JP5052911B2 - シミュレーション方法 - Google Patents
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Description
動的タイムステップ制御方式は、会合状態では模擬精度を維持するために、従来方式と同じδt(≦Δt)に基づいて模擬する。このため、δtに基づいて模擬する状態が長く続くと、Δtを算出するコスト分がオーバーヘッドとなり、従来方式よりも実行性能が劣る可能性が高くなるといった課題がある。
図1は、本発明の実施の形態1における動的タイムステップ制御方式の挙動と、従来の動的タイムステップ制御方式の挙動とを比較した説明図である。図1(a)が従来方式、図1(b)が本発明の方式に相当し、任意の移動体におけるシミュレーション時刻進行に関して、両方式を対比して示している。
本実施の形態2では、先の実施の形態1で述べたCostΔtの具体的な設定方法に関して、次の3つの場合について説明する。
ケース1:CostΔtを固定値に設定する方法
ケース2:CostΔtを場合分けして設定する方法
ケース3:CostΔtを動的(実行中)に設定する方法
例えば、従来技術において、先の図4を用いて説明した動的タイムステップ制御方式の基本形では、各移動体iは、下式(1)を計算することによりΔtiを求め、次の模擬時刻を決定する。
アプリケーションによっては、全ての移動体との会合可能性時刻を算出する必要がない場合がある。例えば、道路交通シミュレーションでは、車の次の時刻の状態を決定する際に、該車の前方車の情報は必要とするが、前々方車の情報は必要としない場合が殆どである。
パターン1)交差点を介さない同一車線上の前方車:コスト5
パターン2)交差点1つを介する前方車:コスト10(例:図3の自車Aと他車Bとの関係に相当)
パターン3)交差点2つを介する前方車:コスト15(例:図3の自車Aと他車Cの関係に相当)
パターン4)交差点3つ以上を介する前方車:30
ケース2で述べたように、あらかじめ場合分けを決めておくのではなく、実際にΔt算出のために要した実行時間をシミュレーション実行中に測定し、その値をCostΔt値として採用することが考えられる。本方法は、実際にΔt算出のために要した実行時間が正確に測定されれば、精度の良い値となる。しかしながら、測定時に、たまたま他の処理(例えば、ガーベッジコレクション等)が実行されたりしたことにより、実質以上に大きな値となってしまう可能性があるといった課題がある。
動的タイムステップ制御方式に基づいてシミュレーションを実行中の場合には、Δtを計算するプロセスで、従来方式に切り替える適当なタイミング情報を抽出できる。しかし、従来方式を実行中には、Δtを計算しないため、従来方式から動的タイムステップ制御方式に戻す切り替えタイミングの情報が乏しい。
ケース1:N回(ステップ)後に動的タイムステップ制御方式へ切り替える方法
ケース2:会合状態でなければ動的タイムステップ制御方式へ切り替える方法
ケース3:周囲の状況から判断して動的タイムステップ制御方式へ切り替える方法
例えば、N=10として、従来方式で10ステップ(δt×10)後に動的タイムステップ制御方式へ切り替える(ただし、Nは、2以上の整数である)。または、このN値を適当に変えてみて、その中で最も実行性能が良かった時の値を設定することが考えられえる。
従来方式に基づいて実行中であっても、各移動体は、回りの移動体の状況を見ながら行動しているため、現状が会合状態であるか否かを判断することができる。この情報を利用して、会合状態でなければ動的タイムステップ制御方式へ切り替えることが考えられる。
移動体が密集している状態では、基本的に、移動体間で会合する可能性は高くなる。この性質を利用し、従来方式により実行中の移動体は、例えば、道路交通シミュレーションの場合、周囲100m以内の範囲に存在する車の数を移動体密集度として調べ、この移動体密集度がある所定閾値以下となった時には、会合する可能性が低いと判断し、従来方式から動的タイムステップ制御方式に切り替えることが考えられる。
Claims (8)
- 複数の移動体を主対象としたタイムステップ法に基づくシミュレーションを計算機を用いて実行する際に、他の移動体と会合する可能性がある時刻までタイムステップ間隔Δtを大きくすることにより実行性能向上を図る動的タイムステップ制御方式を用いるシミュレーション方法であって、
前記計算機において、
前記タイムステップ間隔Δtの算出に要する計算コストをCostΔt、従来のシミュレーション方式における1時刻分の処理コストをCostUnitとしたときに、タイムステップ間隔Δtの増加に伴って増加し、タイムステップ間隔Δtの算出に要する計算コストの増加に伴って減少する切り替え判定関数fとして
f=(CostUnit×Δt)/(CostUnit+CostΔt)
をあらかじめ記憶しておく記憶ステップと、
前記切り替え判定関数の値を算出し、算出した前記切り替え判定関数の値が所定閾値を下回った場合には、前記タイムステップ間隔Δtを算出せずに毎時刻固定の細かいタイムステップδtに基づく従来のシミュレーション方式に変更してシミュレーションを続行する切り替え判定ステップと
を備えることを特徴とするシミュレーション方法。 - 請求項1に記載のシミュレーション方法において、
前記切り替え判定ステップは、前記複数の移動体のそれぞれについて、前記切り替え判定関数の値を計算し、移動体ごとに前記従来のシミュレーション方式への変更を判定することを特徴とするシミュレーション方法。 - 請求項1に記載のシミュレーション方法において、
前記切り替え判定ステップは、前記複数の移動体のそれぞれについて計算した前記切り替え判定関数の値から平均値を求め、前記平均値が前記所定閾値を下回った場合には、前記複数の移動体を一括して前記従来のシミュレーション方式に変更してシミュレーションを続行することを特徴とするシミュレーション方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のシミュレーション方法において、
前記切り替え判定ステップは、ある移動体が前記従来のシミュレーション方式を実行している場合に、前記従来のシミュレーション方式を所定回数実行した後に動的タイムステップ制御方式に戻してシミュレーションを続行することを特徴とするシミュレーション方法。 - 請求項2に記載のシミュレーション方法において、
前記切り替え判定ステップは、ある移動体が前記従来のシミュレーション方式を実行している場合に、該移動体が他の移動体と会合状態でなければ動的タイムステップ制御方式に戻してシミュレーションを続行することを特徴とするシミュレーション方法。 - 請求項2に記載のシミュレーション方法において、
前記切り替え判定ステップは、ある移動体が前記従来のシミュレーション方式を実行している場合に、該移動体が、動的タイムステップ制御方式によりシミュレーションを実行している他のいずれの移動体においても会合対象となっていなければ動的タイムステップ制御方式に戻してシミュレーションを続行することを特徴とするシミュレーション方法。 - 請求項2に記載のシミュレーション方法において、
前記切り替え判定ステップは、ある移動体が前記従来のシミュレーション方式を実行している場合に、該移動体の周囲の移動体密集度を調べ、前記移動体密集度が所定閾値以下であれば移動体間で会合する可能性が低いと判断し、該移動体を動的タイムステップ制御方式に戻してシミュレーションを続行することを特徴とするシミュレーション方法。 - 請求項3に記載のシミュレーション方法において、
前記切り替え判定ステップは、前記複数の移動体のすべてが、前記従来のシミュレーション方式を一括して実行している場合に、それぞれの移動体について他の移動体と会合状態であるか否かを判断し、会合状態であると判断された移動体の割合が所定閾値以下であれば、前記複数の移動体を一括して動的タイムステップ制御方式に戻してシミュレーションを続行することを特徴とするシミュレーション方法。
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