网格环境中区域混合交通流并行仿真研究

摘要

交通并行仿真逐渐成为求解城市交通问题的有效手段。本文结合宏观交通仿真的特点研究了交通并行仿真的若干关键技术，在Globus网格平台MPI并行环境中设计并实现了基于网格的区域混合交通流并行仿真(GTPS)系统。 研究了并行计算任务在异构环境下的调度问题，提出了异构环境中独立任务的调度算法(PMM算法和BM算法)。实验数据表明，这两个算法的复杂性与通常用作评测标准的Min-min算法相同，但调度性能有明显改进。分析了现有的四类同步策略(保守同步策略、乐观同步策略、混合同步策略、自适应同步策略)在宏观交通仿真中的应用以及优缺点。针对宏观交通仿真的特点，提出了新的同步策略，并实际运用于GTPS系统中。新同步策略充分利用宏观交通的特点，既避免了保守仿真的巨大通信开销，又避免了乐观仿真中回滚造成的存储和计算开销。 为了使GTPS系统更好地模拟真实世界并适当降低实际交通问题的复杂性，提出了三条基本假设。在此基础上，建立了交通仿真模型，包含六个子模型，分别是交通信号灯变化模型、车辆产生模型、车辆行驶模型、车速限定模型、路网描述模型、路网分析模型。本文以面向对象的方式设计并实现了GTPS系统。该系统有四类对象，分别是交通实体对象，仿真交互对象，通信对象，数据统计对象。采用C++和MPI在Globus网格环境中实现了该系统。

目录

文摘

英文文摘

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第1章引言

1.1交通仿真概述

1.1.1交通仿真的意义与作用

1.1.2交通仿真的分类

1.1.3交通仿真的研究现状

1.1.4并行仿真的研究热点

1.2问题的提出及研究意义

1.3论文的主要工作

第2章网格环境中的并行计算研究

2.1 Globus平台上的程序设计

2.2基于Globus GRAM的细粒度并行计算

2.3基于Globus DUROC的粗粒度并行计算

2.4基于MPI的并行计算

第3章GTPS系统的仿真模型与面向对象设计

3.1 GTPS系统的基本假设

3.1.1多叉路口的简化模型

3.1.2行车间距的设计

3.1.3交通流死锁的检测与解除

3.2 GTPS系统的仿真模型

3.2.1交通信号灯变化模型

3.2.2车辆产生模型

3.2.3车辆行驶模型

3.2.4车速限定模型

3.2.5路网描述模型

3.2.6路网分析模型

3.3 GTPS系统的面向对象设计

3.3.1交通实体对象

3.3.2仿真交互对象

3.3.3仿真通信对象

3.3.4数据统计对象

3.4 GTPS系统的主要运行流程

第4章并行仿真技术研究

4.1并行仿真概述

4.1.1仿真系统的运作机制

4.1.2并行仿真的优越性及关键技术

4.2并行任务的分配与调度研究

4.2.1任务的划分

4.2.2任务的调度

4.2.3任务调度的研究成果

4.2.4 GTPS系统中的任务分配与调度

4.3并行仿真任务的同步策略研究

4.3.1现有的四类同步策略

4.3.2同步策略的分析比较

4.3.3同步策略在交通仿真中的应用研究

4.3.4适于宏观交通并行仿真的同步策略

第5章GTPS系统的并行化实现与运行

5.1 GTPS系统的并行化实现

5.1.1 GTPS系统的任务划分与分配的实现

5.1.2 GTPS系统的数据通信

5.1.3 GTPS系统的同步策略

5.1.4 GTPS系统的时间推进模式

5.2 GTPS系统的运行

5.2.1 GTPS系统的运行过程图形化显示

5.2.2 GTPS系统的数据统计

第6章总结与展望

6.1总结

6.2今后的工作

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果