站，其与单片机连接，并配置成：运行仿真实验程序代码以向单片机发出信号灯控制指令和传送带驱动指令，其中，信号灯控制指令与传送带驱动指令一一对应，使得指示信号灯变绿的信号灯控制指令与指示传送带启动的传送带驱动指令同步发出。

在第二方面中，本披露提供一种交通信号控制仿真方法包括：判断仿真实验程序代码是否烧录完毕；响应于烧录完毕，运行仿真实验程序代码以获取车辆行驶信息；根据车辆行驶信息判断是否存在碰撞风险；以及响应于存在碰撞风险，发出急停指令以及指示代码出错的提示信息。

在一些实施例中，其中运行仿真实验程序代码以获取车辆行驶信息包括：运行仿真实验程序代码以向垂直设置的两条传送带分别发出传送带驱动指令；根据车辆行驶信息判断是否存在碰撞风险包括：判断发出的两条传送带驱动指令是否均指示传送带启动，若是，则确定存在碰撞风险。

在一些实施例中，其中运行仿真实验程序代码以获取车辆行驶信息包括：运行仿真实验程序代码以控制传送带传送车辆模型；根据车辆行驶信息判断是否存在碰撞风险包括：判断车辆模型之间的车距数据是否位于安全车距范围内，若否，则确定存在碰撞风险。

在第三方面中，本披露提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，实现如第二方面任意一项的方法。

通过如上所提供的用于交通信号控制仿真实验的装置，本披露实施例在利用该装置来实体展示代码运行效果的同时，能够通过关停传送带来避免车辆模型之间发生碰撞，从而有效保护该装置的部件，提高该装置的使用寿命。与此同时，本披露实施例的方案能够利用车辆模型之间是否产生碰撞风险来反馈代码运行是否存在错误，从而实现代码智能检测的功能。该装置作为编程教学器具能够实体化展示代码的运行效果，相较于传统的软件代码测试工具更加直观，从而更加可靠有效地提供教学辅导作用。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本披露示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本披露的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示出了本披露一些实施例的用于交通信号控制仿真实验的装置的示例性结构图；

图2示出了本披露一些实施例的交通信号控制仿真方法的示例性流程图；

图3示出了本披露另一些实施例的交通信号控制仿真方法的示例性流程图；

图4示出了本披露又一些实施例的交通信号控制仿真方法的示例性流程图；

图5示出了本披露再一些实施例的交通信号控制仿真方法的示例性流程图；

图6示出了本披露一些实施例的电子设备的示例性结构框图。

具体实施方式

下面将结合本披露实施例中的附图，对本披露实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本披露一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本披露中的实施例，本领域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，都属于本披露保护的范围。

应当理解，本披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本披露。如在本披露说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合附图来详细描述本披露的具体实施方式。

示例性应用场景

目前的代码检测通常是利用软件代码测试工具来完成的，其大致上可以分为静态测试和动态测试。其中静态测试不需要实际运行代码，而是通过检查代码的结构、语法、语义等以发现潜在错误和漏洞等。动态测试则从创建测试用例开始，通过给出输入值并通过实现可以手动或自动化过程完成的特定测试用例来验证输出是否符合预期。

然而，上述测试工具通常的使用场景是在工业生产场景下，需要具有专业经验的测试工程师来完成，对于操作者的专业度要求较高。另外，由于测试环境是虚拟测试环境，与实际的使用场景之间的贴合度有限，无法很好地反映编写的代码在场景使用需求上的表现。若将代码放入实际场景进行验证，所需的试错成本较高，尤其是对诸如交通管理和车辆控制等场景而言，试错代价难以承受。

鉴于此，传统的软件代码测试工具难以满足编程教学过程的代码验证需求。

示例性应用方案

有鉴于此，本披露实施例提供了一种交通信号控制仿真实验方案，其通过一种用于交通信号控制仿真实验的装置来实体化展示代码的运行效果，并设置有紧急制动机制，能够通过关停传送带来避免车辆模型之间发生碰撞，并以此反馈代码存在错误，从而实现代码智能检测的功能。相较于传统的软件代码测试工具，操作难度更低。相较于实际场景测试，试错成本更小。

图1示出了本披露一些实施例的用于交通信号控制仿真实验的装置100的示例性结构图。如图1所示，该装置包括：车辆模型10、传送带组件20、驱动电机30和中控组件40。

其中，车辆模型10的数量可以为多个，在使用该装置时，可以将车辆模型10放置到传送带组件20上，传送带组件20包括两条传送带，传送带传送车辆模型以模拟车辆行驶。两条传送带垂直设置，以模拟实际道路中的十字路口或T字路口。

传送带组件20与驱动电机连接30，并由驱动电机30进行驱动。在一些实施例中，如图1所示，传送带可以架设在一个载具60上，为了减少载具占用的面积，可以将驱动电机30设置在传送带的下方。在一些实施例中，载具上未架设组件的区域则可以用于容纳未使用的车辆模型或其他活动组件。

在本实施例中，中控组件40与驱动电机30连接，通过向驱动电机发出启动或关闭指令来控制传送带。中控组件用于烧录仿真实验程序代码，仿真实验程序代码的合格与否可以通过中控组件的控制效果来展示。

具体地，中控组件配置成执行图2所示的方法来反馈代码是否满足适用场景的需求，图2示出了本披露一些实施例的交通信号控制仿真方法200的示例性流程图。如图2所示，在步骤S201中，运行仿真实验程序代码以控制驱动电机驱动传送带。在本实施例中，中控组件控制驱动电机驱动传送带运行，以此模拟交通信号灯指示车辆放行。对应至实际应用场景，即为交通信号灯变绿，当前车道上的车辆可正常行驶。

在步骤S202中，采集传送时的车辆行驶信息。由于本实施例是通过传送带执行传送的动作来模拟车辆的行驶动作，因此，可以用传送带的运行状态来反映车辆行驶信息。另外，由于该装置使用时，传送带上放置着车辆模型，因此，在另一些实施例中，车辆模型的移动状态也反映了车辆行驶信息。

在步骤S203中，解析车辆行驶信息以判断车辆模型是否存在碰撞风险。在本实施例中，车辆行驶信息反映了车辆的行驶状态，进而反映了交通信号灯的状态。假设两条传送带上的车辆模型均处于停止状态，则反映了交通信号灯此时均为红灯。假设其中一条传送带上的车辆模型处于行驶状态，另一条传送带上的车辆模型处于停止状态，则反映了其中一路车道的交通信号灯变绿。假设两条传送带上的车辆模型均处于行驶状态，说明此时交叉路口的交通信号灯均为绿灯，这就会导致车辆相撞，引发交通事故，因此，此种状态可以视作交通信号控制出错，也即是说，烧录至中控组件的仿真实验程序代码不合格。

在步骤S204中，响应于存在碰撞风险，关闭驱动电机并提示仿真实验程序代码存在错误。由于本装置是实体化展示代码的运行效果，车辆模型存在相撞的可能，因此为了避免车辆模型实际碰撞造成损坏，在判断出存在碰撞风险后，中控组件会向驱动电机发出急停指令，以紧急关闭驱动电机，关停传送带。

通过上述紧急制动机制，能够保护本实施例的装置中各部件不受损，从而保障装置的使用寿命，同时，降低代码验证时的试错成本。

在前文所示的实施例中，鉴于车辆行驶信息存在不同来源，与之对应地，碰撞风险也可以根据不同条件来进行判断。

下面分别以传送带运行状态和车辆模型移动状态这两种车辆行驶信息来源为例，说明碰撞风险的判断过程。

首先以传送带运行状态这一车辆行驶信息来源为例，结合图3说明本披露提供的另一种交通信号控制仿真方法，图3示出了本披露另一些实施例的交通信号控制仿真方法300的示例性流程图。在本实施例中，车辆行驶信息包括两条传送带的传送带驱动指令。

如图3所示，在步骤S301中，运行仿真实验程序代码以控制驱动电机驱动传送带。在本实施例中，步骤S301的内容与前文实施例中的步骤S201内容一致，此处不再赘述。

在步骤S302中，采集两条传送带的传送带驱动指令。在本实施例中，中控组件可以识别仿真实验程序代码运行时输出的两条传送带的传送带驱动指令，该传送带驱动指令反映了驱动电机执行指令后，传送带的运行状态。

在步骤S303中，判断两条传送带的传送带驱动指令是否同时指示传送带启动。若是，则执行步骤S304，若否，则返回执行步骤S302。假设两条传送带的传送带驱动指令同时指示传送带启动，那么两条传送带上的车辆模型将均处于行驶状态，说明此时交叉路口的交通信号灯均为绿灯，这就会导致车辆相撞，引发交通事故，因此，此种状态可以视作交通信号控制出错，也即是说，烧录至中控组件的仿真实验程序代码不合格。

在步骤S304中，关闭驱动电机并提示仿真实验程序代码存在错误。在步骤S303确定车辆模型存在碰撞风险后，中控组件会向驱动电机发出急停指令，以紧急关闭驱动电机，关停传送带。

接下来以车辆模型移动状态这一车辆行驶信息来源为例，结合图4说明本披露提供的又一种交通信号控制仿真方法，图4示出了本披露又一些实施例的交通信号控制仿真方法400的示例性流程图。

需要说明的是，在本实施例中，车辆模型10上设置有测距传感器，其与中控组件40通信连接，用于识别各车辆模型之间的距离，并将其发送至所述中控组件。在实际应用时，测距传感器可以为激光雷达、红外测距传感器或声纳等测距部件，此处不作过多限制。测距传感器可以通过无线通信技术与中控组件进行消息收发，例如RFID、Zigbee、蓝牙、NFC、Wi-Fi、WSN或Home Plug等通信技术，此处不作过多限制。此时，车辆行驶信息包括测距传感器采集的车距数据。

返回至图4，如图所示，本实施例的交通信号控制仿真方法包括如下步骤，在步骤S401中，运行仿真实验程序代码以控制驱动电机驱动传送带。在本实施例中，步骤S401的内容与前文实施例中的步骤S201内容一致，此处不再赘述。

在步骤S402中，接收车距数据。在车辆模型移动的过程中，车辆模型上的测距传感器会测量另一路车道上车辆模型与自身的距离，并将该车距数据发送至中控组件。需要说明的是，为了便于将车距数据与车辆模型一一对应，可以提前对车辆模型进行编号，并将编号信息与车距数据一起发送给中控组件，以便其分辨车距数据对应的车辆模型。

在一些实施例中，也可以将车辆模型分为两组，两组车辆模型对应两条传送带，中控组件在识别车距数据时，仅需关注两组车辆模型之间的最小车距数据。

在步骤S403中，判断车距数据是否位于安全车距范围内。若是，则返回执行步骤S402，若否，则执行步骤S404。以车辆模型分为两组的情况为例，当两组车辆模型之间的最小车距数据位于安全车距范围内时，说明两条传送带上位于传送方向最前端的车辆模型不存在碰撞风险，否则，说明两条传送带上位于传送方向最前端的车辆模型即将相撞。

在步骤S404中，关闭驱动电机并提示仿真实验程序代码存在错误。在步骤S403确定车辆模型存在碰撞风险后，中控组件会向驱动电机发出急停指令，以紧急关闭驱动电机，关停传送带。

再返回至图1，本披露的装置用于完成仿真实验程序代码的仿真运行，仿真实验程序代码的编写目标是实现合理的交通信号控制，因此，为了令展示效果更加直观和贴合实际场景，在图1的基础上，本披露的另一些实施例增设了交通信号灯模型50，其设置在两条传送带的交界处，且存在两个交通信号灯分别朝向两条传送带。

进一步地，在一些实施例中，该交通信号灯模型50可以包括一个灯杆和两个交通信号灯，这两个交通信号灯均固定在该灯杆上并且夹角呈90°设置，使得两个交通信号灯分别朝向两条传送带。更进一步地，两个交通信号灯以并联的方式接入电路。

在另一些实施例中，该交通信号灯模型50可以包括两个交通信号灯组件，每一个交通信号灯组件包括一个灯杆一个交通信号灯，这两个交通信号灯组件可以设置在同一位置且二者朝向呈90°，或者均设置在两条传送带的交界处，但分设在其中一条传送带的两侧。更进一步地，两个交通信号灯以并联的方式接入电路。

需要说明的是，在本实施例中，交通信号灯模型的设置位置和模型形态可以根据实际情况进行调整，此处不作过多限制。

基于以上描述的用于交通信号控制仿真实验的装置，其中的中控组件不仅需要控制驱动电机，还需要控制交通信号灯模型，使其上的交通信号灯显示为不同颜色。进一步地，中控组件可以包括：单片机和工作站，其中单片机分别连接交通信号灯模型和驱动电机，用于烧录仿真实验程序代码以控制交通信号灯模型和驱动电机。

工作站则与单片机连接，并配置成：运行仿真实验程序代码以向单片机发出信号灯控制指令和传送带驱动指令。其中信号灯控制指令与传送带驱动指令一一对应，工作站在发出指示交通信号灯变绿的信号灯控制指令时，还会同步发出指示传送带启动的传送带驱动指令。与之相对地，工作站在发出指示交通信号灯变红的信号灯控制指令时，还会同步发出指示传送带停止的传送带驱动指令，以此模拟出交通信号灯指示车辆行驶的场景。

更进一步地，装置中还可以增设摄像头，用于模拟交通监控摄像头，中控组件还可以包括工控机，其用于接收摄像头信号采集图像以及打开工作站地址以将采集到的车辆行驶图像传输至工作站。

基于前文结合图1-图4描述的用于交通信号控制仿真实验的装置，本披露的一些实施例提供了如图5所示的交通信号控制仿真方法，图5示出了本披露再一些实施例的交通信号控制仿真方法500的示例性流程图。

如图5所示，在步骤S501中，烧录仿真实验程序代码。在本实施例中，仿真实验程序代码烧录至装置的中控组件中，具体地，可以烧录至中控组件的单片机。

在步骤S502中，判断仿真实验程序代码是否烧录完毕。若是，则执行步骤S503，若否，则返回执行步骤S501。在仿真实验程序代码烧录完毕后，运行该代码以验证代码是否满足代码实际使用场景的需求。

在步骤S503中，运行仿真实验程序代码以获取车辆行驶信息。在本实施例中，可以运行所述仿真实验程序代码以控制传送带传送车辆模型，此时车辆行驶信息可以根据传送带的运行状态获取。或者，在另一些实施例中，车辆行驶信息也可以根据车辆模型的移动状态获取。示例性地，车辆行驶信息可以包括传送带驱动指令和/或车辆模型上的测距传感器测量到的车距数据。

在步骤S504中，根据车辆行驶信息判断是否存在碰撞风险。若是，则执行步骤S505，若否，则返回执行步骤S503。示例性地，假设车辆行驶信息为传送带驱动指令，则步骤S504可以判断发出的两条传送带驱动指令是否均指示传送带启动，当两条传送带驱动指令均指示传送带启动，则可以确定存在碰撞风险。再示例性地，假设车辆行驶信息为车距数据，则步骤S504可以判断车辆模型之间的车距数据是否位于安全车距范围内，当车距数据未位于安全车距范围内，则可以确定存在碰撞风险。

在步骤S505中，发出急停指令以及指示代码出错的提示信息。步骤S504确定存在碰撞风险后，则可以确定烧录的仿真实验程序代码应用至实际场景中会造成车辆碰撞，引发交通事故，是不满足交通信号控制场景的需求的。也即是说，运行时会存在碰撞风险的代码是不合格的，那么此时中控组件会发出急停指令以及时关停传送带，避免车辆模型相撞导致损坏。并且还会发出指示代码出错的提示信息，以提醒代码编写者进行修改，实现代码智能检测。

为了在软硬件层面实现本披露前文结合附图所描述的方法步骤，本披露实施例还提供了如图6所示的电子设备。具体来说，图6示出了本披露一些实施例的电子设备600的示例性结构框图。

如图6所示，本披露的电子设备600可以包括处理器610和存储器620。具体地，该存储器620上存储有可执行的程序指令。当所述程序指令由所述处理器610来执行时，使得所述电子设备实现如前文结合图2-图5所述的方法步骤。

可以理解的是，为了清楚地示出本披露的方案并避免与现有技术产生混淆，图6的电子设备600仅示出了与本披露实施例有关的组成元素，而省略那些对于实施本披露实施例可能必需但属于现有技术范畴的组成元素。因此，基于本披露公开的内容，本领域普通技术人员可以清楚地理解本披露的电子设备600还可以包括与图6中所示的组成元素不同的常见组成元素。

在示例性的实施场景中，上述的处理器610可以控制电子设备600的整体操作。例如，处理器610可以通过执行存储器620中存储的程序来控制电子设备600的操作。就实现方式而言，本披露的处理器610可以是电子设备600中提供的中央处理单元(CPU)、应用处理器(Application Processor,AP)、人工智能处理器芯片(Intelligent Processing Unit,IPU)等来实现。进一步，本披露的处理器610还可以按任何适当的方式来实现。例如，处理器610可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。

就存储内容而言，存储器620可以用于存储电子设备600中处理的各种数据、指令的硬件。例如，存储器620可以存储电子设备600中的处理过的数据和待处理的数据。存储器620可存储处理器610已处理或要处理的数据集。此外，存储器620可以存储要由电子设备600驱动的应用、驱动程序等。例如：存储器620可以存储与将由处理器610执行的指令生成、消息收发的各种程序。存储器620可以是DRAM，但是本披露不限于此。就类型而言，存储器620可以包括易失性存储器或非易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、相变RAM(PRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻RAM(RRAM)、铁电RAM(FRAM)等。易失性存储器可以包括动态RAM(DRAM)、静态RAM(SRAM)、同步DRAM(SDRAM)、PRAM、MRAM、RRAM、铁电RAM(FeRAM)等。在实施例中，存储器620可以包括硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、高密度闪存(CF)、安全数字(SD)卡、微安全数字(Micro-SD)卡、迷你安全数字(Mini-SD)卡、极限数字(xD)卡、高速缓存(caches)或记忆棒中的至少一项。

综上，本说明书实施方式提供的电子设备600的存储器620和处理器610实现的具体功能，可以与本说明书中的前述实施方式相对照解释，并能够达到前述实施方式的技术效果，此处将不再赘述。

附加地或可选地，本披露还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有计算机程序指令(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述计算机程序指令(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或电子设备、服务器等)的处理器执行时，使所述处理器执行根据本披露的上述方法的各个步骤的部分或全部。

虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。