JP2002082927A

JP2002082927A - 分散シミュレーション装置

Info

Publication number: JP2002082927A
Application number: JP2000271806A
Authority: JP
Inventors: Atsunobu Tsutai; 厚伸蔦井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】スリープする時間をシミュレーション１ステ
ップの処理時間の変化にあわせて、動的に設定すること
によりシミュレータの処理時間を短縮できる分散シミュ
レーション装置を構築する。【解決手段】分散シミュレーション制御装置で制御さ
れている複数のシミュレータで構成される分散シミュレ
ーションに、シミュレータにスリープ時間を計算する機
能を持ったスリープ時間設定機を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、遠隔地に点在す
る複数台のシミュレータ装置を、シミュレータ装置間の
データの制御、及び上記シミュレータ装置間の時刻同期
をとることによって進行制御を行う分散シミュレーショ
ン制御装置に接続した分散シミュレーション装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】分散シミュレーション装置とは、DIS To
day（PROCEEDING OF THE IEEE, VOL.83, NO.8, AUGUST
1995）に記載されているように、大規模なシミュレーシ
ョンを実行するにあたり、実行性能を向上させるため
に、複数の計算機をネットワーク上に接続して、１つの
シミュレーションを複数台の計算機上で実行するシミュ
レーション装置である。例えば、防衛分野においては、
従来大規模な訓練を行うためには１カ所に隊員が集結す
ることが必須であったが、上記装置により遠隔地にいる
隊員同士の共同演習訓練シミュレーションが可能とな
り、コスト削減及び安全性の確保につながった。

【０００３】米軍では、SIMNET THE ADVENT OF SIMULAT
OR NETWORKING（PROCEEDING OF THEIEEE, VOL83, NO.8,
AUGUST 1995）に記載されているように、１９８０年代
からのＳＩＭＮＥＴの開発において、全世界の数百台の
戦車シミュレーションを接続した共同訓練を実施してい
る。また、民生品と比べて極端に生産量が少ないため、
新製品の開発設計等においては、設計段階における性能
評価等をシミュレーションによって検証する必要性があ
り、年々シミュレーションに頼る部分が大きくなってい
る。

【０００４】図８は従来の分散シミュレーション装置を
示すシステムブロック図の例であって、この分散シミュ
レーション装置は、センサを用いた自動車自動運転装置
の性能を検証、解析するためのものである。図中１〜３
は、分散シミュレーション制御装置４に接続する、信号
模擬装置、センサ模擬装置、自動車自動運転模擬装置で
ある。図中５〜７はシミュレータが分散シミュレーショ
ン制御装置４に接続するための通信機である。

【０００５】信号模擬装置１では、交通信号の赤、青を
模擬する。ここで、信号機の赤、青は一定間隔毎に切り
替わるものとする。今回は３０分おきに切り替えること
にする。センサ模擬装置２は自動運転を行うために必要
な外界情報、ここでは、信号模擬装置１で模擬している
信号の赤、青を探知する。自動車自動模擬装置３は、セ
ンサ模擬装置２の探知結果をもとに、信号が赤なら止ま
り、青なら進むという単純な自動運転を行う自動車の模
擬を行う。分散シミュレーション制御装置４は、シミュ
レータ１〜３間のデータ制御を行うとともに、各シミュ
レータの時刻進行の制御を行う。シミュレータ間のデー
タの送受信は全て分散シミュレーション制御装置４を通
して行われる。

【０００６】シミュレータの時刻進行の制御は、シミュ
レータが時刻を進行したいという意思を分散シミュレー
ション制御装置４に伝え、分散シミュレーション制御装
置４はシミュレータ間のデータの送受信に矛盾が生じな
いことを確認した後、シミュレータに時刻を進行するこ
とを許可するという形で行われる。シミュレータは時刻
を進行したいという意思を分散シミュレーション制御装
置に伝えてから、時刻の進行を許可されるまで計算機の
他の処理に処理時間を与えるため、一定時間スリープを
行う。

【０００７】次に図８においての動作例を説明する。時
刻１０：００において、信号模擬装置１は赤信号であ
り、自動車自動運転模擬装置３は止まっているとする。
時刻１０：００の信号模擬装置１は、１０：１０に青信
号に変化するというデータを分散シミュレーション制御
装置４に送信した後、１０：１０に時刻を進行したいと
いう要求を分散シミュレーション制御装置４に送信す
る。時刻１０：００のセンサ模擬装置２は、時刻１０：
００で他のシミュレータからデータを受信していないた
めデータを送信せず、１０：１０へ時刻を進行したいと
いう要求を分散シミュレーション制御装置４に送信す
る。

【０００８】時刻１０：００の自動車自動運転模擬装置
３は、１０：１０へ時刻を進行したいという要求を分散
シミュレーション制御装置４に送信する。この時、分散
シミュレーション制御装置４は信号模擬装置１に、１
０：１０以前のデータが送信されないことを確認して、
信号模擬装置１に１０：１０への時刻進行許可を送信す
る。

【０００９】次に、分散シミュレーション制御装置４は
センサ模擬装置２に、１０：１０に青信号に変化すると
いうデータを送信した後、センサ模擬装置２に１０：１
０以前のデータが送信されないことを確認して、センサ
模擬装置２に１０：１０への時刻進行許可を送信する。
次に、分散シミュレーション制御装置４は、自動車自動
運転模擬装置３に１０：１０以前のデータが送信されな
いことを確認して、自動車自動運転模擬装置３に１０：
１０への時刻進行許可を送信する。

【００１０】１０：１０の信号模擬装置１は、青信号に
変化してから３０分経過していないので信号変化のデー
タを送信せずに１０：２０への時刻進行要求を分散シミ
ュレーション制御装置４に送信する。１０：１０のセン
サ模擬装置２は、受信した１０：１０に青信号に変化す
るというデータから信号が青に変化したことを確認し
て、分散シミュレーション制御装置４に信号が青に変化
したことを伝えるデータを送信し、１０：２０への時刻
進行要求を分散シミュレーション制御装置４に送信す
る。時刻１０：１０の自動車自動運転模擬装置３は、１
０：２０への時刻進行要求を分散シミュレーション制御
装置４に送信する。ここで、分散シミュレーション制御
装置４は信号模擬装置１に１０：２０以前のデータが送
信されないことを確認して、信号模擬装置１に１０：２
０への時刻進行許可を送信する。

【００１１】次に、分散シミュレーション制御装置４は
センサ模擬装置２に１０：２０以前のデータが送信され
ないことを確認して、センサ模擬装置２に１０：２０へ
の時刻進行許可を送信する。分散シミュレーション制御
装置４は、自動車自動運転装置３に信号が青に変化した
というデータを送信して、自動車自動運転装置３に１
０：２０以前のデータが送信されないことを確認して、
自動車自動運転模擬装置３に１０：２０への時刻進行許
可を送信する。自動車自動運転模擬装置３は信号が青に
変化したというデータを受信して自動車を発進させる。
ここで、信号機が変化してから自動車を発進させるまで
１０分要しているがこれは説明のために時刻の進行幅を
大きくしているだけで、実際には時刻の進行幅を現実に
即して設定する。

【００１２】上記従来の分散シミュレーション装置で
は、シミュレータは分散シミュレーション制御装置から
のメッセージを受信するため、シミュレーション計算を
一時スリープさせ、通信機等に制御時間を与えている
が、シミュレーション実行時に新しいシミュレータの参
加があった場合や、シミュレータの脱退があった場合
に、シミュレーション１ステップの処理時間の変化が起
こっても、スリープ時間をシミュレーション１ステップ
の処理時間の変化にあわせて、動的に設定することはし
ていなかった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の分
散シミュレーション装置では、シミュレーション実行中
にシミュレーション１ステップの処理時間の変化が起こ
っても、不適切なスリープ時間の設定のままであり、１
ステップの処理時間に合わせて適切にスリープ時間を設
定した場合に比べて、処理時間が大きくなるという問題
があった。

【００１４】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、分散シミュレーション制御装置で制
御されている複数のシミュレータで構成される分散シミ
ュレーションにおいて、スリープ時間を動的に計算する
機能を持つスリープ時間設定機を各シミュレータに持た
せることによって、処理時間の軽減をはかることを目的
としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明における分散
シミュレーション装置は、時刻進行要求を出力する機
能、ある時刻のデータを処理し出力する機能、当該時刻
進行要求送信から時刻進行許可受信までの所用時間を測
定し、当該所要時間を用いてスリープ時間を計算する機
能、当該時刻進行要求送信から当該時刻進行許可受信ま
での間に当該スリープ時間のスリープを行う機能とを有
する第１、第２、第３のシミュレータと、上記第１、第
２、第３のシミュレータからの当該時刻のデータと上記
第１、第２、第３のシミュレータの当該時刻進行要求を
受信する機能、当該時刻進行要求に対して許可をそれぞ
れの時刻進行要求先に与える機能、当該時刻進行要求の
受信から当該時刻進行許可を与える間に、受信のあった
シミュレータからの時刻データを他のシミュレータに送
信する機能とを有する。

【００１６】第２の発明における分散シミュレーション
装置は、時刻進行要求を出力する機能、ある時刻のデー
タを処理し出力する機能、当該時刻進行要求送信から時
刻進行許可受信までの所用時間を測定し、当該所要時間
を蓄積し、蓄積した当該所用時間から所用時間平均を計
算し、当該所用時間平均を用いてスリープ時間を計算す
る機能、当該時刻進行要求送信から当該時刻進行許可受
信までの間に当該スリープ時間のスリープを行う機能と
を有する第１、第２、第３のシミュレータと、上記第
１、第２、第３のシミュレータからの当該時刻のデータ
と上記第１、第２、第３のシミュレータの当該時刻進行
要求を受信する機能、当該時刻進行要求に対して許可を
それぞれの時刻進行要求先に与える機能、当該時刻進行
要求の受信から当該時刻進行許可を与える間に、受信の
あったシミュレータからの時刻データを他のシミュレー
タに送信する機能とを有する。

【００１７】第３の発明における分散シミュレーション
装置は、時刻進行要求を出力する機能、ある時刻のデー
タを処理し出力する機能、当該時刻進行要求送信からN
回目の時刻進行要求送信までの所用時間を測定し、当該
所要時間を用いてスリープ時間を計算する機能、当該時
刻進行要求送信から当該時刻進行許可受信までの間に当
該スリープ時間のスリープを行う機能とを有する第１、
第２、第３のシミュレータと、上記第１、第２、第３の
シミュレータからの当該時刻のデータと上記第１、第
２、第３のシミュレータの当該時刻進行要求を受信する
機能、当該時刻進行要求に対して許可をそれぞれの時刻
進行要求先に与える機能、当該時刻進行要求の受信から
当該時刻進行許可を与える間に、受信のあったシミュレ
ータからの時刻データを他のシミュレータに送信する機
能とを有する。

【００１８】第４の発明における分散シミュレーション
装置は、第１〜３の発明における分散シミュレーション
装置において、さらに、第１、第２、第３のシミュレー
タがシミュレーションを脱退する際に、上記スリープ時
間をファイルに保存し、シミュレーション参加時に当該
ファイルを読み込み、スリープ時間に設定する機能を有
する。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図1はこの発明の
実施の形態１を示す分散シミュレーション装置のシステ
ムブロック図の一例である。１〜３はそれぞれシミュレ
ータの信号模擬装置、センサ模擬装置、自動車自動運転
模擬装置、４は分散シミュレーション制御装置、５〜７
はシミュレータの通信機、８〜１０はスリープ時間設定
機である。

【００２０】スリープ時間設定機８〜１０は時刻進行要
求から時刻進行許可受信までの所用時間を測定し、それ
を元にシミュレータのスリープ時間を計算する。

【００２１】図２はこの発明の実施の形態１を示すシミ
ュレータの処理フロー図であり、信号模擬装置１、セン
サ模擬装置２、自動車自動運転模擬装置３は図２の処理
フロー図に従って処理を行う。ここでは、信号模擬装置
１の処理の流れを使用して、図２の処理フローを説明す
る。この時、信号模擬装置１、センサ模擬装置２、自動
車自動運転模擬装置３、分散シミュレーション制御装置
４は図３で表わされるタイムチャートの流れになるとす
る。

【００２２】センサ模擬装置１は、シミュレーション計
算等（ステップ１１）をした後、青信号を分散シミュレ
ーション制御装置４に送信（ステップ１２）する。送信
後、スリープ時間設定機８は現在の実時刻T1を取得（ス
テップ１３）する。時刻進行要求を送信（ステップ１
４）する。ここで、分散シミュレーション制御装置４に
制御を移すために、スリープ（ステップ１５）を行う。
ここでのスリープ時間はステップ１８で計算されたスリ
ープ時間となる。

【００２３】時刻進行許可受信の確認（ステップ１６）
を行った時に、時刻進行許可が受信されていれば、スリ
ープ時間設定機８が現在の実時刻T2を取得（ステップ１
７）し、受信されていなければ再びステップ１５を行
う。ステップ１８では、ステップ１３で取得した実時刻
T１、ステップ１７で取得した実時刻T2を用いて、スリ
ープ時間設定装置８がスリープ時間を計算する。スリー
プ時間はｆ(T2―T1)となる。ここで、ｆは（T2―T1）を
引数とするスリープ時間計算関数である。ステップ１８
でスリープ時間を計算した後、再びシミュレーション計
算等（ステップ１１）を行う。

【００２４】実施の形態２．図１はこの発明の実施の形
態２を示す分散シミュレーション装置のシステムブロッ
ク図、図４はこの発明の実施の形態２を示すシミュレー
タの処理フロー図である。

【００２５】信号模擬装置１、センサ模擬装置２、自動
車自動運転模擬装置３は図４の処理フロー図に従って処
理を行う。ここでは、信号模擬装置１の処理の流れを使
用して、図４の処理フローを説明する。この時、信号模
擬装置１、センサ模擬装置２、自動車自動運転模擬装置
３、分散シミュレーション制御装置４は図３で表わされ
るタイムチャートの流れになるとする。

【００２６】センサ模擬装置１は、シミュレーション計
算等（ステップ１９）をした後、青信号を分散シミュレ
ーション制御装置４に送信（ステップ２０）する。送信
後、スリープ時間設定機８は現在の実時刻T1を取得（ス
テップ２１）する。時刻進行要求を送信（ステップ２
２）する。ここで、分散シミュレーション制御装置４に
制御を移すために、スリープ（ステップ２３）を行う。
ここでのスリープ時間はステップ２７で計算されたスリ
ープ時間となる。時刻進行許可受信の確認（ステップ２
４）を行った時に、時刻進行許可が受信されていれば、
スリープ時間設定機８が現在の実時刻T2を取得（ステッ
プ２５）し、受信されていなければ再びステップ２３を
行う。

【００２７】ステップ２６では、時刻進行要求から時刻
進行許可までの経過時間の過去Nループ分の平均を計算
する。現在からiループ前にステップ２１で取得した実
時刻をT1_i、現在からiループ前にステップ２５で取得し
た実時刻をT2_iとすると、平均経過時間T_avrは数１とな
る。ステップ２７では、スリープ時間設定装置８がスリ
ープ時間を計算する。スリープ時間はｆ(T_avr)となる。
ここで、ｆはT_avrを引数とするスリープ時間計算関数で
ある。ステップ２７でスリープ時間を計算した後、再び
シミュレーション計算等（ステップ１９）を行う。

【００２８】

【数１】

【００２９】実施の形態３．図１はこの発明の実施の形
態３を示す分散シミュレーション装置のシステムブロッ
ク図、図５はこの発明の実施の形態３を示すシミュレー
タの処理フロー図である。信号模擬装置１、センサ模擬
装置２、自動車自動運転模擬装置３は図5の処理フロー
図に従って処理を行う。図５では、Nループ毎に実時刻
を取得し、Nループの所要時間からスリープ時間計算を
行う。ここでは、信号模擬装置１の処理の流れを使用し
て、図５の処理フローを説明する。この時、信号模擬装
置１、センサ模擬装置２、自動車自動運転模擬装置３、
分散シミュレーション制御装置４は図３で表わされるタ
イムチャートの流れになるとし、Nは１に設定されてい
るとする。

【００３０】センサ模擬装置１は、シミュレーションに
参加後、変数iを０に設定(ステップ２８)する。シミュ
レーション計算等（ステップ２９）をした後、青信号を
分散シミュレーション制御装置４に送信（ステップ３
０）する。送信後、変数iが０かNかの判定（ステップ３
１）を行う。今回はiが0であるので、ステップ３２でス
リープ時間設定機８が現在の実時刻Tを取得（ステップ
３２）する。実時刻取得後、変数iがNであるかの判定
（ステップ３３）を行う。今回は変数iが0であるので、
ステップ３６で変数iに１を加える。時刻進行要求を送
信（ステップ３７）する。ここで、分散シミュレーショ
ン制御装置４に制御を移すために、スリープ（ステップ
３８）を行う。ここでのスリープ時間はステップ３４で
計算されたスリープ時間となる。

【００３１】時刻進行許可受信の確認（ステップ３９）
を行った時に、時刻進行許可が受信されていれば、ステ
ップ２９でシミュレーション計算等を行い、受信されて
いなければ再びステップ３８を行う。ステップ２９でシ
ミュレーション計算を行った後、ステップ３０でデータ
送信を行うが、図３では今回は送信すべきデータがない
のでデータを送信せず、変数iが０かNの判定（ステップ
３１）を行う。ここでは、i=N=１であるので、現在時刻
T取得（ステップ３２）を行う。

【００３２】ステップ３３では、i=N=１であるので、ス
テップ３４でスリープ時間の計算を行う。前回、ステッ
プ３２で取得した実時刻をT_prv、今回、ステップ３２で
取得した実時刻をT_nowとすると、スリープ時間はf(T_now
- T_prv)となる。ここで、ｆはT_now- T_prvを引数とする
スリープ時間計算関数である。ステップ３５では変数i
を０に設定する。ステップ３６で変数iに１を加えた
後、時刻進行要求を送信（ステップ３７）する。ここ
で、分散シミュレーション制御装置４に制御を移すため
に、スリープ（ステップ３８）を行う。

【００３３】ここでのスリープ時間はステップ３４で計
算されたスリープ時間となる。時刻進行許可受信の確認
（ステップ３９）を行った時に、時刻進行許可が受信さ
れていれば、ステップ２９でシミュレーション計算等を
行い、受信されていなければ再びステップ３８を行う。

【００３４】実施の形態４．図６はスリープ時間設定機
を持つシミュレータがシミュレーションから脱退した後
に、スリープ時間をファイルに保存するための処理フロ
ーズである。図７はスリープ時間設定機を持つシミュレ
ータがシミュレーション参加前に、ファイルに保存した
スリープ時間を取得するための処理フローである。

【００３５】図６において、スリープ時間設定機を持つ
シミュレータが、シミュレーション脱退（ステップ４
０）した後、シミュレーション脱退前のスリープ時間を
ファイルに保存（ステップ４１）する。図７において、
スリープ時間設定機を持つシミュレータがシミュレーシ
ョン保存したファイルを読み込み（ステップ４２）、ス
リープ時間を取得（ステップ４３）した後、シミュレー
ションに参加（ステップ４４）する。

【００３６】

【発明の効果】以上のように第１、第２、第３の発明に
よれば、分散シミュレーション制御装置で制御されてい
るシミュレータに、シミュレータのスリープ時間を計算
する機能を持ったスリープ時間設定機を設けることによ
り、シミュレータの処理時間を短縮することが可能にな
る。

【００３７】さらに、第４の発明によれば、シミュレー
タがシミュレーションを脱退する際に、スリープ時間を
ファイルに保存し、保存したファイルをシミュレーショ
ン参加の際に読み込み、スリープ時間を取得することに
より、シミュレータ参加時に最適なスリープ時間を取得
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１〜４を示す分散シミ
ュレーション装置のシステムブロック図である。

【図２】この発明の実施の形態１を示すシミュレータ
の処理フロー図である。

【図３】この発明の実施の形態１〜3を示すタイムチ
ャートである。

【図４】この発明の実施の形態2を示すシミュレータ
の処理フロー図である。

【図５】この発明の実施の形態3を示すシミュレータ
の処理フロー図である。

【図６】この発明の実施の形態4を示すシミュレータ
のシミュレーション脱退後の処理フロー図である。

【図７】この発明の実施の形態4を示すシミュレータ
のシミュレーション参加前の処理フロー図である。

【図８】分散シミュレーション装置のシステムブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１信号模擬装置、２センサ模擬装置、３自動車自動
運転模擬装置、４分散シミュレーション制御装置、５
通信機、６通信機、７通信機、８スリープ時間設定
機、９スリープ時間設定機、10 スリープ時間設定機。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時刻進行要求を出力する機能、ある時刻
のデータを処理し出力する機能、当該時刻進行要求送信
から時刻進行許可受信までの所用時間を測定し、当該所
要時間を用いてスリープ時間を計算する機能、当該時刻
進行要求送信から当該時刻進行許可受信までの間に当該
スリープ時間のスリープを行う機能とを有する第１、第
２、第３のシミュレータと、上記第１、第２、第３のシ
ミュレータからの当該時刻のデータと上記第１、第２、
第３のシミュレータの当該時刻進行要求を受信する機
能、当該時刻進行要求に対して許可をそれぞれの時刻進
行要求先に与える機能、当該時刻進行要求の受信から当
該時刻進行許可を与える間に、受信のあったシミュレー
タからの時刻データを他のシミュレータに送信する機能
を有する分散シミュレーション制御装置とを具備するこ
とを特徴とする分散シミュレーション装置。
【請求項２】時刻進行要求を出力する機能、ある時刻
のデータを処理し出力する機能、当該時刻進行要求送信
から時刻進行許可受信までの所用時間を測定し、当該所
要時間を蓄積し、蓄積した当該所用時間から所用時間平
均を計算し、当該所用時間平均を用いてスリープ時間を
計算する機能、当該時刻進行要求送信から当該時刻進行
許可受信までの間に当該スリープ時間のスリープを行う
機能とを有する第１、第２、第３のシミュレータと、上
記第１、第２、第３のシミュレータからの当該時刻のデ
ータと上記第１、第２、第３のシミュレータの当該時刻
進行要求を受信する機能、当該時刻進行要求に対して許
可をそれぞれの時刻進行要求先に与える機能、当該時刻
進行要求の受信から当該時刻進行許可を与える間に、受
信のあったシミュレータからの時刻データを他のシミュ
レータに送信する機能を有する分散シミュレーション制
御装置を具備することを特徴とする分散シミュレーショ
ン装置。
【請求項３】時刻進行要求を出力する機能、ある時刻
のデータを処理し出力する機能、当該時刻進行要求送信
からN回目の時刻進行要求送信までの所用時間を測定
し、当該所要時間を用いてスリープ時間を計算する機
能、当該時刻進行要求送信から当該時刻進行許可受信ま
での間に当該スリープ時間のスリープを行う機能とを有
する第１、第２、第３のシミュレータと、上記第１、第
２、第３のシミュレータからの当該時刻のデータと上記
第１、第２、第３のシミュレータの当該時刻進行要求を
受信する機能、当該時刻進行要求に対して許可をそれぞ
れの時刻進行要求先に与える機能、当該時刻進行要求の
受信から当該時刻進行許可を与える間に、受信のあった
シミュレータからの時刻データを他のシミュレータに送
信する機能を有する分散シミュレーション制御装置を具
備することを特徴とする分散シミュレーション装置。
【請求項４】上記第１、第２、第３のシミュレータが
シミュレーションを脱退する際に、上記スリープ時間を
ファイルに保存し、シミュレーション参加時に当該ファ
イルを読み込み、スリープ時間に設定する機能を有する
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の分散シミ
ュレーション装置。