[发明专利]基于寻径优化和并行计算架构的交通流模拟方法和系统

说明书

本发明提供一种基于寻径优化和并行计算架构的交通流模拟方法，包括以下步骤：结合建筑信息模型进行场景三维建模；对场景内的所有可运动单元进行智能体化，得到多个智能体；设置智能体的边界条件；根据场景内的道路信息，设置智能体在场景内的初始坐标；根据场景内的道路信息使用寻径算法，在并行计算架构下同时计算多个智能体的行为策略；更新多个智能体的实时坐标；在场景内显示多个智能体的运动轨迹，完成交通流的模拟；本发明还提供一种基于寻径优化和并行计算架构的交通流模拟系统；本发明可以解决传统通过跟驰流模型的离线仿真模式无法与交通方案变化进行实时联动，计算得出的交通流仿真结果与道路真实交通情况差异较大的技术问题。

技术领域

本发明涉及道路交通实时仿真技术领域，具体涉及一种基于寻径优化和并行计算架构的交通流模拟方法和系统。

背景技术

BIM(建筑信息模型)目前已经被广泛应用于各个建筑行业。在建筑设计时，为了更好的向业主展示设计效果，设计师会通过BIM进行建筑物的建模仿真。目前在公路建设技术领域，设计师结合BIM建好的模型，能向业主演示公路修好后周边的场景情况，包括房屋、山体、河流、植被，以及公路上的车辆和行人等等。但是，这种演示对于公路上的交通流模拟仅仅是一种示意，车辆和行人只能以设定的固有运动方式在模型中运动，和真实情况差异较大，比如：在模型中车辆遇见红灯不会停车，所在行车道前方有障碍物车辆也不会变换车道。这样，在演示的时候就无法反应出真实的路况交通流；而在实际情况中，公路的车道数量、主干道和辅路之间的连接位置、匝道的长度等设计指标，都与交通流有紧密关系。

现有技术中对交通流的仿真一般都是采用离线仿真计算，根据跟驰流公式进行演绎，无法对边界条件的实时变化做出即时反应。比如：场景内信号灯配置变化之后或者车流量变化之后，需要重新进行场景编辑然后重新计算。受限于传统CPU计算架构和跟驰流模型，模型对场景内的各单体(包括车辆、行人和动物等能够自主活动的物体)无法进行实时演算，各单体也没有相互个体之间的智能判断与行为改变能力。这样的交通流仿真结果与道路真实交通情况差异较大，对设计方案的改变更是需要重新进行建模分析工作。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于寻径优化和并行计算架构的交通流模拟方法和系统，以解决现有技术中存在的通过传统跟驰流模型的离线计算模式无法与交通方案变化进行实时联动，计算得出的交通流仿真结果与道路真实交通情况差异较大的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，一种基于寻径优化和并行计算架构的交通流模拟方法；

在第一种可实现方式中，包括以下步骤：

结合建筑信息模型进行场景三维建模；

对场景内的所有可运动单元进行智能体化，得到多个智能体；

设置智能体的边界条件；

根据场景内的道路信息，设置智能体在场景内的初始坐标与行为目的地；

根据场景内的道路信息使用寻径算法，在并行计算架构下同时计算多个智能体的行为策略；

根据多个智能体的行为策略，在并行计算架构下同时计算并更新多个智能体的实时坐标；

根据多个智能体的初始坐标和实时坐标，在场景内显示多个智能体的运动轨迹，完成交通流的模拟。

结合第一种可实现方式，在第二种可实现方式中，智能体包括车辆和行人，车辆包括机动车和非机动车。

结合第二种可实现方式，在第三种可实现方式中，智能体的边界条件包括车辆的边界条件，车辆的边界条件包括导航路径、最高速度、最低速度、车辆加减速度、速度-转弯半径和车体尺寸，智能体的边界条件用于计算智能体的行为策略。