JP5052911B2 - Simulation method - Google Patents
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本発明は、動的タイムステップ制御方式を用いて多数の移動体のシミュレーションを行うシミュレーション方法に関する。 The present invention relates to a simulation method for simulating a large number of moving objects using a dynamic time step control method.
航空機、船舶、車両、人等の移動体が多数登場する移動体シミュレーションでは、各移動体が複雑に影響を及ぼし合うため、どのようなイベントが、いつ、どこで発生するかを特定することは、非常に困難である。従って、このような特徴を持つ移動体シミュレーションでは、発生するイベントを時系列に並べて、時系列順に処理するイベント駆動型のシミュレーションを実現することが困難である。 In a moving body simulation in which a large number of moving bodies such as aircraft, ships, vehicles, and people appear, each moving body affects each other in a complex manner, so it is necessary to specify what kind of event occurs when and where It is very difficult. Therefore, it is difficult for a moving body simulation having such characteristics to realize an event-driven simulation in which generated events are arranged in time series and processed in time series.
そこで、このようなシミュレーションでは、シミュレーション時刻のタイムステップ幅（Δｔ）を定義して、このΔｔに基づいてシミュレーション時刻を進めるタイムステップ法を用いるのが一般的である。タイムステップ法では、定義するΔｔによって模擬精度が左右されるが、複数の移動体を同時に模擬できるため、並列シミュレーション技術を用いることにより高速化が図れるという特徴がある。 Therefore, in such a simulation, it is common to use a time step method in which the time step width (Δt) of the simulation time is defined and the simulation time is advanced based on this Δt. Although the simulation accuracy depends on Δt to be defined in the time step method, since a plurality of moving bodies can be simulated at the same time, there is a feature that the speed can be increased by using a parallel simulation technique.
しかし、移動速度は、移動体毎に異なるため、タイムステップ法により全ての移動体を同一のΔｔに基づいて模擬することは、非効率である。模擬精度および模擬結果が同じであれば、可能な限りΔｔを大きくした方が、他の移動体との情報交換および移動体自身の模擬に要する処理負荷が小さくなり、実行性能向上が図れることになる。この概念に基づいて提案された方式が「動的タイムステップ制御方式」である（例えば、非特許文献１参照）。 However, since the moving speed differs for each moving body, it is inefficient to simulate all the moving bodies based on the same Δt by the time step method. If the simulation accuracy and simulation results are the same, increasing Δt as much as possible will reduce the processing load required for information exchange with other mobile units and simulation of the mobile units themselves, thereby improving execution performance. Become. A method proposed based on this concept is a “dynamic time step control method” (see, for example, Non-Patent Document 1).
この動的タイムステップ制御方式は、各移動体が他の移動体と会合状態でない場合には、自身の状態情報だけを利用して模擬できるとして、他の移動体と情報交換する必要がないと考え、Δｔを大きくする方式である。ここで、会合状態とは、他の移動体と「見る」または「見られる」（「探知」または「被探知」）状態のことであり、相互作用を及ぼし合う状態を意味する。 In this dynamic time step control method, when each mobile body is not in a meeting state with another mobile body, it can be simulated using only its own state information, and there is no need to exchange information with other mobile bodies. This is a method of increasing Δt. Here, the meeting state is a state of “seeing” or “seen” (“detected” or “detected”) with other moving bodies, and means a state of interacting with each other.
なお、動的タイムステップ制御方式の基本概念は、他の移動体と自身の位置情報、両者の直線距離、そして両者の最大速度情報を利用して、該直線距離上を互いが最高速度で近づき合うと仮定して、会合可能性時刻を求める。そして、他の全ての移動体に対して求めた会合可能性時刻の中で、現在時刻から最も近い未来の時刻を当該移動体の次の模擬時刻に設定するものである。従って、この動的タイムステップ制御方式は、最悪時を想定して次の模擬時刻を決める保守的方式といえる。 Note that the basic concept of the dynamic time step control method is that each other moves closer to the maximum speed on the linear distance by using the position information of the other mobile body, the linear distance between them, and the maximum speed information of both. Assuming that they meet, find the meeting possibility time. Then, the future time closest to the current time is set as the next simulated time of the mobile body among the meeting possibility times obtained for all other mobile bodies. Therefore, it can be said that this dynamic time step control method is a conservative method for determining the next simulation time assuming the worst time.
図４は、従来の基本的な動的タイムステップ制御方式におけるΔｔの算出例の説明図である。より具体的には、３つの移動体（ＭＯ：Ｍｏｖｉｎｇ Ｏｂｊｅｃｔ）ＭＯａ、ＭＯｂ、ＭＯｃが存在する場合に、ＭＯａの次の模擬時刻を決定するためのΔｔの算出例を示したものである。この例の場合では、tａ→ｂ＜tａ→ｃとなるため、tａ→ｂがＭＯａの次の模擬時刻を決定するためのΔｔとなる。 FIG. 4 is an explanatory diagram of an example of calculating Δt in the conventional basic dynamic time step control method. More specifically, an example of calculating Δt for determining the next simulation time of MOa when there are three moving objects (MO: Moving Object) MOa, MOb, and MOc is shown. In this example, since ta → b <ta → c , ta → b is Δt for determining the next simulation time of MOa.
なお、他の移動体と会合状態または会合する可能性がある状態では、従来方式で用いられている細かいタイムステップ（δｔ）に基いて模擬することにより、従来方式と同等の模擬精度を実現できる。ここで、従来方式とは、要求された模擬精度に基いて設定された固定のタイムステップ（δｔ）により、シミュレーション時刻を進める実行方式である。 In a state of meeting or a possibility of meeting with another mobile body, simulation accuracy equivalent to that of the conventional method can be realized by simulating based on the fine time step (δt) used in the conventional method. . Here, the conventional method is an execution method in which the simulation time is advanced by a fixed time step (δt) set based on the required simulation accuracy.
以上のことから、動的タイムステップ制御方式の適用によりタイムステップを比較的大きく取れるようなアプリケーションでは、この動的タイムステップ制御方式は、実行性能向上のための有効な方式となる。 From the above, in an application that can take a relatively large time step by applying the dynamic time step control method, this dynamic time step control method is an effective method for improving execution performance.
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
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。
However, the prior art has the following problems.
The dynamic time step control method is simulated based on the same δt (≦ Δt) as the conventional method in order to maintain the simulation accuracy in the meeting state. For this reason, if the simulation state based on δt continues for a long time, the cost for calculating Δt becomes an overhead, and there is a problem that execution performance is likely to be inferior to that of the conventional method.
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、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している場合において、実行性能の劣化を防ぐことのできるシミュレーション方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a simulation method capable of preventing deterioration in execution performance when a simulation is executed based on a dynamic time step control method. With the goal.
本発明に係るシミュレーション方法は、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、計算機において、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、切り替え判定関数の値を算出し、算出した切り替え判定関数の値が所定閾値を下回った場合には、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ものである。 The simulation method according to the present invention provides a time step interval Δt until a time when there is a possibility of meeting with another mobile object when a computer is used to execute a simulation based on a time step method targeting a plurality of mobile objects. Is a simulation method that uses a dynamic time step control method for improving execution performance by increasing the value of the cost, and the calculation cost required for calculating the time step interval Δt in the computer is Cost Δt, and processing for one time in the conventional simulation method is performed. When the cost is CostUnit, f = (CostUnit × Δt) / as a switching determination function f that increases as the time step interval Δt increases and decreases as the calculation cost required for calculating the time step interval Δt increases. Clearly (CostUnit + CostΔt) First, the storage step to be stored and the value of the switching determination function are calculated, and when the calculated value of the switching determination function falls below a predetermined threshold, the time step interval Δt is not calculated and the fixed time is fine. A switching determination step of changing to the conventional simulation method based on the time step δt and continuing the simulation.
本発明によれば、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を導入してシミュレーション方式の切り替えを判断することにより、会合状態または会合状態になる可能性があると判断した場合には細かい固定のタイムステップを用いる従来方式に切り替えてシミュレーションを継続することができ、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している場合において、実行性能の劣化を防ぐことのできるシミュレーション方法を得ることができる。 According to the present invention, a switching determination function that increases as the time step interval Δt increases and decreases as the calculation cost required to calculate the time step interval Δt is introduced to determine the switching of the simulation method. Therefore, if it is determined that there is a possibility of meeting or meeting, the simulation can be continued by switching to the conventional method using fine fixed time steps, and the simulation is performed based on the dynamic time step control method. In the case of execution, a simulation method that can prevent deterioration in execution performance can be obtained.
以下、本発明のシミュレーション方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the simulation method of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態１．
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。
FIG. 1 is an explanatory diagram comparing the behavior of the dynamic time step control method according to
図１において、「探知模擬」とは、周囲の移動体の情報を収集する処理を意味する。また、「運動模擬」とは、探知模擬結果を基に行動し、自身の次の状態を決定する処理を意味する。さらに、「通信処理」とは、運動模擬の結果を他の移動体へ伝送する処理を意味する。 In FIG. 1, “detection simulation” means a process of collecting information on surrounding mobile objects. Also, “exercise simulation” means a process of acting based on the detection simulation result and determining the next state of itself. Furthermore, the “communication process” means a process of transmitting the result of exercise simulation to another mobile body.
従来の動的タイムステップ制御方式では、「探知模擬」、「運動模擬」、「通信処理」からなるコストユニットを、細かいδｔのタイムステップ間隔で実施している（図１（ａ）参照）。これに対して、本実施の形態１の動的タイムステップ制御方式では、タイムステップ間隔をδｔからΔｔに大きく取ることが可能となるが、「探知模擬」、「運動模擬」、「通信処理」の３つの処理の他に、タイムステップ間隔（Δｔ）を計算する「Δｔ計算」処理が必要となる（図１（ｂ）参照）。 In the conventional dynamic time step control method, a cost unit composed of “detection simulation”, “motion simulation”, and “communication processing” is executed at fine time step intervals of δt (see FIG. 1A). In contrast, in the dynamic time step control method of the first embodiment, the time step interval can be increased from δt to Δt, but “detection simulation”, “motion simulation”, “communication processing”. In addition to these three processes, a “Δt calculation” process for calculating the time step interval (Δt) is required (see FIG. 1B).
このため、動的タイムステップ制御方式を適用した場合において、Δｔが大きく取れずに従来方式のδｔと同程度になってしまう状況では、Δｔを計算する処理コスト分がオーバーヘッドとなり、実行性能が劣化することとなる。すなわち、動的タイムステップ制御方式を適用した場合に、実行性能向上に寄与する条件は、Δｔを計算する処理コスト以上にタイムステップを大きく取れることによる効果がある場合である。 For this reason, when the dynamic time step control method is applied, in a situation where Δt cannot be increased and becomes approximately the same as δt of the conventional method, the processing cost for calculating Δt becomes an overhead, and the execution performance deteriorates. Will be. That is, when the dynamic time step control method is applied, the condition that contributes to the improvement in execution performance is a case where there is an effect by taking a time step larger than the processing cost for calculating Δt.
従って、実行性能向上に対する寄与と処理コストの両面のトレードオフを考慮して、従来方式と本発明の動的タイムステップ制御方式とを切り換えることが考えられる。図２は、本発明の実施の形態１において制御方式の切り換え判断を行うフローチャートである。一例として、図２に示すような関数ｆを用意して、関数ｆの値が所定閾値である１未満であれば従来方式を適用し、１以上であれば本発明の動的タイムステップ制御方式を適用することが考えられる。 Therefore, it is conceivable to switch between the conventional method and the dynamic time step control method of the present invention in consideration of the trade-off between the contribution to the improvement in execution performance and the processing cost. FIG. 2 is a flowchart for performing control method switching determination in the first embodiment of the present invention. As an example, a function f as shown in FIG. 2 is prepared, the conventional method is applied if the value of the function f is less than a predetermined threshold value of 1, and the dynamic time step control method of the present invention is applied if the value is 1 or more. Can be applied.
ここで、図２に示した関数ｆ中のＣｏｓｔΔｔは、本実施の形態１における動的タイムステップ制御方式で新たに追加した「Δｔ計算」の処理コストである。また、ＣｏｓｔＵｎｉｔは、従来方式における１時刻分の処理（模擬）コストに相当するものであり（図１参照）、従来方式での単位時間δｔおよびシミュレーション時刻の最小単位時間を１とした場合のものである。 Here, Cost Δt in the function f shown in FIG. 2 is the processing cost of “Δt calculation” newly added by the dynamic time step control method in the first embodiment. CostUnit corresponds to the processing (simulation) cost for one time in the conventional method (see FIG. 1), and the unit time δt in the conventional method and the minimum unit time of the simulation time are set to 1. It is.
図２に示す関数ｆは、Δｔの増加に伴って増加し、かつΔｔ算出に要する計算コストの増加に伴って減少する関数であり、切り替え判定関数に相当する。このような関数を用いて所定閾値との比較により制御方法の切り替えを判定することにより、実行性能向上に対する寄与と処理コストの両面のトレードオフを考慮することができる。 The function f shown in FIG. 2 is a function that increases as Δt increases and decreases as the calculation cost required for calculating Δt, and corresponds to a switching determination function. By using such a function to determine the switching of the control method by comparison with a predetermined threshold, it is possible to consider the trade-off between the contribution to the improvement of execution performance and the processing cost.
具体的な切り替え方法としては、個々の移動体単位でどちらの実行方式にするかを判断して切り替える方法（以下、個別切り替え方法と称す）と、全体的な状況から全部の移動体の制御方式を一括して切り替える方法（以下、一括切り替え方法と称す）とが考えられる。後者の一括切り替え方法に関しては、例えば、図２の判定式に基づいて、従来方式を選択した移動体数の割合が、ある閾値以上であれば全部を従来方式に変えるといった方法が考えられる。 Specific switching methods include a method of determining which execution method is used for each mobile unit (hereinafter referred to as an individual switching method) and a control method for all mobile units based on the overall situation. Can be considered as a batch switching method (hereinafter referred to as a batch switching method). With respect to the latter batch switching method, for example, based on the determination formula of FIG. 2, if the ratio of the number of moving bodies that have selected the conventional method is equal to or greater than a certain threshold value, the entire method may be changed to the conventional method.
以上のように、実施の形態１によれば、切り替え判定関数を導入することにより、実行性能向上に対する寄与と処理コストの両面のトレードオフを考慮して、従来方式と本発明の動的タイムステップ制御方式との切り替えが実現できる。この結果、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している場合においても、会合状態に応じて従来方式に切り替えることができ、実行性能の劣化を防ぐことのできるシミュレーション方法を得ることができる。 As described above, according to the first embodiment, by introducing the switching determination function, the trade-off between the contribution to the improvement in execution performance and the processing cost is taken into consideration, and the dynamic time step of the conventional method and the present invention. Switching to the control method can be realized. As a result, even when a simulation is executed based on a dynamic time step control method, it is possible to switch to a conventional method according to the meeting state, and to obtain a simulation method capable of preventing deterioration in execution performance it can.
実施の形態２．
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
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, the following three cases will be described with respect to a specific method for setting CostΔt described in the first embodiment.
Case 1: Method of setting Cost Δt to a fixed value Case 2: Method of setting Cost Δt for each case Case 3: Method of setting Cost Δt dynamically (during execution)
ケース１：ＣｏｓｔΔｔを固定値に設定する方法
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。
Case 1: Method of Setting Cost Δt to a Fixed Value For example, in the basic form of the dynamic time step control method described with reference to FIG. 4 in the prior art, each mobile object i calculates the following expression (1) Thus, Δt i is obtained, and the next simulation time is determined.
なお、上式（１）中のｉは自移動体、ｊは他の移動体を示している。また、ｔｍｐΔｔｉｊは、移動体ｉと移動体ｊとの間の会合可能性時刻に関するΔｔを示したものである。従って、上式（１）は、自移動体ｉにおける他の移動体ｊ群に対しての最小のΔｔを求めることを示すものである。また、ｔｍｐΔｔｉｊは、下式（２）より算出される。 In the above formula (1), i represents the own mobile body, and j represents another mobile body. Further, tmpΔt ij indicates Δt related to the possibility of meeting between the moving object i and the moving object j. Therefore, the above equation (1) indicates that the minimum Δt for the other moving body j group in the moving body i is obtained. Also, tmpΔt ij is calculated from the following equation (2).
ここで、Ｄｉｊは、移動体ｉと移動体ｊとの間の距離、Ｒｉ、Ｒｊは、移動体ｉと移動体ｊのそれぞれの見る範囲（半径値）、Ｖｉ、Ｖｊは、移動体ｉと移動体ｊのそれぞれの最高速度を示したものである。この上式（１）および（２）の実際の実行時間をＣｏｓｔΔｔに設定することが考えられる。 Here, Dij is the distance between the moving object i and the moving object j, Ri and Rj are the viewing ranges (radius values) of the moving object i and the moving object j, and Vi and Vj are the moving object i and the moving object i, respectively. The maximum speed of each moving object j is shown. It is conceivable to set the actual execution time of the above equations (1) and (2) to Cost Δt.
ケース２：ＣｏｓｔΔｔを場合分けして設定する方法
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。
Case 2: Method of setting Cost Δt for each case Depending on the application, it may not be necessary to calculate the possibility of meeting with all mobile objects. For example, in the road traffic simulation, when determining the state of the next time of the car, information on the vehicle ahead of the car is required, but information on the front car is not required in most cases.
さらに、走行車線上の車の情報のみを利用し、反対車線の状況は無視したモデルで実装する場合が多い。このような場合、会合可能性時刻算出のために対象となる他の移動体数は、その時々で変わることとなる。 Furthermore, it is often implemented with a model that uses only vehicle information on the driving lane and ignores the opposite lane situation. In such a case, the number of other mobile objects targeted for the meeting possibility time calculation changes from time to time.
また、先に図４を基に説明した基本的な動的タイムステップ制御方式は、移動体間の直線距離に基づいて会合可能性時刻を算出した。しかしながら、道路交通シミュレーションの場合には、移動体間の距離として道路網に沿った距離を用いることも考えられる。このような場合、Δｔを算出するコストも、対象とする移動体間の位置的な関係で異なる。 In the basic dynamic time step control method described above with reference to FIG. 4, the meeting possibility time is calculated based on the linear distance between the moving bodies. However, in the case of road traffic simulation, it is also conceivable to use a distance along the road network as the distance between moving bodies. In such a case, the cost for calculating Δt also differs depending on the positional relationship between the target mobile objects.
このようなアプリケーションでは、例えば、以下のようなパターン１〜パターン４に場合分けし、各パターン毎のコストを事前に設定しておく。そして、実行中に該当するパターンのコストを累積した値をＣｏｓｔΔｔ値として採用することが考えられる。図３は、本発明の実施の形態２における場合分けパターンを用いた道路交通シミュレーションの説明図である。
In such an application, for example, the following
ここで、図３におけるパターン１〜パターン４は、一例として、以下のように場合分けできる。
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
Here, the
Pattern 1) Front car on the same lane without passing through the intersection: Cost 5
Pattern 2) Car ahead through one intersection: Cost 10 (e.g., equivalent to the relationship between own vehicle A and other vehicle B in FIG. 3)
Pattern 3) Car ahead through two intersections: Cost 15 (e.g., equivalent to the relationship between own car A and other car C in FIG. 3)
Pattern 4) Car ahead through 3 or more intersections: 30
本方法は、基本的には、移動体単位で判断し、切り替えることとなる。しかしながら、例えば、切り替わった移動体の全体の割合を基に、この割合がある所定閾値を超えた場合には、全体を一括して従来方式に切り替えるといったことも考えられる。また、以下のケース３で説明する方法では、コストの値に揺らぎが生じるが、このケース２の方法では、そのような問題が生じないといったメリットがある。 This method is basically determined and switched for each moving object. However, for example, when the ratio exceeds a predetermined threshold value based on the total ratio of the switched mobile bodies, the entire system may be switched to the conventional method at once. In the method described in Case 3 below, the cost value fluctuates, but the method in Case 2 has an advantage that such a problem does not occur.
ケース３：ＣｏｓｔΔｔを動的（実行中）に設定する方法
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。
Case 3: Method of setting Cost Δt to be dynamic (during execution) As described in case 2, the execution time actually required for calculating Δt is not determined in advance but during execution of the simulation. It is conceivable to measure and adopt the value as the Cost Δt value. This method is an accurate value if the execution time actually required for calculating Δt is accurately measured. However, there is a problem that the value may become larger than the actual value due to other processes (for example, garbage collection) being executed during the measurement.
以上のように、実施の形態２によれば、種々の具体的な方法により、ＣｏｓｔΔｔを算出でき、この算出結果を用いて切り替え判定関数による切り替え判断を行うことにより、最適なシミュレーション方式を選択できる。 As described above, according to the second embodiment, Cost Δt can be calculated by various specific methods, and an optimal simulation method can be selected by performing switching determination using the switching determination function using the calculation result. .
実施の形態３．
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。
Embodiment 3 FIG.
When a simulation is being executed based on the dynamic time step control method, appropriate timing information for switching to the conventional method can be extracted in the process of calculating Δt. However, since Δt is not calculated during execution of the conventional method, information on the switching timing for returning from the conventional method to the dynamic time step control method is scarce.
そこで、本実施の形態３では、従来方式から本発明の動的タイムステップ制御方式へ変換するタイミングの具体例として、次の３つの方法について説明する。
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
Therefore, in the third embodiment, the following three methods will be described as specific examples of timing for conversion from the conventional method to the dynamic time step control method of the present invention.
Case 1: Method of switching to the dynamic time step control method after N times (steps) Case 2: Method of switching to the dynamic time step control method if not in a meeting state Case 3: Dynamic time step control as judged from surrounding conditions How to switch to method
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
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。
Case 1: Method of switching to dynamic time step control method after N times (steps) For example, assuming N = 10, switching to dynamic time step control method after 10 steps (δt × 10) in the conventional method (where N is It is an integer of 2 or more). Alternatively, it is conceivable that the N value is appropriately changed, and the value when the execution performance is the best among them is set.
本方法は、従来のシミュレーション方式を所定ステップ数実行した後に、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ものである。従って、後述するケース２およびケース３に比べて、切り替える判断コストがかからないといったメリットがある。しかしながら、その一方で、動的タイムステップ制御方式へ切り替えるのに適したタイミングを逃すというデメリットがある。基本的には、全移動体が同一のタイミングで実行方式を切り替えることとなる。 In this method, after executing the conventional simulation method for a predetermined number of steps, the simulation is continued by returning to the dynamic time step control method. Therefore, there is an advantage that the determination cost for switching is not required as compared with case 2 and case 3 described later. However, on the other hand, there is a demerit that a timing suitable for switching to the dynamic time step control method is missed. Basically, all the mobile units switch the execution method at the same timing.
また、移動体間で会合する可能性が高いところ（例：道路交通シミュレーションにおける街中（渋滞等）、ウォーゲームシミュレーションにおける戦闘領域など）では、Ｎの値を大きくし、会合する可能性が低いところでは、Ｎの値を小さくするといったことが考えられる。この場合は、動的タイムステップ制御方式に基づいて実行している移動体と、従来方式により実行している移動体とが混在することになる。 Also, in places where there is a high possibility of meeting between moving bodies (eg, in the streets (congestion, etc.) in road traffic simulations, battle areas in war game simulations, etc.), the value of N is increased and the possibility of meeting is low. It is conceivable to decrease the value of N. In this case, a mobile object that is executed based on the dynamic time step control method and a mobile object that is executed based on the conventional method are mixed.
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
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。
Case 2: Method of switching to the dynamic time step control method if it is not in a meeting state Even if it is being executed based on the conventional method, each moving body acts while looking at the situation of surrounding moving bodies, It can be determined whether or not is in a meeting state. By using this information, it is conceivable to switch to the dynamic time step control method if the meeting state is not established.
また、本方法では、動的タイムステップ制御方式に基づいて実行している移動体と、従来方式により実行している移動体とが混在している。このため、動的タイムステップ制御方式に基づいて実行している移動体の情報を活用して、従来方式により実行している移動体の実行方式を切り替えることも考えられる。 Moreover, in this method, the mobile body currently performing based on the dynamic time step control system and the mobile body currently performing by the conventional system are mixed. For this reason, it is also conceivable to switch the execution method of the moving object executed by the conventional method by utilizing the information of the moving object executed based on the dynamic time step control method.
例えば、従来方式により実行しているある移動体が、動的タイムステップ制御方式に基づいて実行しているその他のいずれの移動体からも会合対象となっていない場合には、この移動体を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。 For example, if a mobile object that is being executed by the conventional method is not subject to a meeting from any other mobile object that is being executed based on the dynamic time step control method, this mobile object is It is conceivable to switch from the method to the dynamic time step control method.
本方法は、基本的には、移動体単位で判断し、切り替えることとなるが、例えば、切り替わった移動体の全体の割合を基に、この割合がある所定閾値を超えた場合は、移動体全体を一括して動的タイムステップ制御方式に切り替えるといったことも考えられる。 This method is basically determined and switched in units of moving objects. For example, based on the total ratio of moving objects that have been switched, if this ratio exceeds a certain threshold, the moving object It is conceivable that the entire system is switched to the dynamic time step control method.
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
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。
Case 3: Method of switching to the dynamic time step control method based on the surrounding situation In a state where the moving bodies are densely packed, the possibility of meeting between the moving bodies basically increases. For example, in the case of a road traffic simulation, the number of vehicles existing in a range within 100 m is examined as the moving object density, and the moving object being executed by the conventional method has this moving object density. When the threshold value is below a predetermined threshold, it is determined that the possibility of meeting is low, and switching from the conventional method to the dynamic time step control method can be considered.
本方法では従来方式の実行コストに加え、毎時刻、周囲の車の数を調べる分のコストが発生することとなるが、動的タイムステップ制御方式へ切り替える適当なタイミングを抽出することができることになる。 In this method, in addition to the execution cost of the conventional method, a cost for checking the number of surrounding cars every time is generated, but it is possible to extract an appropriate timing to switch to the dynamic time step control method. Become.
以上のように、実施の形態３によれば、従来方式から本発明の動的タイムステップ制御方式へ変換するタイミングとして、定期的に切り替える方法、会合状態でなければ切り替える方法、および周囲の状況から判断して切り替える方法といった具体的な方法を採用することができる。これにより、適当な切り替えタイミングを容易に抽出することが可能となり、実行性能の劣化を防止したシミュレーション方法を得ることができる。 As described above, according to the third embodiment, as a timing for conversion from the conventional method to the dynamic time step control method of the present invention, the method of switching periodically, the method of switching if not in the meeting state, and the surrounding situation A specific method such as a method of determining and switching can be employed. Accordingly, it is possible to easily extract an appropriate switching timing, and it is possible to obtain a simulation method that prevents deterioration in execution performance.
Claims (8)
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。 When a computer is used to execute a simulation based on the time step method for a plurality of mobile objects, the execution performance is improved by increasing the time step interval Δt until a time when there is a possibility of meeting with another mobile object. A simulation method using a dynamic time step control method for achieving
In the computer,
When the calculation cost required for calculating the time step interval Δt is CostΔt and the processing cost for one time in the conventional simulation method is CostUnit, the time step interval Δt increases as the time step interval Δt increases. As a switching determination function f that decreases with an increase in calculation cost required for
f = (CostUnit × Δt) / (CostUnit + CostΔt)
Storing step for storing in advance,
When the value of the switching determination function is calculated, and the calculated value of the switching determination function falls below a predetermined threshold, the conventional time step δt based on a fixed time step δt is fixed without calculating the time step interval Δt. Switching judgment step to change to simulation method and continue simulation
Simulation method characterized by comprising a.
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。 The simulation method according to claim 1,
The switching determination step calculates a value of the switching determination function for each of the plurality of moving objects, and determines a change to the conventional simulation method for each moving object.
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。 The simulation method according to claim 1,
The switching determination step obtains an average value from the value of the switching determination function calculated for each of the plurality of moving objects, and when the average value falls below the predetermined threshold, the plurality of moving objects are collectively included. And changing to the conventional simulation method to continue the simulation.
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。 The simulation method according to any one of claims 1 to 3,
In the switching determination step, when a certain moving body is executing the conventional simulation method, the simulation is continued by returning to the dynamic time step control method after executing the conventional simulation method a predetermined number of times. Simulation method.
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。 The simulation method according to claim 2,
In the switching determination step, when a certain moving body is executing the conventional simulation method, if the moving body is not in association with another moving body, the simulation is continued by returning to the dynamic time step control method. A simulation method characterized by that.
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。 The simulation method according to claim 2,
In the switching determination step, when a certain moving object is executing the conventional simulation method, the moving object is associated with any other moving object that is executing the simulation by the dynamic time step control method. A simulation method characterized by returning to the dynamic time step control method and continuing the simulation if it is not the target.
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。 The simulation method according to claim 2,
In the switching determination step, when a certain moving body is executing the conventional simulation method, the moving body density around the moving body is checked, and if the moving body density is not more than a predetermined threshold, the moving body A simulation method characterized in that it is determined that there is a low possibility of meeting, and the simulation is continued by returning the moving body to the dynamic time step control method.
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。 In the simulation method according to claim 3,
The switching determination step determines whether or not each of the plurality of moving bodies is in an associated state with another moving body for each moving body when the conventional simulation method is collectively executed. If the ratio of moving bodies determined to be in a meeting state is less than or equal to a predetermined threshold, the simulation is continued by returning the plurality of moving bodies to the dynamic time step control method at once. Method.
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