[发明专利]一种基于多智能体的车联网环境下路径选择仿真系统

摘要

本发明公开了一种基于多智能体的车联网环境下路径选择的仿真系统。有前台和后台两部分组成，前台界面为人机互动模块，后台程序则负责仿真系统功能的实现；包括路网生成及初始化、车辆生成及初始化、仿真内核、信息的采集和传递几个模型，仿真内核为驱动车辆在路网中运行的核心规则，包括微观和宏观两层规则。本发明研究了车联网环境下出行者路径选择行为的多智能体仿真系统的总体设计、车联网智能体的双层行动规则以及仿真系统中信息的收集与传递等，从每个车辆行动规则出发，实现对系统宏观状态的体现，使得对实现复杂动态系统的仿真具有可行性和有效性。

主权项

一种基于多智能体的车联网环境下路径选择仿真系统，其特征在于，主要通过三类智能体Patches、Turtles、Observer实现对现实世界的模拟，Patches智能体代表路网，Turtles智能体代表车辆，Observer智能体代表信息服务系统，仿真系统主要包括如下模块内容：(1)前台人机交互模块主要由仿真控制、仿真数据显示及仿真动画演示和仿真参数调节四部分功能，仿真控制部分主要实现仿真试验过程的开始停止的控制，仿真数据显示及仿真动画演示主要根据需要提供仿真过程中数据的实时显示和仿真试验运行过程的动画的2D或3D显示，并能通过仿真参数调节模块在仿真试验前或仿真试验过程中对控制仿真试验场景的参数进行调节，能够根据试验需要调整相应参数进行不同场景的仿真试验；(2)路网生成及初始化路网生成及初始化负责在仿真试验开始前成仿真试验的路网系统，并对路网参数进行初始化设置，将道路视为由一系列瓦片(Patches)组成的离散格点，其在仿真环境世界中的坐标也是离散的，但车辆在仿真环境世界中的位置坐标是连续的，通过对Patches设置不同的颜色属性来表征道路或路侧建筑等，并给构成路网的每条路段和节点一定的名称或标号，如对路网中的节点用数字进行编号，并用这些数字的有序数组来表示路径，除此之外，给每条路段的属性中通过给路段不同的自由流速度来设置不同等级的路段；(3)车辆生成及初始化车辆生成及初始化包括在仿真过程中按照需要在路网的给定位置按照一定来车率生成车辆，并给定车辆一定的属性，包括车辆的加减速度、OD、车辆ID等；(4)仿真内核车辆生成后，其会按照仿真内核在路网中运动，也就是车辆的战术层和战略层规则，具体为：战术层规则：车辆的战术层规则用以描述车辆在道路上的微观层面的行驶行为，包括车辆跟驰、转弯等，车辆n在行驶过程中通过不断监测与前车n+1的车尾间距的值，并将该值与设定的安全距离阈值作比较，如果大于该阈值则认为车辆n不存在跟驰行为，车辆n将按照所在路段的自由流速度或加速到该速度行驶，反之，如果小于该阈值则认为存在跟驰行为，车辆n则按照设定的加减速模型行驶；当车辆到达路口节点时，车辆智能体会根据自身所处的节点编号及根据其路径搜索出的下一节点的编号作为输入，依据仿真系统中存储的路网的拓扑结构计算出转向，并根据计算结果执行转向；战略层规则：所述战略层规则主要是车辆智能体的路径选择规则，在基于多智能体的车联网环境下路径选择仿真系统的框架下可以根据需要改变路径选择规则以研究不同的问题；(5)信息的采集与传递信息采集与传递负责车辆在运行过程中对自身状态信息的采集、存储以及对整个路网状态信息的获取、处理，并对这些信息进行传递和共享。