摘 要

自动驾驶是未来的发展趋势，特别是在货车上的应用，自动驾驶技术可以代替货车司机，免除疲劳驾驶, 大幅减少交通事故的发生, 增强人们的移动性，并且可以代替司机在一些高危环境下作业。大货车运输作业在我国货物得公路运输中占据着非常重要的地位。近年来，大规模，长途，大重量是我国货运市场的发展趋势，这样的趋势无法避免会增加大货车道路交通事故的发生率，这都将增大货车道路行驶的危险性，降低其行车安全。所有的这些问题我们都得找到解决办法，为以后无人驾驶在大货车上的应用提供相应的理论支持。

论文研究的主要内容有:对重庆市的三年交通事故数据进行统计分析；总结大货车典型交通事故；分析大货车典型交通事故的致因和机理；研究货车交通事故的典型场景；基于3DMAX 和UNITY 实现货车交通事故典型场景仿真。

研究结论表明：使用3D软件对大货车典型交通事故进行场景再现方法研究，能够透彻的明白大货车每一类交通事故的致因与机理，而自动驾驶在大货车上的应用还处于起步阶段，因此，使用3D软件对明白大货车一类事故的致因与机理能够为自动驾驶在大货车上的应用提供理论支持和测试场景。

本文的特色在于：结合3DMAX与UNITY，实现了大货车交通事故的再现，使得大货车交通事故的再现更加直观，提出了以后无人驾驶大货车上应用的建议。

关键词：大货车；自动驾驶测试；场景设计；3DMAX；UNITY

Abstract

Automated driving is the future development trend, especially in trucks. Autopilot technology can replace truck drivers, avoid fatigue driving, greatly reduce traffic accidents, enhance people's mobility, and replace drivers in high-risk environments. operation. Large truck transportation operations occupy a very important position in the road transportation of goods in China. In recent years, large-scale, long-distance, and heavy weight are the development trends of China's freight market. Such a trend cannot avoid increasing the incidence of road traffic accidents of large trucks, which will increase the risk of truck driving and reduce its driving safety. . All of these problems have to find a solution to provide theoretical support for the future application of unmanned vehicles on large trucks.

The main contents of the thesis are: statistical analysis of three-year traffic accident data in Chongqing; summarizing typical traffic accidents of large trucks; analyzing the causes and mechanisms of typical traffic accidents of large trucks; studying typical scenes of truck traffic accidents; based on 3DMAX and UNITY implements typical scene simulation of truck traffic accidents.

The research conclusions show that the use of 3D software to study the scene reproduction method of typical traffic accidents of large trucks can thoroughly understand the causes and mechanisms of each type of traffic accidents in large trucks, and the application of automatic driving on large trucks is still in its infancy. Therefore, the use of 3D software to understand the cause and mechanism of accidents such as large trucks can provide theoretical support and test scenarios for the application of autonomous driving on large trucks.

The characteristics of this paper are: combining 3DMAX and UNITY, realizing the recurrence of large truck traffic accidents, making the reproduction of large truck traffic accidents more intuitive, and proposing the application of unmanned large trucks in the future.

Keywords：Truck; Autopilot test; 3D modeling; Scene design; 3DMAX; UNITY

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题的背景与研究意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2论文的目的 1

1.1.3论文的意义 2

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外的发展现状分析 2

1.2.2国内研究现状 3

1.3基本内容和技术方案 3

1.3.1基本内容 3

1.3.2技术方案 4

第2章 大货车交通事故数据采集分析 5

2.1.数据采集 5

2.2基于重庆市数据的大货车交通事故数据分析 6

第3章 大货车典型交通事故致因机理分析 8

3.1大货车特性分析 8

3.2大货车典型交通事故致因分析 9

3.2.1大货车追尾类事故致因分析 9

3.2.2大货车侧翻致因分析 10

3.2.3大货车侧面碰撞致因分析 11

3.2.4大货车碰撞固定物致因分析 12

3.4大货车典型交通事故机理分析 13

3.4.1大货车追尾机理分析 13

3.4.2大货车侧翻类事故机理分析 14

3.4.3大货车侧面碰撞类事故机理分析 15

3.4.4大货车碰撞固定物类事故机理分析 16

第4章 场景设计 18

4.1大货车碰撞固定物场景设计 18

4.2侧翻场景设计 20

4.3追尾场景设计 22

4.4侧面碰撞场景设计 24

第5章 建模仿真 27

5.1模型与场景的搭建 27

5.1.1车辆的模型的建立 27

5.1.2场景立体模型修改 28

5.2材质及贴图 28

5.3道路模型的建立 29

5.4仿真运行 29

5.4.1模型的导入 29

5.4.2脚本的撰写 29

5.4.3仿真运行 30

第6章 结语与建议 33

6.1结语 33

6.2建议 33

参考文献 35

致 谢 37

第1章 绪论

1.1选题的背景与研究意义

1.1.1研究背景

随着互联网经济的快速发展，物流运输也发生了巨大的变化，全国各地之间的联系日益密切^[3] 。商品货物的运输也就成了一个炙手可热的话题，目前公路运输在我国占据着主导地位，公路运输可以实现点对点，门到门的运输形式，与其它货运形式相比，公路运输方便，适应性强，易于装载。蓬勃发展的公路运输同时也带来了大量的交通事故。其中大货车导致的交通事故更是不胜枚举。大货车具有质量大，惯性大，视野死角大的特征，是交通事故的高频车型。凡是涉及大货车的交通事故，往往都是危害性大，并且致命的。给国家，社会带来的经济，安全问题也是非常的严重，对于公路运输的发展也是百害而无一利^[3] 。

交通事故多种多样，短暂且复杂。如果想要清楚交通事故中车辆的运动状况，速度以及发生的原因，需要明白事故发生的过程中车辆的运动状态，如速度，减速度，减速时刻。仅仅使用数据，以及现场照片来解释交通事故的原因，是非常困难的，并且不具有直观性。通过使用3D软件对交通事故进行场景再现，能够更清楚的认识道路交通事故的发生原因，能够为道路交通事故的处理提供直观科学，明了的依据。有利于无人驾驶在货车上的运用，这将为未来无人驾驶在货车上的应用提供相应的测试手段以及测试场景。计算机以及3D软件的发展也为场景再现提供了坚实的基础。

1.1.2论文的目的

大货车道路交通事故的频繁发生对社会，个人造成了大量的财产损失，使用3D建模软件对大货车道路交通事故进行预测与预防是十分值得研究的。交通事故场景再现是采用仿真的方法尽可能的再现交通事故的全过程。基于UNITY与3DMAX的仿真模拟其运行周期短，使用门槛低，对于软件的掌握，对使用人员的要求较低。而且使用软件进行建模仿真能够结合不同种类的交通事故数据，能够更为直接，准确的展示道路交通事故发生的全过程，明白道路交通事故前因后果，有利于道路交通部门对于交通事故的处理，相关的法律，保险部门对道路交通事故相关人员的责任裁定。相较于实车测试，基于UNITY与3DMAX的场景再现方法具有可重复性，真实性能够在一定程度上取代或者引导实车测试。使用3DMX与UNITY做场景再现时，由于建模仿真都是三维的，所以其交互性良好，并且对于交通事故的发生能够直观、准确的体现。

通过3DMX与UNITY我们可以对一类交通事故进行事发之前的仿真运行，能够防范于未然，减少，降低道路交通事故发生的频率。同时也有利于广大的司机对于一类交通事故的认识，从根本上找到减少交通事故发生的方法，以及发生了交通事故后，如何能够降低自己的伤害程度，如何使保护自己。能够为交通事故的仲裁单位提供一定的依据，提高交通事故裁定的准确性，公正性。以后对于交通事故的场景再现将会全方位展现人、车，路整个系统的相互关系，准确的展示交通事故的发生场景。使用软件对交通事故进行仿真运行交通事故研究技术发展的必然趋势。

1.1.3论文的意义

自动驾驶是未来的发展趋势，特别是在货车上的应用，自动驾驶技术可以解放汽车司机的双手, 大幅减少交通事故的发生, 增强人们的移动性，并且可以代替司机在一些高危环境下作业^[2] 。论文对中国货车典型交通事故中的高频部分进行分析，并设计货车自动驾驶的测试场景，使用3dmax与UNITY进行仿真检验，为未来自动驾驶在货车上的运用提供科学，合理的场景与测试方法。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外的发展现状分析

国外交通事故模拟很早就开始了。在上个世纪70年代，美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）就已经着手与交通事故场景再现软件的研发，欧洲很多国家也很早就开始研发相应的软件，系统。美国方面开发了SMAC（汽车碰撞模拟），CRASH（卡尔斯本公路肇事再现系统）。欧洲方面有奥地利开发的PC-CRASH（电脑碰撞模拟软件）。这些软件都能够实现对道路交通事故的动态模拟，再现道路交通事故，输出三维的动画，让道路交通事故清晰的呈现在我们的面前。日本在汽车行业的发展方面要比我们先进很多，其在再现道路交通事故方面的研究更是成熟，日本的JARI通过对大量的汽车碰撞的总结分析，研发了IMPAC系统。在事故的分析与演示方面，Day开发了HVE，使得道路交通事故的演示更加的贴近现实，能够准确的演示道路交通事故的各个细节。

在上个世纪计算机技术爆炸的90年代，计算机技术得到了迅速的发展，使得3D图形越来越多地用于交通事故模拟。更重要的是，随着计算机技术的普及，使用3D软件对道路交通事故进行仿真运行成为了广大研究机构与组织的研究主题。用3D软件对道路交通事故进行仿真模拟能够动态的体现其发生的特征。目前其研究的重点在于模拟驾驶，交通事故再现，交通活动仿真。经过长时间的发展，国外出现了很多成熟的用于道路交通事故仿真运行的软件，如：OpenGL,ALLCHEMY,Simfusion等。这些软件都能够实现对于道路交通事故的仿真运行，并且具有良好的交互性能，能够使得道路交通事故的仿真更加的逼真。国外还有很多三维视景相关的软件，如openGV等。

国外已经有很多高性能的用于交通事故场景再现的3D软件。近些年来PC-CRASH的发展更加是不可忽视，更新换代的周期越来越短。国外的场景再现方面的研发起步早，已经相对成熟。美国政府很早就资助机构与企业研究开发交通事故场景再现方面的问题，如平面角碰撞系统和车辆轨道模拟系统。

1.2.2国内研究现状

在中国，80年代中后期，相关部门对三维仿真这一块开始重视起来了，一些拥有雄厚的技术力量的高等院校、公司机构等也在国家的号召下开发了大量的用于道路交通事故仿真运行的软件。但是，这些软件相较于国外的软件有一定的差距，仅仅只能够创建三维模型，还不能够像国外的哪些软件一样，能够准确的观察三维模型^[16] 。

90年代至今，汽车产业的飞速发展使得其带动的产业链也得到了快速的发展，周期小，成本低的三维仿真软件得到了快速地进步，一些专家取得了一定的科研成果。大量的交通事故再现相关的系统，软件应声而出。如清华大学的交通事故再现系统(3D DEMO)等。虽然我国对于交通事故再现的研究晚于国外，但我国的优秀人材，刘学，魏朗等人还是取得的相当的成就，95年开发出了用于汽车碰撞分析的TAR，用于道路交通事故计算机辅助分析的TACAR^[16]。这些优秀的人材在交通事故场景再现上面取得了一定的研究成果，但由于我国在这方面的研究晚于国外，还不成熟。对于再现方法的研究以及三维软件的运用需要根据我国的实际国情以及我国交通事故的特性，进一步的研究学习基于三维软件的仿真技术，以满足我国的经济发展与道路交通发展的国情。

1.3基本内容和技术方案

1.3.1基本内容

（1）对重庆市的三年交通事故数据进行统计分析。

（2）总结大货车典型交通事故。

（3）分析大货车典型交通事故的致因和机理。

（4）研究货车交通事故的典型场景。

（5）基于3DMAX 和UNITY 实现货车交通事故典型场景仿真。

1.3.2技术方案

在完成论文前阅读与大货车典型交通事故，自动驾驶，计算机仿真测试有关的文章、书本，并且结合重庆市三年的道路交通事故数据，联系大学期间所学内容与小组成员讨论，总结出货车典型交通事故的高频部分，针对这些事故逐一分析，先是货车右转与直行行人碰撞，然后是货车右转与机动车碰撞，其次时货车右转与非机动车碰撞，最后通过软件建模，分析自动驾驶的测试场景，给出合理的场景与方案。本文的要点与重点是根据文献阅读获取货车典型交通事故中的高频部分，建立模型并进行仿真。

第2章 大货车交通事故数据采集分析

大货车交通事故具有随机性，它不可能绝对发生也不可能绝对不发生。为了减少其发生的概率，明白典型交通事故的致因机理，我们可以对一系列的道路交通事故进行统计分析，总结其共性与特性^[17] 。从根本上认识大货车交通事故，找到合理地方法降低其发生的频率，减小其伤害程度。对于大重庆市2008-2011年大货车相关的交通事故的统计分析就是对大货车相关的事故进归纳总结，是对大货车相关的交通事故系统的总结分析。目的是总结归纳大货车每一类交通事故的共同特点，每一类事故的致因和机理，事故发生各个因素之间的相互影响，是哪一个因素的突变导致了交通事故的发生，以便从整体上定义大货车典型交通事故的致因机理，为自动驾驶在大货车上的应用提供数据支持。

对于大货车交通事故的统计分析是对大货车道路交通事故进行场景再现方法研究的一个重要组成，大货车道路交通事故往往是多个原因共同造成的。一起大货车交通事故的发生可能有人为的原因，车辆的原因，道路环境的原因，只有对足够多的大货车交通事故进行统计分析，才能够深入了解导致大货车交通事故各因素之间的关系。另外，对于大货车交通事故的数据统计主要通过表格，数据来体现，而不是仅仅使用文字来表达，表格数据相较于文字来说更加的直观，简明。对一个地区或者一个国家的道路交通事故进行总结，记录，能够清楚该地区的道路交通事故发生的各种原因，发生的道路交通事故的事故类型，通过总结分析能够认清一类事故的内在规律及相似点。道路交通事故的记录与道路交通事故的总结分析息息相关，只有二者相结合，才能明白道路交通事故发生的致因和机理^[18] 。交通事故的数据采集以及分析为致因机理分析提供数据支持以及相关原理。

2.1.数据采集

交通事故的数据统计分析对交通部门，对整个社会对于道路交通事故管控，都有着相当的帮助。交通事故的总结有利于科学的管理道路交通^[18]。对于道路交通事故进行数据采集分析有以下几点作用:

（1）找出事故高发路段和地区;