城市道路交叉口计算机辅助设计系统

为提高平面交叉路口的通行能力,基于中国城市道路交通设计理论与方法,运用软件工程的思想完成城市道路交叉口计算机辅助设计系统的设计与实现.系统的数据结构设计合理,能为未来交通控制方案的生成和仿真评价软件的开发提供接口.应用实例表明该系统内核模型符合我国道路交通的实际情况,能大大提高道路平面交叉口设计的效率.     

车辆产生仿真模型

从满足交通仿真需求角度分析了车辆产生模块建模的特点,提出了详细的车辆产生仿真模型,该模型能准确细致地仿真初始车辆产生的全过程,为交通仿真模型真实的反映路网交通状态奠定了基础.     

基于AVR单片机的城市道路交通模拟沙盘设计

设计了一种基于AVR的城市道路交通模拟沙盘系统,沙盘系统整体机械结构采用立式导轨的结构。系统包括LED灯驱动和显示模块、通信模块、MEGA16最小系统控制模块。完成整体PCB设计、软件的设计,使用PC通过RS485通信协议实现城市道路交通的模拟。此沙盘系统为研究城市道路交通模拟提供了平台,具有很好的实用价值。     

鱼雷6自由度空间运动的矢量化模型与仿真

鱼雷是一个复杂的强耦合、非线性对象。以往的鱼雷运动方程由12个微分方程和3个几何方程组成,不便于在仿真中应用。该文根据动量定理和动量矩定理及运动学方程建立了鱼雷的矢量化6自由度空间运动模型,为仿真计算提供了方便。在此基础上利用MATLAB仿真软件建立了计算机仿真模型,其特点是按鱼雷运动方程的不同部分分别设计独立的模块,可读性高并易于修改。将该仿真模型与控制系统模型组成闭环仿真系统,结果表明该鱼雷仿真模型准确、高效,能够为鱼雷控制系统的设计、分析提供了良好的仿真条件。     

舰载武器惯导系统传递对准仿真验证的研究

针对传统船用惯导系统采用理想运动状态对传递对准方案进行仿真验证的问题,提出了引入舰船空间运动模型的传递对准仿真验证方法。通过舰船空间运动模型提供接近真实运动环境的空间运动参数,并实现了空间运动信息至惯性敏感信息的正确转换,给出了各模块的空间变换算法转换流程。"速度+姿态"子惯导传递对准模块的仿真精度优于0.05°,证明了仿真验证系统变换算法的正确性。该研究设计为开展其它领域的传递对准仿真验证提供了有效的参考依据。     

基于OD的微观交通发车仿真系统设计*

在分析了微观交通发车的一般流程和方法及微观交通仿真系统需求的基础上,设计了基于OD矩阵的微观发车仿真系统结构,分别应用GIS的思路、Floyd-Warshall算法和函数变换法实现了仿真系统中交通网络模块、道路路径模块和发车模块的功能,并介绍了OD矩阵模块和车辆模块的实现思路。最后采用面向对象的程序设计方法生成了符合仿真需求的运动车辆,为微观交通仿真系统的实现奠定了基础。     

三维视景仿真系统中仿真过程管理的研究

三维视景仿真系统的仿真过程管理一直是计算机图形学领域的热点之一。三维视景仿真系统的研究主要集中在虚拟环境的真实性方面,仿真过程管理的研究还没有被很好地解决。文中按照功能将三维虚拟视景仿真系统分为七个模块：数据输入、键盘输入、配置文件、消息映射、场景控制、仿真环境显示、数据记录;又从用户角度划分出三个模块：输入模块、处理模块和输出模块。同时,文中提出了配置文件和三维模型XML描述两种关键方法,分别用来存储仿真环境相关数据和简化模型调用方式,提高了虚拟仿真系统的通用性。此方法在三维视景仿真系统的开发过程中成功地进行了应用。     

基于数字孪生技术的三维智能化系统设计

为了提升三维智能化水平,设计基于数字孪生技术的三维智能化系统。通过现场层管理数字孪生体映射的物理实体与监测对象,为三维智能化系统提供需要的基础数据;感知层利用温度传感器与颜色传感器等,感知现场层管理的物理实体相关数据;数据存储层利用分布式文件与关系型数据库,存储感知的数据;功能层利用数据预处理模块缺失值处理存储的数据;层次化建模模块,依据缺失值处理后的数据,建立物理实体的几何模型与属性模型,融合几何模型与属性模型,得到孪生体模型;孪生体模型驱动单元,利用三维模型驱动方法,驱动孪生体模型,实现物理实体与孪生体的同步映射,得到孪生数据;仿真与预测模块依据孪生数据,可视化监测与分析物理实体的工作状态;通过应用层为用户实时呈现物理实体的动作仿真与实时监控结果。实验证明：该系统可有效感知物理实体的相关数据,建立孪生体模型;该系统可有效实现物理实体的可视化管理,提升三维智能化水平。     

交叉口信号控制方案描述仿真模型

提出了一种交叉口多相位信号控制方案描述仿真模型，该模型较好地反映交叉口信号控制方案及其在仿真时段内的动态变化过程，为交通仿真模型真实地反映路网交通状态以及利用仿真系统评价交叉口信号控制方案奠定了基础。     

煤矿井下MIMO信道模型的研究

针对矿井隧道内特殊的空间,文章假设了完全不同于地面上散射体的几何分布,提出了一个全新的MIMO信道三维GBSB模型,推导出了该模型的空时相关函数。通过几何解析法,对相关函数和信道容量进行仿真分析,得出了最佳的天线布置方案。仿真结果表明,在矿井环境下合理地布置天线,可以大幅度地提高无线系统的信道容量。     

Designing large‐scale interactive traffic animations for urban modeling

Designing and optimizing traffic behavior and animation is a challenging problem of interest to virtual environment content generation and to urban planning and design. While some traffic simulation methods have appeared in computer graphics, most related systems focus on the design of buildings, roads, or cities but without explicitly considering urban traffic. To our knowledge, our work provides the first interactive approach which enables a designer to specify a desired vehicular traffic behavior (e.g., road occupancy, travel time, emissions, etc.) and the system will automatically compute what realistic 3D urban model (e.g., an interconnected network of roads, parcels, and buildings) yields the specified behavior. Our system both altered and improved traffic behavior in novel procedurally‐generated cities and in road networks of existing cities. Our urban models contain up to 360 km of roads, 300,000 vehicles, and typically cover four hours of simulated peak traffic time. The typical editing session time to “paint” a new traffic pattern and to compute the new/changed urban model is two to five minutes.     

城市复杂道路网络交通流的分解模型

针对城市道路交通流非线性、不确定性和模糊性特点,将城市道路与快速干道作为整体对待,提出了面向控制应用的城市交通网络宏观动态离散模型。将城市街区作为划分基点,把整个城市道路复杂交通网络分解为交叉口和单向环形道路两个子系统,分别建立了它们的宏观动态模型。通过对交叉口进行理想虚拟变形,将各个单向环形道路连接在一起,从而形成各种复杂网络。对西安市中心区域的实际交通流数据进行了仿真研究,结果表明该交通流模型基本实现了城市道路与快速干道的统一分析建模,较好地反映了城市路网的交通流信息,可以作为城市交通控制系统分析和设计的有力工具。     

Transforming GIS data into functional road models for large-scale traffic simulation

There exists a vast amount of geographic information system (GIS) data that model road networks around the world as polylines with attributes. In this form, the data are insufficient for applications such as simulation and 3D visualization-tools which will grow in power and demand as sensor data become more pervasive and as governments try to optimize their existing physical infrastructure. In this paper, we propose an efficient method for enhancing a road map from a GIS database to create a geometrically and topologically consistent 3D model to be used in real-time traffic simulation, interactive visualization of virtual worlds, and autonomous vehicle navigation. The resulting representation provides important road features for traffic simulations, including ramps, highways, overpasses, legal merge zones, and intersections with arbitrary states, and it is independent of the simulation methodologies. We test the 3D models of road networks generated by our algorithm on real-time traffic simulation using both macroscopic and microscopic techniques.     

蒙特卡罗法在局域网交通信息估计中的应用

为解决理论计算需要事先已知车辆行驶路径的问题,提出采用蒙特卡罗法设计局域路网交通信息估计集成仿真模型,可利用有限交通采集设备,实现全面掌握城市路网交通运行状况、快速有效制定管理措施的目的。在实际路网上的研究结果表明,其具有良好的可靠性,可为先进交通管理系统（ATMS）相关交通模型的建立和交通采集设备的布设提供依据。     

基于复杂网络的路网交通拥堵评估仿真模型

为了能够深入分析路网交通拥堵动态演进过程, 为交通拥堵治理提供决策分析工具, 提出了一个基于复杂网络的路网拥堵评估仿真模型。通过将路段阻抗概念引入复杂网络理论, 实现了路网拓扑模型和流量模型的结合; 此外, 还提出了虚拟测试车辆遍历的路网通行能力评估方法, 对不同路网条件下的道路通行能力进行评估。最后在PC系统上实现了完整的路网拥堵评估仿真系统, 并利用该系统对拥堵路段数量、交通流量和路网拓扑结构等因素对路网通行能力的影响进行了仿真分析。仿真实验结果与经典交通理论分析结果一致, 并能反映更多的动态过程信息, 表明该模型能够准确有效地进行交通路网拥堵评估, 可以为相应的交通拥堵管理决策提供依据。     

基于轨迹大数据的动态最优路径规划

以轨迹大数据为基础,结合城市交通状态与用户个性化需求,提出一种基于改进Viterbi算法的动态最优路径规划算法。首先融合交通状态和真实路网拓扑结构,构建基于有向多重加权复杂网络的交通网络模型。采用基于层次分析法和熵权法相结合的综合赋权法对交通网络模型的多权重属性进行权重分配,得到新的有向加权复杂网络模型。进一步采用改进的Viterbi算法求解最优路径。最后,以兰州市为例,对最优路径规划进行分析,并将该算法与静态规划方法进行比较,验证城市最优路径规划算法的有效性与实时性。实验结果表明,结合城市交通状态与用户偏向的路径规划更加科学合理,能够为兰州市驾车出行、交通管理部门决策提供决策支持和参考。     

基于实测流量的局域路网随机分配模型

针对城市局域路网所能获取的出行需求条件通常是重要交叉口的流量数据,而不是完整的出行OD矩阵的特点,在分析城市道路转弯比例时变稳定性的基础上,采用交叉口转弯比例作为重要参数,建立基于蒙特卡罗随机系统模拟思想的局域路网交通分配模型,并给出局域路网仿真分配系数矩阵的计算方法。将该模型在实际路网中进行应用测试,分配流量与实测数据的比对结果验证了该方法的适用性。     

城市交通网络宏观控制模型及仿真实现

为研究适合城市交通网络控制系统应用的交通流预测模型,在改进Van Den Berg, M的路段交通流模型的基础上,建立了以路口交通流为基本建模单元,以动态非线性离散方程反映交通流变化的城市交通网络宏观模型.为验证该模型能有效地预测城市路网的交通流信息,在VC++net环境下,开发了城市交通宏观控制模型仿真系统UTFS,设计了网络拓扑结构模块,以适应不同规模、不同复杂程度的实际交通网络的仿真要求.最后选取典型网络进行应用研究.仿真结果表明:该模型满足交通控制对控制模型的实时性和精度要求,该仿真系统可以作为城市交通网络宏观控制模型验证的有效工具,也可以作为城市交通控制系统控制和优化研究的辅助工具.     

智慧城市路网交通流量均衡性优化调度方法

早高峰和晚高峰时段的路网交通混乱,极易发生拥堵情况,为缓解交通系统压力,设计节点元胞划分下智慧城市路网交通流量均衡性优化调度方法。获取不同交通路线间的流量分离函数,定义路径交通流量和可用路段费用,得到出行者在某段路径上的概率函数,计算智慧城市路网各路段交通流量;获取流量守恒和车辆传递函数,计算可变元胞的单独序列,建立交通节点元胞划分模型;设计交通流量均衡性优化调度算法,得到城市路网均衡性的优化调度结果。设置仿真参数,对比优化前后三个路网模型的路径流量,仿真结果显示：早高峰和晚高峰时段路段内的路径流量明显降低,在其他时段,优化后的路径流量也不同程度下降,且路网模型越复杂,该优化方法的调度效果越好。     

Population-driven Urban Road Evolution Dynamic Model

In this paper, we propose a road evolution model by considering the interaction between population distribution and urban road network. In the model, new roads need to be constructed when new zones are built, and existing zones with higher population density have higher probability to connect with new roads. The relative neighborhood graph and a Fermat-Weber location problem are introduced as the connection mechanism to capture the characteristics of road evolution. The simulation experiment is conducted to demonstrate the effects of population on road evolution. Moreover, the topological attributes for the urban road network are evaluated using degree distribution, betweenness centrality, coverage, circuitness and treeness in the experiment. Simulation results show that the distribution of population in the city has a significant influence on the shape of road network, leading to a growing heterogeneous topology.