CN113536611B - 基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，该方法包括步骤：将交通系统架构拆分为多个组分；将多个所述组分作为流程组件构建流程仿真模型，其中，所述流程仿真模型为通过有向线段连接所述流程组件组成的拓扑网络结构，所述流程组件构成所述拓扑网络结构的节点；根据流程仿真模型评估所述交通系统架构的正确性。本发明的有益效果：能够提高自主式交通系统架构正确性评估的准确性。

Description

基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法

技术领域

本发明涉及道路交通管理技术领域，具体而言，涉及一种基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法。

背景技术

随着我国交通体系信息量剧增、系统增多、迭代加快，靠人指挥交通系统难以满足需求，目前自主式交通系统（ATS：Autonomous Transportation System）的体系框架，能够借助人工智能、大数据、移动通信、卫星定位等新兴技术，推动交通系统从“弱自主”向“全自主”的体系化转变。自主式交通系统代表了面向未来的交通发展趋势，与其他系统相比，呈现出自主感知、自主学习、自主决策、自主响应等特征。这些特征决定ATS不是一个静态的系统，而是一个动态的能够演进演化的系统。因此，ATS的架构设计要求构建一个完整的架构体系，依托系统内在需求与外在技术共同驱动的运作机制划分系统代际，并基于演化机理解析各代基功能、逻辑、物理架构及其映射关系与平行演进机制，建立ATS架构体系。基于ATS体系架构，最终实现标准化架构设计实现技术，并能够针对典型交通场景提供系统架构设计参考方案。所以，为保证ATS的研究工作能正常进行，首先需要保证建立的系统架构体系或者设计框架体系的正确性。

ATS的架构是成体系的，并非单一的静态的架构，不能直接套用其他系统通用的常识准则进行准确性评估。目前的评估技术均需人力大量的投入，整个流程要靠人工实现对整个系统架构的检查，投入的人力与系统复杂程度成正比，系统越复杂，投入的人力越多，花费的时间也越长，尤其是针对自主式交通系统这样庞大又复杂的系统来讲，是一个较为严重的缺点。同时，在评估中，大多数情况下会根据既有的规范去做判断，人的主观性较强，以此导致系统架构正确性的评估不准确。当系统架构出现问题时，也难以直接对问题进行精准定位。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，为达上述目的，本发明提供了一种基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，包括步骤：

将交通系统架构拆分为多个组分；

将多个所述组分作为流程组件构建流程仿真模型，其中，所述流程仿真模型为通过有向线段连接所述流程组件组成的拓扑网络结构，所述流程组件构成所述拓扑网络结构的节点；

根据流程仿真模型评估所述交通系统架构的正确性。

进一步地，所述将交通系统架构拆分为多个组分包括：

根据所述交通系统架构的功能和完整性，将所述交通系统架构拆分为多个功能服务域；

将每个所述功能服务域均细分为多个所述组分，其中，每个所述功能服务域均具有对应的所述流程仿真模型。

进一步地，所述根据流程仿真模型评估所述交通系统架构的正确性包括：

当判定所述流程仿真模型的活性和有界性无误时，则确定所述交通系统架构的正确性无误，其中，所述流程仿真模型的所述活性的评估方法包括：

在所述流程仿真模型中设定起始节点和终止节点；

判断在所述流程仿真模型中，仿真动态对象是否能够从所述起始节点流通至所述终止节点，若是，则判定所述流程仿真模型的所述活性无误。

进一步地，所述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法还包括：

确定所述流程仿真模型中所述起始节点至终止节点之间的路径集；

根据所述路径集确定所述流程仿真模型中赘余的所述流程组件。

进一步地，所述流程仿真模型的所述有界性的评估方法包括：

当确定所述流程仿真模型的所述活性无误时，则根据所述流程仿真模型进行离散仿真验证；

根据所述离散仿真验证中的溢出状况，判断所述流程仿真模型的所述有界性是否有误。

进一步地，所述根据所述离散仿真验证中的溢出状况，判断所述流程仿真模型的所述有界性是否有误包括：

在所述离散仿真验证中，获取各个所述流程组件中的仿真动态对象数量；

当存在任一所述流程组件的所述仿真动态对象数量大于预设警戒值时，判定所述有界性有误，否则判定所述有界性无误。

进一步地，所述流程组件中设置有预设判断条件，所述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法还包括：

根据所述流程仿真模型评估所述交通系统架构的预设特性，其中，当动态对象到达所述设置有所述预设判断条件的所述流程组件时，触发所述预设判断条件，以根据所述预设判断条件和所述仿真动态对象判断所述交通系统架构的所述预设特性。

进一步地，所述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，还包括：

当判定所述活性有误，和/或判定所述有界性有误时，生成用于指示活性有误和/或有界性有误的流程组件的位置的指示信息。

本发明的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，能够满足自主式交通系统框架体系的架构评估的需求，通过将交通系统架构拆分为多个组分，并基于多个组分构建为拓扑网络结构形式的流程仿真模型，使得在正确性评估时，适应性更强，在评估过程中，能够基于程序进行自动化的评估，减少或排出人为干扰，降低评估的主观性，使得系统架构的评估更加准确。

本发明还提出了一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法。

本发明所述的计算设备与上述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法的有益效果相近似，在此不再进行赘述。

本发明还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法。

本发明所述的计算机可读存储介质与上述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法的有益效果相近似，在此不再进行赘述。

附图说明

图1为本发明实施例中的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法的流程图一；

图2为本发明实施例中的功能服务域细分为组分的示意图；

图3为本发明实施例中基于自动驾驶场景简化版的ATS架构的功能服务域与组分的拆分示意图；

图4为本发明实施例中的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法的流程图二；

图5为本发明实施例中的流程仿真模型的拓扑网络结构示意图；

图6为本发明实施例中，以路径算例示意图中的节点0为起始节点，节点8为终止节点得到的一条路径的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

参照图1所示，本发明实施例提出了一种基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，包括步骤：

S1、将交通系统架构拆分为多个组分；

S2、将多个所述组分作为流程组件构建流程仿真模型，其中，所述流程仿真模型为通过有向线段连接所述流程组件组成的拓扑网络结构，所述流程组件构成所述拓扑网络结构的节点；

S3、根据流程仿真模型评估所述交通系统架构的正确性。

由于自主式交通系统（ATS）架构较为复杂，通常情况下无法直接进行正确性评估，由此，本发明实施例中，将复杂的交通系统架构拆分为多个小型结构（组分），进而根据多个组分进行流程仿真模型的构建，进而对流程仿真模型进行正确性评估，可以理解，当确定流程仿真模型的正确性时，即可确定所述交通系统架构的正确性。

参照图5所示，其为本发明实施例中的一种流程仿真模型的拓扑网络结构图，基于组分构建的流程仿真模型为拓扑网络结构，其中，组分作为流程仿真模型中的流程组件，即作为所述拓扑网络结构的节点，并且多个流程组件之间通过有向线段连接。由此构建的拓扑网络结构能够进行正确性的评估，即实现自主式交通系统架构正确性的检查。在一个可选的实施例中，可进行活性检验，以及基于离散仿真中的流程仿真判断流程仿真模型中各个部分的运行情况，进而判断有界性，从而结合有界性和活性的判定情况判断流程仿真模型的正确性，进而判断交通系统架构的正确性。

综上，本发明实施例中的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，能够满足自主式交通系统框架体系的架构评估的需求，通过将交通系统架构拆分为多个组分，并基于多个组分构建为拓扑网络结构形式的流程仿真模型，使得在正确性评估时，适应性更强，在评估过程中，能够基于程序进行自动化的评估，减少或排出人为干扰，降低评估的主观性，使得系统架构的评估更加准确。

在一个可选的实施例中，所述将交通系统架构拆分为多个组分包括：

根据所述交通系统架构的功能和完整性，将所述交通系统架构拆分为多个功能服务域；

将每个所述功能服务域均细分为多个所述组分，其中，每个所述功能服务域均具有对应的所述流程仿真模型。

本实施例中，根据交通系统架构的组成元素，如功能，以及其完整性进行架构的拆分，从而得到多个功能服务域，基于多个功能服务域，均细分为多个组分，并构建每个功能服务域对应的流程仿真模型，可以理解，对于交通系统架构正确性的评估，当其所有的功能服务域的流程仿真模型的正确性均无误时，即判定交通系统架构的正确性无误。

本实施例中，ATS架构可以由多个与道路交通功能相关的功能服务域组成，功能服务域可以细拆分为多个较大组分，每个较大的组分可以接着向下细分为更小的组分。其中，划分得到的更小的组分即本发明中用于构建流程仿真模型的组分。参照图2所示，交通运营与管理服务是ATS架构中的一个功能服务域，该功能服务域对由所有类型车辆和行人构成的交通运输网络进行运营管理，包括交通监测、交通需求管理、交通管理与控制、交通管理执行，该功能服务域可以细分为交通监测、管控与执行三个大的组分，这三个组分还可以按照一定的方式接着往下细分为更小的组分（例如交通监测按照监测对象可以分为交通流量监测、车辆监测、交通事故监测、交通施工区监测等）。以及参照图3所示，其为一个基于自动驾驶场景简化版的ATS架构，可以拆分出3个功能服务域，分别为，通讯网络、路口服务和交通大脑等功能服务域，以及可以拆分出信号设备、路侧设备、非自主对象需求、自主对象需求、自动驾驶车辆、应急设备等6个较大的组分，每个较大的组分即可以拆分为更小的组分，针对每个足够小且具体的组分，即可以作为流程组件，并基于有向线段连接而形成能够用于仿真的流程仿真模型。

本发明的一个可选的实施例中，所述根据流程仿真模型评估所述交通系统架构的正确性包括：

当判定所述流程仿真模型的活性和有界性无误时，则确定所述交通系统架构的正确性无误，其中，所述流程仿真模型的所述活性的评估方法包括：

在所述流程仿真模型中设定起始节点和终止节点；

判断在所述流程仿真模型中，仿真动态对象是否能够从所述起始节点流通至所述终止节点，若是，则判定所述流程仿真模型的所述活性无误。

参照图4所示，本实施例中，当判定流程仿真模型的活性和有界性无误时，即可确定流程仿真模型的正确性无误，进而可以确定所述交通系统架构的正确性无误，可以理解，若交通系统架构进行拆分，并构建为多个流程仿真模型，则当多个流程仿真模型的正确性均判定位无误时，判定所述交通系统架构的正确性无误。

其中，活性是指系统架构完成任务的能力，确保系统架构的活性即确保系统在运行时不会因为系统本身架构设计不合理造成信息锁死等异常现象而导致系统无法完成任务的情况。

有界性是检查系统架构是否存在溢出的有效尺度，防止确保不会重复启动某一正在进行的操作。

本实施例中，由于流程仿真模型为由有向线段组合而成的拓扑网络结构，将流程仿真模型中作为节点的两个流程组件设置为起始节点和终止节点，进而进行仿真，其中用于仿真的仿真动态对象可以是信息流，也可以指代具体的物理实体，在仿真过程中，仿真动态对象需要基于有向线段的指向进行各个流程组件之间的流通，因此，若在流程仿真模型中存在一条起始节点至终止节点之间的路径，以使仿真动态对象基于该路径走通流程仿真模型的流程，则表示所述流程仿真模型的所述活性无误，参照图6，图中节点0为设置的起始节点，8为设置的终止节点，节点0-1-4-5-7-8即为一条能够使仿真动态对象流通的路径，此时即表示流程仿真模型具备活性。

在本发明的一个可选的实施例中，所述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法还包括步骤：

确定所述流程仿真模型中所述起始节点至终止节点之间的路径集；

根据所述路径集确定所述流程仿真模型中赘余的所述流程组件。

参照图5和6所示，以起始节点为0，终止节点为8为例，在对两个之间的路径进行确定时，可以得到如下5条路径：[0, 1, 2, 5, 7, 8]；[0, 1, 4, 5, 7, 8]；[0, 1, 4, 6,7, 8]；[0, 2, 5, 7, 8]；[0, 3, 5, 7, 8]，从而5条路径形成路径集，基于该路径集可以确定路径未覆盖到的节点，即节点9，由此，可以确定该节点9对应的流程组件是赘余的，没有在流程中用到，基于此，可以根据此结果，便于作业人员对流程仿真模型进行调整，以便于更加合理地确定系统架构的正确性。

其中，在确定路径时，对于流程仿真模型中的各个节点，在初始状态为未被访问状态，可以以一个未被访问的节点为起点，并沿该起点的边走到其它未被访问过的节点，当最后到达的节点的边未连接有未被访问的节点时，回到上一个节点，并继续访问其它的节点，以此完成流程仿真模型中各个节点的访问，进而基于所有节点对其它相邻节点的访问情况，即可以生成所有起始节点至终止节点的路径。

在本发明的一个可选的实施例中，所述流程仿真模型的所述有界性的评估方法包括：

当确定所述流程仿真模型的活性无误时，则根据所述流程仿真模型进行离散仿真验证；

根据所述离散仿真验证中的溢出状况，判断所述流程仿真模型的所述有界性是否有误。

本实施例中，在确定流程仿真模型的活性无误时，则进行有界性的评估，具体地，根据建立的流程仿真模型进行离散仿真的验证，仿真过程中流程仿真模型可以自行统计各流程组件的运行状况，以判断流程仿真模型在仿真过程中是否溢出有效尺度，即在离散仿真中判断溢出状况，从而评估流程仿真模型的有界性。

其中，具有地，所述根据所述离散仿真验证中的溢出状况，判断所述流程仿真模型的所述有界性是否有误包括：

在所述离散仿真验证中，获取各个所述流程组件中的仿真动态对象数量；

当存在任一所述流程组件的所述仿真动态对象数量大于预设警戒值时，判定所述有界性有误，否则判定所述有界性无误。

本实施例中，在进行有界性评估时，可以在仿真中设置预设警戒值，在离散仿真中，其中，仿真动态对象数量可以由流程组件进行自行统计，若发现某个流程组件统计的停留在该位置的仿真动态对象数量超过预设警戒值时，代表系统的有界性有误。其中，仿真动态对象是指完成整个流程的实体，可以是信息流，也可以指代具体的物理实体，如构建的流程仿真模型为关于城市路网的拓扑网络结构，此时，仿真动态对象为车辆，仿真过程为车辆在交叉口运行的具体场景中，车辆完成交叉口运行的流程 。

在本发明的一个可选的实施例中，所述流程组件中设置有预设判断条件，所述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法还包括：

根据所述流程仿真模型评估所述交通系统架构的预设特性，其中，当动态对象到达所述设置有所述预设判断条件的所述流程组件时，触发所述预设判断条件，以根据所述预设判断条件和所述仿真动态对象判断所述交通系统架构的所述预设特性。

参照图4所示，在流程仿真模型中还可基于用户自定义，额外增加仿真中的判断条件，而进行其它评估。具体地，可以在特定流程组件中设置预设判断条件，如判断公式等，基于该预设判断条件，可以用于评估交通该系统架构的预设特性，当在流程仿真模型中流通的仿真动态对象到达设置有预设判断条件的流程组件时，会触发所述预设判断条件，从而预设判断条件和仿真动态对象结合判断该流程仿真模型是否具备预设特性，进而也即判断所述交通系统架构是否具备预设特性，例如，仿真动态对象包括交通数据信息，具体地，包括可以获取得到的路段上车辆的流量与速度的监测数据，以及该路段上碳排放检测数据，而预设判断条件为车辆碳排放公式，该公式可基于实际实验进行确定，并设定，车辆的流量与速度的监测数据和碳排放检测数据满足上述车辆碳排放公式时，则表示交通系统架构满足碳排放评估的判断特性。

在本发明的一个可选的实施例中，基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法还包括：当判定所述活性有误，和/或判定所述有界性有误时，生成用于指示活性有误和/或有界性有误的流程组件的位置的指示信息。

本实施例中，基于上述对流程仿真模型的活性和有界性的评估，当确定活性和有界性有误时，可以指示活性有误和有界性有误的具体位置，从而便于用户进行检查。

本发明另一实施例的一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法。

本发明所述的计算设备与上述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法的有益效果相近似，在此不再进行赘述。

本发明另一实施例的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法。

本发明所述的计算机可读存储介质与上述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法的有益效果相近似，在此不再进行赘述。

一般来说，用于实现本发明方法的计算机指令的可以采用一个或多个计算机可读的存储介质的任意组合来承载。非临时性计算机可读存储介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。

计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言，特别是可以使用适于神经网络计算的Python语言和基于TensorFlow、PyTorch等平台框架。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，其特征在于，包括：

将交通系统架构拆分为多个组分；

将多个所述组分作为流程组件构建流程仿真模型，其中，所述流程仿真模型为通过有向线段连接所述流程组件组成的拓扑网络结构，所述流程组件构成所述拓扑网络结构的节点；

根据所述流程仿真模型评估所述交通系统架构的正确性；

当判定所述流程仿真模型的活性和有界性无误时，则确定所述交通系统架构的正确性无误；

所述流程仿真模型的所述活性的评估方法包括：

在所述流程仿真模型中设定起始节点和终止节点；

判断在所述流程仿真模型中，仿真动态对象是否能够从所述起始节点流通至所述终止节点，若是，则判定所述流程仿真模型的所述活性无误；

所述流程仿真模型的所述有界性的评估方法包括：

当确定所述流程仿真模型的所述活性无误时，则根据所述流程仿真模型进行离散仿真验证；

在所述离散仿真验证中，获取各个所述流程组件中的仿真动态对象数量；

当存在任一所述流程组件的所述仿真动态对象数量大于预设警戒值时，判定所述有界性有误，否则判定所述有界性无误。

2.根据权利要求1所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，其特征在于，所述将交通系统架构拆分为多个组分包括：

根据所述交通系统架构的功能和完整性，将所述交通系统架构拆分为多个功能服务域；

将每个所述功能服务域均细分为多个所述组分，其中，每个所述功能服务域均具有对应的所述流程仿真模型。

3.根据权利要求2所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，其特征在于，还包括：

确定所述流程仿真模型中所述起始节点至终止节点之间的路径集；

根据所述路径集确定所述流程仿真模型中赘余的所述流程组件。

4.根据权利要求1所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，其特征在于，所述流程组件中设置有预设判断条件，所述基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法还包括：

根据所述流程仿真模型评估所述交通系统架构的预设特性，其中，当动态对象到达所述设置有所述预设判断条件的所述流程组件时，触发所述预设判断条件，以根据所述预设判断条件和所述仿真动态对象判断所述交通系统架构的所述预设特性。

5.根据权利要求2所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法，其特征在于，还包括：

当判定所述活性有误，和/或判定所述有界性有误时，生成用于指示活性有误和/或有界性有误的流程组件的位置的指示信息。

6.一种计算设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-5中任一项所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-5中任一项所述的基于离散仿真的自主式交通系统架构正确性的检查方法。

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