行人交通微观动态元胞自动机仿真模型研究

在分析行人交通特性后;以元胞自动机（CA）和规则描述为理论基础;提出基于CA的行人仿真模型;以此建立相对于其他交通对象的行人避让模型。该方法以模型与现实世界的高相似性有效克服了精确数学模型在仿真行人交通时的难题。结合行人CA模型和行人避让模型开发了混合交通流仿真试验原型系统。仿真结果表明;该方法有效地模拟了现实交通状况;在城市交通规划、交通需求管理和交通控制等领域有着广泛的应用前景。     

基于元胞自动机的机场场面交通仿真模型

随着我国民用航空的迅速发展,机场负荷不断加大,给机场管理带来较大的压力,建立机场场面交通仿真系统是一种有效的措施.本文针对机场场面复杂路网的交通特性,在NS模型的基础上,重新设定了元胞的属性,将机场转化成多一维元胞自动机模型.并对机场场面交通进行了模拟仿真.结果表明该模型能较合理的表现机场上飞机的行为规则.     

基于元胞自动机模型的交通流混沌仿真研究

研究一维元胞自动机模型——Nagel-Schreckenberg（NS）模型的交通流混沌问题。用Matlab程序产生交通流时间序列,在一定参数组合情况下,仿真研究了交通流车队中前后车辆之间车头间距的变化过程,并在此基础上讨论了车辆密度和车辆减速概率的变化对交通流运动状态的影响。结果表明,当车流密度超过某一值时,NS模型仿真出的交通流会产生混沌现象;而交通流混沌产生的根本原因在于交通流的内在随机性,其中车辆不规则的加速、减速是这种内在随机性的主要因素。     

交通元胞自动机计算机模拟模型的研究

主要介绍了元胞自动机的基本理论,分析了元胞变换的原则;详细探讨了元胞自动机在道路交通模拟中的应用,设计出了交通元胞自动机的结构,分析了交通元胞自动机所采取的状态变换原则,建立了一维（单车道）交通流模拟模型;论述了元胞自动机的发展及在道路交通模拟中的研究前景。     

基于元胞自动机的行人模型仿真研究

为了直观地显示行人行走的特性以及与车流之问的相互作用,在分析行人交通特性后,以元胞自动机(CA)和规则描述为理论基础,提出基于CA的行人仿真模型,利用VC建立相对于其他交通对象的行人避让模型,最后用OpenGL对模型进行可视化渲染.方法以模型与现实世界的高相似性有效克服了精确数学模型在仿真行人交通时的难题.结合行人cA模型和行人避让模型开发了混合交通流仿真试验原形系统.仿真结果表明,方法有效地模拟了现实交通状况,在城市交通规划、交通需求管理和交通控制等领域有广泛的应用前景.     

基于元胞自动机的列车站前折返仿真模型

在对城市轨道交通中列车站前折返过程准确描述的基础上,建立了2种典型站前折返模式的元胞自动机模型,即站前单渡线折返仿真模型和站前双渡线折返仿真模型。为准确模拟列车的折返过程,模型设定了列车在不同轨道部分的元胞更新规则,在此基础上还添加了线路标识、方向标识和信号标识等来实现列车的换道、转向和防止进路冲突等问题。采用计算机编程,运用已建立的模型来模拟列车的运行过程,对列车运行过程的速度一位置图和时间一位置图的分析发现,模型的模拟结果与实际列车的折返过程完全相同,同时采用仿真方法计算的折返站折返能力与传统图解法计算的结果误差仅为2．4％,由此说明所建立的模型能够准确模拟实际列车的站前折返过程,可以应用于对列车的折返仿真。     

基于元胞自动机的多车道机非混合道路交通流

车辆的行驶受到本车道以及邻近车道前后邻近车辆的影响,在城市交通中机非混合对车辆行走的影响尤为复杂。通过研究路段上机非混合通行交通流的本质特性,综合考虑非机动车对机动车换道规则及加减速规则的\"摩擦\"和\"阻滞\"干扰影响,建立描述路段混合通行道路交通流的元胞自动机(CA)模型,从不同的机非混合比例下道路交通流的流量、速度变化情况,流量与车辆到达率关系,交通流相位相变等方面仿真模拟混合交通流的机非干扰机理。     

基于元胞自动机的城市交通流仿真系统

利用元胞自动机理论，建立了单车道及交叉路口交通流模型。为了使用户直观的了解交通运行状况，以便采取有效的优化措施对交通进行管理，设计并实现了城市交通流仿真系统。该系统具有优化功能，能够通过对数据的分析，产生交通管理的优化策略，对优化城市交通提出可供借鉴的措施。     

基于元胞自动机的交通流计算机模拟

元胞自动机是把复杂系统量化为简单的个体,在元胞自动机模型中.空间、时间都被离散化,每一个相互作用的单元仅为有限的状态.以元胞自动机理论为基础,把车辆在路段上交通流中运动的变化规律表述为元胞自动机的演化规则,建立了基于元胞自动机理论的交通流模拟模型,标定了元胞长度和最大速度等参数,分析了元胞变换的原则;详细探讨了元胞自动机在道路交通模拟中的应用,设计出了交通元胞自动机的结构,分析了交通元胞自动机所采取的状态变换原则,建立了一维(单车道)交通流模拟模型;并利用C语言编程实现模拟.模拟结果符合实际交通流的特点.     

基于元胞自动机模型的礼堂人群疏散仿真

为了消除礼堂的安全隐患,制定行之有效的应急预案,有必要对礼堂人群疏散运动进行研究,掌握礼堂人群疏散的一般特点和规律。采用基于二维元胞自动机模型对某高校礼堂发生人群疏散运动进行仿真,找出影响礼堂人群疏散效率的关键因素,为高校礼堂设计提供支持;为高校礼堂制定突发事件应急预案提供参考。     

多局域世界复杂网络中的病毒传播研究

对多局域世界(MLW)演化模型的构造算法进行改进,以元胞自动机(CA)为工具,研究MLW复杂网络中的病毒传播特性。结果表明,CA能较好反映病毒传播过程中的概率事件和个体之间的交互行为,MLW复杂网络的传播临界值与传染率、病毒爆发率有关,初始感染源的选择对病毒的爆发有重要作用,病毒的传播和消亡速度与传染率以及攻击模式有关。     

改进的硅各向异性腐蚀GPU并行模拟

硅各向异性腐蚀过程复杂,采用元胞自动机模拟硅各向异性腐蚀非常耗时。为了加速腐蚀模拟过程,研究了基于图形处理器(GPU)进行硅的各向异性腐蚀模拟。针对串行算法直接并行化方法存在加速效率低等问题,提出了一个改进的并行模拟方法。该方法增加了并行部分的负载,减少了内存管理的开销,从而提高了加速性能。实验证明该方法能够获得较理想的加速比。     

区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型

针对多区域系统内部各个子区域属性的差异化,提出多区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型。在该模型中,运用区域耦合原理和耦合区域信息交换规则来构造元胞自动机（CA）模型的演化规则,实现局部子区域之间的信息交换,运用不同类型的元胞自动机模型对子区域分别建立不同的CA模拟模型,并用概率化方法处理模拟模型中元胞状态的转化,实现各个子区域状态的演化。实验表明,子区域在保持自身演化形态相对独立的同时,通过边界区域耦合进行演化连接,各个子区域内的元胞能与其边界耦合区域内的元胞保持一种相对稳定的有序形态,且一个子区域的影响能在一定程度上传递到其他子区域内。该模型能很好地处理大规模复杂区域环境下的空间演化模拟。     

基于元胞自动机理论的快速公交系统能耗研究

交通运输能源消耗已经成为决策管理者高度关注的信息。采用元胞自动机（CA）理论研究了快速公交系统能耗问题,以元胞自动机NaSch交通流模型为基础,通过结合动能定理,建立了快速公交系统的元胞自动机能耗动力学仿真模型。并以目前建设的兰州市快速公交系统为例,仿真研究了周期性边界条件下,不同行车密度、不同停靠站时间以及驾驶员行为差异下随机慢化对快速公交车系统能耗的影响,得到了相应的定量分析结论。仿真结果表明,快速公交车辆停靠站时间越长,拥堵的范围越大,路面交通流能耗损失越小,对应的流量、速度也越小,系统越早进入堵塞相。     

基于元胞鱼群算法的人员疏散模型

针对元胞自动机模型以及原始人工鱼群算法在刻画综合交通枢纽人员常规疏散行为上的局限性,本文提出了一种基于元胞鱼群算法的人员疏散模型,考虑个体之间的行走速度、视野范围差异,将排队机制和出（入）口选择行为、导向行为、记忆功能加入原始人工鱼群算法中,顶层采用改进的人工鱼群算法进行移动位置更新,底层采用元胞自动机模型解决移动位置冲突.实验证明,该模型可真实反映人员在综合交通枢纽内换乘时的疏散过程;在同等环境下,与原始人工鱼群模型相比,该模型实现了个体按照疏散引导进行有序移动,避免了陷入局部最优;与元胞自动机模型相比,其更好地体现了个体的从众、避障和出（入）口选择行为,有效地降低了时间复杂度.     

细胞神经网络图像恢复新方法的研究

结合二维细胞自动机(CA)和细胞神经网络通用二进制神经元(CNN-UBN)设计了两种新的用于噪声图像恢复的细胞神经网络(CNN)。这两种网络的联合处理图像结果明显优于长度为3和5的普通中值滤波恢复方法,且具有速度快、结构简单、易于硬件集成等优点,是一种新颖实用的图像恢复算法。     

基于扩展型二维CA的图像加密算法

根据数字图像的存储特点,提出一种基于扩展型二维元胞自动机的图像加密算法,将二维元胞自动机与图像加密技术结合,利用元胞自动机生成数值范围在0-255区间的二维伪随机数矩阵,截取与图像大小相等的伪随机数矩阵作为密码对图像像素进行加密,解密为加密的逆过程。实验结果表明,该算法能快速产生密码,加密形式简单,具有较好的抗攻击能力,适合对数据量大的数字图像进行加密。     

基于形态学和坐标变换的二维CA图像处理技术研究

深入研究了一类二维细胞自动机(CA),提出了一种用于二值和多值图像处理的二维CA实现方法。对于二值图像,提出了类似于数学形态学腐蚀、膨胀的CA布尔逻辑规则;对于多值图像,采用坐标逻辑运算把图像分解成爹个二值图像后用CA并行处理。所有的CA规则都可以用细胞神经网络(CNN)实现。最后,将这种方法用于图像滤波,获得了很好的实验结果。     

基于元胞自动机的网络蠕虫病毒传播仿真

针对模拟网络蠕虫病毒的传播,提出基于元胞自动机模型的网络蠕虫病毒传播的方法。将病毒的传播过程分为2个阶段,并分别对不同的阶段建模。经过仿真,可以获得不同状态的计算机系统的数量、蠕虫病毒的数量和病毒传播趋势等信息。结果表明,用元胞自动机模型仿真蠕虫病毒传播能够更清晰地反映出网络蠕虫病毒传播的趋势,与实际的蠕虫病毒传播符合较好。     

基于细胞自动机的安全图像加密算法

利用初等细胞自动机状态环性质进行加密后的密文图像仍可看出原图像的部分轮廓,且明文敏感性差。由此提出一种安全的图像加密算法,采用周期为2的二维细胞自动机对图像进行位平面加密,再通过状态环加密的方法使明文改变1 bit即可影响整个密文图像。仿真结果表明,改进算法敏感性更高,密钥空间更大,且加密速度较快。