一种交通系统多分辨率仿真建模方法
【专利摘要】本发明公开了一种交通系统多分辨率仿真建模方法，流量数据从数据库中被加载到路网边界的路段上，交通流按照相应分辨率的宏观、中观和微观交通仿真模型运动，交通场景集成同步模式、异步模式，基于数据共享对模型的一致性进行维护，保持不同分辨率模型的时间一致性、空间一致性、信息一致性，维护模型族中不同分辨率模型间的结果一致性。本发明可以弥补单粒度仿真模型的不足，可以通过建立交通多分辨率模型来实现建模广度与深度之间、仿真精度与效率之间的相对平衡，通过时间一致性、空间一致性、信息一致性很好地保证了结果一致性，提升多分辨率交通模型系统实用性。
【专利说明】
一种交通系统多分辨率仿真建模方法
技术领域
[0001]本发明属于交通仿真领域，尤其涉及一种交通系统多分辨率仿真建模方法。
【背景技术】
[0002]经过几十年的发展，交通仿真在宏观、中观、微观三个粒度层面上都形成了一系列较为完备的理论与技术。三个粒度层面的交通仿真具有各自的优势与不足，其适用范围也各具特点。但是，随着交通规划、设计的发展，尤其是智能交通系统的发展，这些应用领域对交通仿真工具的分析能力提出了更高的要求。例如，在智能交通系统中，迫切需要一套既能胜任大规模路网的仿真，又能有效地考虑必要的车辆行为的交通仿真系统。随着对交通网络仿真规模的扩大及对仿真可信度要求的提高，单分辨率建模已不能有效解决模拟复杂性与资源有限性的矛盾。
[0003]多分辨率建模是20世纪90年代以来国际上建模与仿真领域的研究热点，目前美国海军已经将多分辨率建模作为大规模仿真的关键技术之一;美国国家科学研究委员会认为多分辨率建模是现代建模与仿真技术所面临的最基本的挑战之一。多分辨率建模中的建模方法都和特定应用密切相关，在短时间内很难找出通用的多分辨率建模策略，根据具体的仿真应用设计建模和仿真策略是多分辨率建模成功实施的关键。
[0004]经对现有技术文献检索发现，针对交通系统仿真的多分辨率建模方法与技术未见公开报道。
[0005]专利号为CN101727562 B的发明“交通系统多分辨率建模仿真系统与方法”将UNIFY方法引入交通仿真中，提出了不同粒度交通仿真模型的整合框架UNITRANS。该框架能够有效地解决多分辨率仿真系统中存在的关键问题——一致性问题。并选取C e 11Transmiss1n模型和Vissim作为整合对象，选取一个虚拟路网作为建模对象，进行了针对UNITRANS框架的实证研究，初步说明了UNITRANS的可行性和有效性。
[0006]但是，现有方案对于某种特定交通仿真模型研究的深度不足。对于多分辨率交通仿真而言，多分辨率策略和实现方法与具体所采用的模型有较强的依赖关系。即使采用了UNITRANS 框架，一致性维护器(Consi stency En forcer)、交互解释器(Interact 1nResolver)的设计仍然需要涉及模型自身的属性。现有方案在此方面有所欠缺。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种交通系统多分辨率仿真建模方法，旨在解决现有方法不能集成实现多分辨率交通仿真建模的问题。
[0008]本发明是这样实现的，一种交通系统多分辨率仿真建模方法包括:
步骤一、仿真系统开始运行时，流量数据从数据库中被加载到路网边界的路段上，交通流按照相应分辨率的宏观、中观和微观交通仿真模型运动；
步骤二、同步模式时:交通流从一个分辨率层流入另一个分辨率层时，上游实体向下游实体发出外部事件，下游实体根据自身的情况决定响应外部事件的顺序； 步骤三、异步模式时:不同分辨率的模型同时运行，通过控制器层进行交互，通过模型层进行数据交互和统一，通过视图层进行不同分辨率仿真结果的显示；
步骤四、持久性数据存储并基于数据共享对模型的一致性进行维护，保持不同分辨率模型的时间一致性、空间一致性、信息一致性，维护模型族中不同分辨率模型间的结果一致性;具体而言:通过不同模型数据中的时间和位置信息，消除或降低不同数据之间的时间漂移和位置偏移，得到不同模型间的信息一致性，在时间、空间和信息一致性的基础上，不同模型的计算结果能够保证其一致性。
[0009]步骤五、输出的流量、速度和密度信息作为向下游实体输出的外部事件。
[0010]进一步，交通流按照相应分辨率的宏观、中观和微观交通仿真模型运动的具体方法为:
如果车流处于微观层，根据微观跟驰模型运动；
如果车流处于中观层，根据中观流密速关系运动；
如果车流处于宏观层，根据宏观流密速关系运动。
[0011 ]进一步，所述交通系统多分辨率仿真建模方法基于MVC模式建立多分辨率交通仿真系统架构SA-MRTM，SA-MRTM分为持久数据层和MVC模式层两部分；
持久层主要提供数据的存储、查询、修改功能，实际数据的物理存储可为文件、数据库或者网络节点；
MVC模式层是采用MVC模式的逻辑处理控制层，分为模型、视图、控制器三部分。
[0012]进一步，SA-MRTM的模型部分提供了供仿真模型使用的数据的统一接口，这些数据存储在空间数据库、文件或者网络节点中。
[0013]进一步，SA-MRTM的视图部分提供了基于相同的数据模型并适应不同仿真目的创建相应视图的功能，每一个视图能够被独立编辑和存储。
[0014]进一步，SA-MRTM的控制器部分提供了连接模型与视图的连接器功能。
[0015]本发明的有益效果如下:
1、本发明可以弥补单粒度仿真模型的不足，克服或减少单粒度模型的缺点，适应交通仿真的实际需求，平衡仿真的深度与广度，最大化的满足实际交通仿真应用的需要。
[0016]2、在实际交通仿真应用中，本发明可以通过建立交通多分辨率模型来实现建模广度与深度之间、仿真精度与效率之间的相对平衡。当需要细致描述车辆之间的相互行为时，可以采用高精度的微观交通仿真，此时天平偏向左侧，仿真效率相对较低；当需要大范围的描述交通运行状态时，可以采用低精度的宏观交通仿真，此时天平偏向右侧，仿真效率相对较高；当既需要大范围的描述交通运行状态，又对仿真精度有较高要求时，可以采用中观交通仿真，此时天平保持相对平衡状态，仿真精度与效率取得一定的平衡。
[0017]3、现有方案对于模型一致性的研究深度不足，本发明定义模型一致性的可行的评价标准，通过时间一致性、空间一致性、信息一致性很好地保证了结果一致性。
[0018]4、现有方案对于模型系统实现的研究深度不足，本发明使用MVC模式设计了系统的架构，提高了系统的可扩展性和可复用性，提升多分辨率交通模型系统实用性。
【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例提供的交通系统多分辨率仿真建模方法流程图； 图2是本发明实施例提供的SA-MRTM的详细架构图。
【具体实施方式】
[0020]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
[0021]请参阅图1和图2:
一种交通系统多分辨率仿真建模方法，包括:
5101、仿真系统开始运行时，流量数据从数据库中被加载到路网边界的路段上，交通流按照相应分辨率的宏观、中观和微观交通仿真模型运动；
5102、同步模式时:交通流从一个分辨率层流入另一个分辨率层时，上游实体向下游实体发出外部事件，下游实体根据自身的情况决定响应外部事件的顺序；
5103、异步模式时:不同分辨率的模型同时运行，通过控制器层进行交互，通过模型层进行数据交互和统一，通过视图层进行不同分辨率仿真结果的显示；
5104、持久性数据存储并基于数据共享对模型的一致性进行维护，保持不同分辨率模型的时间一致性、空间一致性、信息一致性，维护模型族中不同分辨率模型间的结果一致性；
5105、输出的流量、速度和密度信息作为向下游实体输出的外部事件。
[0022]进一步，交通流按照相应分辨率的宏观、中观和微观交通仿真模型运动的具体方法为:
如果车流处于微观层，根据微观跟驰模型运动；
如果车流处于中观层，根据中观流密速关系运动；
如果车流处于宏观层，根据宏观流密速关系运动。
[0023]进一步，所述交通系统多分辨率仿真建模方法基于MVC模式建立多分辨率交通仿真系统架构(System Architecture of MRTM，SA-MRTM)，SA-MRTM分为持久数据层和MVC模式层两部分；
持久层主要提供数据的存储、查询、修改功能，实际数据的物理存储可为文件、数据库或者网络节点；
MVC模式层是采用MVC模式的逻辑处理控制层，分为模型、视图、控制器三部分。
[0024]进一步，SA-MRTM的模型部分提供了供仿真模型使用的数据的统一接口，这些数据存储在空间数据库、文件或者网络节点中，统一的接口屏蔽了底层物理数据的多样性、差异性和复杂性，提高了数据共享和利用率，降低了数据冗余和维护成本。
[0025]进一步，SA-MRTM的视图部分提供了基于相同的数据模型并适应不同仿真目的创建相应视图的功能，每一个视图能够被独立编辑和存储，而不会相互影响。
[0026]进一步，SA-MRTM的控制器部分提供了连接模型与视图的连接器功能。接收用户请求、响应用户操作和更新模型，通过一个注册的消息处理函数或回调函数处理来自用户界面的输入事件，当控制器接收到一个事件时，调用相应消息处理函数或回调函数来执行逻辑处理程序。
[0027]本发明的有益效果如下:
1、本发明可以弥补单粒度仿真模型的不足，克服或减少单粒度模型的缺点，适应交通仿真的实际需求，平衡仿真的深度与广度，最大化的满足实际交通仿真应用的需要。
[0028]2、在实际交通仿真应用中，本发明可以通过建立交通多分辨率模型来实现建模广度与深度之间、仿真精度与效率之间的相对平衡。当需要细致描述车辆之间的相互行为时，可以采用高精度的微观交通仿真，此时天平偏向左侧，仿真效率相对较低；当需要大范围的描述交通运行状态时，可以采用低精度的宏观交通仿真，此时天平偏向右侧，仿真效率相对较高；当既需要大范围的描述交通运行状态，又对仿真精度有较高要求时，可以采用中观交通仿真，此时天平保持相对平衡状态，仿真精度与效率取得一定的平衡。
[0029]3、现有方案对于模型一致性的研究深度不足，本发明定义模型一致性的可行的评价标准，通过时间一致性、空间一致性、信息一致性很好地保证了结果一致性。
[0030]4、现有方案对于模型系统实现的研究深度不足，本发明使用MVC模式设计了系统的架构，提高了系统的可扩展性和可复用性，提升多分辨率交通模型系统实用性。
[0031]以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种交通系统多分辨率仿真建模方法，其特征在于，所述的交通系统多分辨率仿真建模方法包括: 步骤一、流量数据从数据库中被加载到路网边界的路段上，交通流按照相应分辨率的宏观、中观和微观交通仿真模型运动； 同步模式时:交通流从一个分辨率层流入另一个分辨率层时，上游实体向下游实体发出外部事件，下游实体根据自身的情况决定响应外部事件的顺序； 异步模式时:不同分辨率的模型同时运行，通过控制器层进行交互，通过模型层进行数据交互和统一，通过视图层进行不同分辨率仿真结果的显示； 步骤二、持久性数据存储并基于数据共享对模型的一致性进行维护，保持不同分辨率模型的时间一致性、空间一致性、信息一致性，维护模型族中不同分辨率模型间的结果一致性； 步骤三、输出的流量、速度和密度信息作为向下游实体输出的外部事件。2.如权利要求1所述的交通系统多分辨率仿真建模方法，其特征在于，交通流按照相应分辨率的宏观、中观和微观交通仿真模型运动的具体方法为: 车流处于微观层，根据微观跟驰模型运动； 车流处于中观层，根据中观流密速关系运动； 车流处于宏观层，根据宏观流密速关系运动。3.如权利要求1所述的交通系统多分辨率仿真建模方法，其特征在于，所述交通系统多分辨率仿真建模方法基于MVC模式建立多分辨率交通仿真系统架构SA-MRTM，SA-MRTM分为持久数据层和MVC模式层两部分； 持久层主要提供数据的存储、查询、修改功能，实际数据的物理存储可为文件、数据库或者网络节点； MVC模式层是采用MVC模式的逻辑处理控制层，分为模型、视图、控制器三部分。4.如权利要求3所述的交通系统多分辨率仿真建模方法，其特征在于，SA-MRTM的模型部分提供了供仿真模型使用的数据的统一接口，这些数据存储在空间数据库、文件或者网络节点中。5.如权利要求3所述的交通系统多分辨率仿真建模方法，其特征在于，SA-MRTM的视图部分提供了基于相同的数据模型并适应不同仿真目的创建相应视图的功能，每一个视图能够被独立编辑和存储。6.如权利要求3所述的交通系统多分辨率仿真建模方法，其特征在于，SA-MRTM的控制器部分提供了连接模型与视图的连接器功能。
【文档编号】G06F17/50GK106021794SQ201610384932
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】马健, 张丽岩
【申请人】苏州科技学院