專利名稱：一種大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于軌道交通仿真中以實(shí)際軌道線路數(shù)據(jù)為依據(jù)的三維軌道模型動(dòng)態(tài)建模及實(shí)時(shí)仿真方法，可應(yīng)用于大型軌道交通工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、規(guī)劃，基于車輛運(yùn)行視景仿真的駕駛員培訓(xùn)、安全性分析等工程應(yīng)用中。
背景技術(shù)：
需要進(jìn)行高質(zhì)量軌道交通仿真時(shí)，傳統(tǒng)處理方法是使用專業(yè)建模軟件根據(jù)線路數(shù)據(jù)進(jìn)行手工建模，但是這種方法很難處理大規(guī)模的實(shí)際軌道線路數(shù)據(jù)，并且需要巨額的研發(fā)投入。有學(xué)者提出根據(jù)實(shí)際軌道線路數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，典型的如蒲浩等人提出的建模方法:1)用掃描面的生成方法來構(gòu)建，如鐵路軌道，公路的中央分隔帶，防撞護(hù)欄等，只需設(shè)計(jì)好放樣截面，再指定放樣路徑便可完成三維造型；2)利用空間陣列復(fù)制技術(shù)，能按照指定的軌跡線復(fù)制對(duì)象，對(duì)鐵路沿線的枕木，電線桿等進(jìn)行建模。這類方法的缺點(diǎn)在于:基于放樣和掃描生成的三維軌道模型不精細(xì)、仿真度不高，同時(shí)對(duì)枕木，電線桿等進(jìn)行單個(gè)的復(fù)制建模的速度較慢，只在以離線方法生成所有軌道模型，再進(jìn)行加載和仿真，而不可能對(duì)任意輸入的實(shí)際軌道線路數(shù)據(jù)進(jìn)行即時(shí)動(dòng)態(tài)建模和實(shí)時(shí)運(yùn)行仿真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法，使仿真系統(tǒng)能在普通個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，能根據(jù)給定的實(shí)際軌道線路數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的、包括較高真實(shí)感模型的動(dòng)態(tài)建模，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的運(yùn)行仿真。為解決上述技術(shù) 問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法，該方法為:I)根據(jù)仿真系統(tǒng)的精度要求和軌道線路曲率半徑的統(tǒng)計(jì)信息，確定軌道模型基本單元段的長度和類別，對(duì)軌道基本單元段進(jìn)行建模；所述軌道段的類型包括直道和彎道；2)將所有軌道模型基本單元段進(jìn)行一次加載；3)讀取當(dāng)前要仿真的實(shí)際軌道線路數(shù)據(jù)，計(jì)算虛擬場景中所有軌道段的位置及方向參數(shù)；4)根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)所處線路公里標(biāo)位置，動(dòng)態(tài)拼接當(dāng)前公里標(biāo)周圍的軌道模型；5)根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)和視線方向?qū)μ摂M場景進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染顯示。6)判斷當(dāng)前視點(diǎn)所在位置是否超出當(dāng)前軌道場景的有效范圍，若超出，且用戶未要求結(jié)束仿真，則返回4);否則，退出仿真系統(tǒng)。作為優(yōu)選方案，所述步驟I)中，采用建模軟件3DS MAX對(duì)軌道基本單元段進(jìn)行建模。所述步驟3)中，軌道段的位置及方向參數(shù)過程如下:I)假設(shè)當(dāng)前軌道段起始點(diǎn)Ai的坐標(biāo)為(\^ *方向角為a i ；
2)對(duì)于當(dāng)前類型為直道，長度為Li的軌道段，下一軌道段，即彎道段的起點(diǎn)坐標(biāo)
(x,Y.v4+|)及方向角a i+1滿足
權(quán)利要求
1.一種大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法，其特征在于，該方法為: 1)根據(jù)仿真系統(tǒng)的精度要求和軌道線路曲率半徑的統(tǒng)計(jì)信息，確定軌道模型基本單元段的長度和類別，對(duì)軌道基本單元段進(jìn)行建模；所述軌道段的類型包括直道和彎道； 2)將所有軌道模型基本單元段進(jìn)行一次加載； 3)讀取當(dāng)前要仿真的實(shí)際軌道線路數(shù)據(jù)，計(jì)算虛擬場景中所有軌道段的位置及方向參數(shù)； 4)根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)所處線路公里標(biāo)位置，動(dòng)態(tài)拼接當(dāng)前公里標(biāo)周圍的軌道模型； 5)根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)和視線方向?qū)μ摂M場景進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染顯示。
6)判斷當(dāng)前視點(diǎn)所在位置是否超出當(dāng)前軌道場景的有效范圍，若超出，且用戶未要求結(jié)束仿真，則返回4);否則，退出仿真系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法，其特征在于，所述步驟I)中，采用建模軟件3DS MAX對(duì)軌道基本單元段進(jìn)行建模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法，其特征在于，所述步驟3)中，軌道段的位置及方向參數(shù)過程如下: 1)假設(shè)當(dāng)前軌道段起始點(diǎn)Ai的坐標(biāo)為，方向角為aj ； 2)對(duì)于當(dāng)前類型為直道，長度SLi的軌道段，下一軌道段，即彎道段的起點(diǎn)坐標(biāo) (Hh)及方向角α i+i滿足
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法，其特征在于，所述步驟4)中，動(dòng)態(tài)拼接當(dāng)前公里標(biāo)周圍的軌道段的過程為: 1)找到當(dāng)前視點(diǎn)公里標(biāo)附近的軌道模型所包含的軌道段，根據(jù)不同類型的軌道段，采用不同的拼接方式:對(duì)于所拼接類型為直道、長度為L的軌道段，如果所述直道的軌道基本單元段長度為m，則使用L/m個(gè)軌道基本單元段對(duì)該軌道段進(jìn)行以原點(diǎn)為軸心的平移空間變換進(jìn)行組合拼接；對(duì)于所拼接類型為彎道、長度為L、曲率半徑為r的軌道段，如果所述彎道的軌道基本單元段長度為m，則使用L/m個(gè)曲率半徑為r的軌道基本單元段對(duì)該軌道段進(jìn)行以原點(diǎn)為軸心的旋轉(zhuǎn)空間變換進(jìn)行組合拼接； 2)獲取上述步驟3中軌道段的位置和方向參數(shù)，并根據(jù)位置和方向參數(shù)信息，應(yīng)用平移、旋轉(zhuǎn)變換指定I)中拼接好的軌道段至其在整個(gè)軌道中的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法，其特征在于，所述步驟5)中，調(diào)用OpenGL底層渲染平臺(tái)對(duì)虛擬場景進(jìn)行實(shí)時(shí)渲染顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大規(guī)模軌道線路的動(dòng)態(tài)建模方法，為了能根據(jù)不同的軌道線路數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)進(jìn)行三維軌道建模，在初始化階段對(duì)使用專業(yè)建模軟件構(gòu)建的軌道模型基本單元段進(jìn)行一次加載，并分解計(jì)算線路上各個(gè)軌道的位置、方向等參數(shù)，然后在仿真階段直接根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)位置對(duì)軌道及場景進(jìn)行實(shí)時(shí)拼接和顯示。本方法簡單有效，能在普通個(gè)人計(jì)算機(jī)上進(jìn)行大規(guī)模軌道線路的實(shí)時(shí)仿真；本發(fā)明可應(yīng)用于大型軌道交通工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、規(guī)劃，基于車輛運(yùn)行視景仿真的駕駛員培訓(xùn)、安全性分析等工程應(yīng)用中。
文檔編號(hào)G06T17/00GK103236084SQ20131017949
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者廖勝輝, 夏佳志, 劉石堅(jiān), 梁毅雄, 鄒北驥, 胡旺, 陳再良, 王磊, 向遙 申請(qǐng)人:中南大學(xué)