[发明专利]一种面向负载均衡的交通仿真路网图形化分割方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向负载均衡的交通仿真路网图形化分割方法及系统，首先根据各车道上的仿真车辆对仿真路网进行灰度变换，形成仿真路网的灰度图像，然后计算灰度图像的重心，根据重心坐标对所述灰度图像进行递归二分，灰度图像划分完毕后，根据所划分图像子区域的邻接关系生成子区域的拓扑图，从而将仿真任务分配给各计算节点CPU处理。该方案不仅能够实现仿真路网的快速分割，而且，也能够有效提高并行效率和加速比，实现负载均衡。

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种面向负载均衡的交通仿真路网图形化分割方法及系统。

背景技术

微观仿真通过对人、车、路等的建模，进行真实交通的虚拟构建，实现对路网交通的模拟，为交通规划、管理和控制提供决策工具。由于城市交通的微观仿真需要对数量众多的驾驶员-车辆、非机动车、行人、交通控制方案等进行快速处理，因此，微观交通的并行仿真成为交通仿真发展的趋势，路网分割是城市大规模交通路网并行仿真的关键技术，也是实现群集计算负载均衡的基础。

由于交通路网具有强耦合性，面向负载均衡的路网分割是具有挑战性的难题。交通路网的分割方法研究成果较少，现有方法主要为基于面积或者路段长度的分割方法和正交递归二分法。其中，基于面积的分割方法按照面积对路网进行均分；正交递归二分法以路口为节点进行拓扑图的转换，对转换得到的拓扑图进行分割处理，重复进行水平方向和垂直方向的对称分割。

现有方法的局限性包括：1)以路口为最小单位进行拓扑图的转换计算复杂度较高；2)分割方法的权重基于道路长度或者区域面积确定，未考虑道路上车辆数，易导致负载不均衡的现象。

为了实现城市交通大规模路网并行仿真，适应时变的路网交通流状况，实现负载均衡，需要研究快速的仿真路网分割方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向负载均衡的交通仿真路网图形化分割方法及系统，不仅提供了强耦合路网的快速划分方法，且有效提高了并行效率和加速比。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种面向负载均衡的交通仿真路网图形化分割方法，包括：

获取读取实际交通场景对应的仿真路网、仿真周期、计算节点的CPU总数量和微观交通仿真软件，并将微观交通仿真软件传输至各计算节点；

根据各车道上仿真车辆对仿真路网进行灰度变换，形成仿真路网的灰度图像；

计算灰度图像的重心，根据重心坐标以及计算节点的CPU总数量对灰度图像进行递归二分，获得一系列灰度图像的子区域，并根据灰度图像子区域的临接关系生成相应的拓扑图；

将灰度图像子区域所包含的车道、车道上的仿真车辆以及所述拓扑图分配给各计算节点的CPU，由各计算节点的CPU启动微观交通仿真软件并结合分配得到的数据进行仿真，直至仿真周期结束后，回传仿真结果。

一种面向负载均衡的交通仿真路网图形化分割系统，包括：

数据读取模块，用于获取读取实际交通场景对应的仿真路网、仿真周期、计算节点的CPU总数量和微观交通仿真软件，并将微观交通仿真软件传输至各计算节点；

仿真路网灰度图像转换模块，用于根据各车道上仿真车辆对仿真路网进行灰度变换，形成仿真路网的灰度图像；

灰度图像分割模块，用于计算灰度图像的重心，根据重心坐标以及计算节点的CPU总数量对灰度图像进行递归二分，获得一系列灰度图像的子区域，并根据灰度图像子区域的临接关系生成相应的拓扑图；

任务分配模块，用于将灰度图像子区域所包含的车道、车道上的仿真车辆以及所述拓扑图分配给各计算节点的CPU，由各计算节点的CPU启动微观交通仿真软件并结合分配得到的数据进行仿真，直至仿真周期结束后，回传仿真结果。