[发明专利]一种基于虚幻引擎的轨道障碍物检测仿真平台的构建方法

说明书

一种基于虚幻引擎的轨道障碍物检测仿真平台的构建方法，包括：搭建仿真环境、添加传感器、建立数据通讯、设计仿真系统界面、障碍物检测仿真；在虚幻引擎中搭建模拟真实轨道的物理环境的仿真场景；为轨道列车添加激光雷达传感器和相机传感器用以获取环境数据；通过插件建立起Windows系统和Linux系统的通讯，将虚幻引擎的仿真数据传输至Linux系统的ROS中进行障碍物检测算法的验证。本发明为轨道障碍物检测识别算法提供接近真实物理环境的仿真平台，有助于轨道障碍物检测算法普适性和可靠性的验证。

技术领域

本发明涉及自动驾驶仿真平台技术领域，具体是一种基于虚幻引擎的轨道障碍物检测仿真平台的构建方法。

背景技术

随着人工智能和计算机技术的发展，自动驾驶技术取得很大的进步，在自动驾驶技术中，障碍物检测是十分重要的一环，检测识别车辆周围的物体为自动驾驶提供安全保障。轨道交通作为人们日常出行和运输的重要交通方式，轨道列车的自动驾驶也是未来的趋势。

尽管计算机技术，传感器技术和人工智能方法的发展，为列车前方障碍物检测提供了许多解决方案，但是由于实验环境的复杂性和危险性，障碍物检测方案的测试和实验面临着重重阻挠。普通的货运铁路列车速度为100KM/H,高铁甚至达到250～300KM/H，实验室环境难以达到这样的要求，若实际列车铁轨的实验，轨道上的真实的障碍物必然会引起重大的事故，高速运行时传感器数据的采集的可靠性也有待探究。另一方面恶劣的天气，不均匀的光照，以及隧道等复杂和多变的情况，不能保证检测方案是否具有普适性。

发明内容

本发明要克服现有技术的不足之处，提供了一种基于虚幻引擎的轨道障碍物检测仿真平台的构建方法该方法，为轨道障碍物检测方法提供相对真实可靠的实验环境。

本发明所解决的问题是：由于列车轨道障碍物检测方法难以在真实运行的轨道上进行实验，也难以搭建起能够模拟列车运行速度的实验环境的，更不能考虑到真实环境的变化如光照天气对检测方法的影响，难以保证检测方法是否具有普适性。因此需要一个仿真平台模拟真实的列车运行状态，同时可调节列车运行环境，在不同情况下测试障碍物检测方案是否有效。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于虚幻引擎的轨道障碍物检测仿真平台的构建方法该方法，包括以下步骤：

步骤1：环境搭建。参考真实场景中各种实例的分布，将3D模型布置于基础场景中。通过虚幻引擎强大的地形编辑工具搭建真实的地形，并覆盖上草木。改变方向性光源的方向、强度，微调天空光源的强度，模拟不同时间的光线条件；使用虚幻引擎中设置更加灵活的粒子发射器搭建粒子系统实现雨天、雾天和雪天效果。使用3DMax工具剪辑列车和轨道模型，并导入虚幻引擎，借助蓝图控制列车在轨道上运行。

步骤2：添加传感器。设计添加相机，激光雷达传感器。设计数据采集接口获取传感器信息。

步骤3：建立数据通信。将激光点云和图像数据进行格式转换，通过socket通讯，将处理好的传感器数据从Windows系统传输到Linux系统的ROS平台上。

步骤4：仿真系统界面设计。设计控制界面，满足用户仿真实验的需求如选择不同的光照环境；主动添加不同的障碍物在环境中或者轨道上；选择传感器种类；以及控制列车的启动和停止。

步骤5：障碍物检测。在ROS中处理传感器数据，对原始数据进行预处理，使用相机传感器和激光雷传感器融合的方案，来检测轨道上的障碍物。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明为轨道障碍物检测方法研究提供了实验环境，解决现有研究方法实验条件有限不具备普适性的问题。

2、本发明考虑真实环境下多重因素对轨道障碍物检测方案的影响，可以根据实验人员要求改变和调整实验环境参数，是实验结果更有意义。

附图说明