(57)【要約】【課題】動的タイムステップ制御方式で、処理を減らし、高い実行性能で複数の移動体を模擬するシミュレーション装置を得る。【解決手段】ネットワーク２に接続され、互いに連携して、それぞれ担当する移動体を模擬する移動体模擬装置１ａ、１ｂは、担当する移動体を模擬する模擬手段５と、判定対象選択手段８により選択された移動体について、自移動体が、他の移動体と会合状態にあるかどうかを判定する会合判定手段６と、自移動体と会合状態にない他の移動体について、自移動体と会合状態になり得る最早の会合可能時刻を算出する会合可能時刻算出手段７と、この算出結果のうちの最小の会合可能時刻と現在論理時刻との間の時間幅を、タイムステップとして設定する△ｔ設定手段９とを有する。【選択図】図１
2012146245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的タイムステップ制御方式に基づき、複数の移動体を模擬するシミュレーション装置であって、
ネットワークに接続され、互いに連携して、それぞれ担当する上記移動体を模擬し、他の移動体との会合可能時刻を算出する複数の移動体模擬装置、
及び上記ネットワークに接続され、複数の上記移動体模擬装置によってそれぞれ算出された会合可能時刻を記憶装置に記憶した会合可能時刻記憶手段を備え、
上記移動体模擬装置は、
担当する上記移動体を模擬する模擬手段と、
この模擬手段によって模擬される自移動体が、他の移動体と会合状態にあるかどうかを判定する会合判定手段と、
この会合判定手段の判定により、上記自移動体と会合状態にない他の移動体について、上記自移動体と会合状態になり得る最早の会合可能時刻を算出する会合可能時刻算出手段と、
この会合可能時刻算出手段の算出結果のうちの最早の会合可能時刻と現在論理時刻との間の時間幅を、次回処理のためのタイムステップとして設定するタイムステップ設定手段と、
上記会合判定手段の判定対象とする他の移動体を、上記会合可能時刻記憶手段に記憶された会合可能時刻に基づいて選択する判定対象選択手段とを有することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
上記判定対象選択手段は、上記会合可能時刻記憶手段に記憶された他の移動体模擬装置が算出した自移動体との会合可能時刻と現在論理時刻とを比較し、上記他の移動体模擬装置が算出した自移動体との会合可能時刻が、現在論理時刻よりも未来の論理時刻を指す場合には、当該他の移動体模擬装置が担当する他の移動体を、上記会合判定手段による自移動体との会合判定の対象としないことを特徴とする請求項１記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
上記各移動体模擬装置は、上記会合判定手段による自移動体との会合判定の対象としない移動体について、上記会合可能時刻記憶手段に記憶された自移動体との会合可能時刻が、上記会合可能時刻算出手段によって算出された自移動体と他の移動体との会合可能時刻のいずれよりも早い論理時刻である場合には、上記会合可能時刻算出手段により、当該移動体と自移動体との会合可能時刻の算出を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動的タイムステップ制御方式に基づき、複数の移動体を模擬するシミュレーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動的タイムステップ制御方式は、複数移動体を模擬して、互いに影響を及ぼし合う様子をシミュレーションするものにおいて、移動体が他の移動体を探知しておらず、かつ他の移動体からも探知されていないなど、他の移動体と相互作用がない状態において当該移動体は独自に論理時刻の進行を行うことができるとの前提に基づくシミュレーション方式である。
本方式においては、各移動体は他の移動体との相互作用の有無を判定（会合判定）する。この結果、相互作用がないと判定されれば、他の各移動体それぞれについて、相互作用が発生しうる最早時刻（会合可能時刻）を算出し、それらのうち最早の時刻と現在論理時刻との間の時間幅をタイムステップとして設定する。会合可能時刻の算出は、対象の移動体が互いに最短距離を最高速度で近づき合うなど、最悪時を考慮した前提で行われる。
【０００３】
特許文献１には、複数の移動体を主対象とした計算機シミュレーションを行う際に、動的タイムステップ制御方式を用いる場合に、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をあらかじめ用意し、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ものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９７９８５号公報（第４〜８頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１を含む従来の動的タイムステップ制御方式では、各々の移動体模擬装置が個々に会合判定および会合可能時刻算出を行っていた。このため、他の移動体模擬装置によって、当該他の移動体と自移動体との会合判定および会合可能時刻算出の結果が判明しているにも関わらず、移動体模擬装置は、独自に同じ会合判定および会合可能時刻算出の処理を行うこととなり、重複する不要な処理が実行されるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、動的タイムステップ制御方式で、処理を減らし、高い実行性能で複数の移動体を模擬するシミュレーション装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わるシミュレーション装置においては、動的タイムステップ制御方式に基づき、複数の移動体を模擬するシミュレーション装置であって、ネットワークに接続され、互いに連携して、それぞれ担当する移動体を模擬し、他の移動体との会合可能時刻を算出する複数の移動体模擬装置、及びネットワークに接続され、複数の移動体模擬装置によってそれぞれ算出された会合可能時刻を記憶装置に記憶した会合可能時刻記憶手段を備え、移動体模擬装置は、担当する移動体を模擬する模擬手段と、この模擬手段によって模擬される自移動体が、他の移動体と会合状態にあるかどうかを判定する会合判定手段と、この会合判定手段の判定により、自移動体と会合状態にない他の移動体について、自移動体と会合状態になり得る最早の会合可能時刻を算出する会合可能時刻算出手段と、この会合可能時刻算出手段の算出結果のうちの最早の会合可能時刻と現在論理時刻との間の時間幅を、次回処理のためのタイムステップとして設定するタイムステップ設定手段と、会合判定手段の判定対象とする他の移動体を、会合可能時刻記憶手段に記憶された会合可能時刻に基づいて選択する判定対象選択手段とを有するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、以上説明したように、動的タイムステップ制御方式に基づき、複数の移動体を模擬するシミュレーション装置であって、ネットワークに接続され、互いに連携して、それぞれ担当する移動体を模擬し、他の移動体との会合可能時刻を算出する複数の移動体模擬装置、及びネットワークに接続され、複数の移動体模擬装置によってそれぞれ算出された会合可能時刻を記憶装置に記憶した会合可能時刻記憶手段を備え、移動体模擬装置は、担当する移動体を模擬する模擬手段と、この模擬手段によって模擬される自移動体が、他の移動体と会合状態にあるかどうかを判定する会合判定手段と、この会合判定手段の判定により、自移動体と会合状態にない他の移動体について、自移動体と会合状態になり得る最早の会合可能時刻を算出する会合可能時刻算出手段と、この会合可能時刻算出手段の算出結果のうちの最早の会合可能時刻と現在論理時刻との間の時間幅を、次回処理のためのタイムステップとして設定するタイムステップ設定手段と、会合判定手段の判定対象とする他の移動体を、会合可能時刻記憶手段に記憶された会合可能時刻に基づいて選択する判定対象選択手段とを有するので、移動体模擬の実行性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係わるシミュレーション装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１のシミュレーション装置の移動体模擬装置の実行手順を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係わるシミュレーション装置の会合可能時刻管理手段で記憶するデータの形式を例示した図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係わるシミュレーション装置の移動体模擬装置の実行手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わるシミュレーション装置の構成を示す機能ブロック図である。
図１において、シミュレーション装置は、ネットワーク２を介して相互に接続された移動体模擬装置１ａ、１ｂと、表示装置３と、会合可能時刻管理手段４（会合可能時刻記憶手段）とを有する。
移動体模擬装置１ａ、１ｂは、各々が担当する移動体を模擬するシミュレータであり、ネットワーク２を介して相互に連携して、各々が担当する移動体の模擬処理を、動的タイムステップ制御方式に基づいて行う。
この移動体模擬装置は、図１では、２つ示したが、さらに多くのものがネットワーク２に接続される構成であってもよい。
表示手段３は、各移動体模擬装置１ａ、１ｂから受信した模擬結果の表示を行う。会合可能時刻管理手段４は、各移動体模擬装置１ａ、１ｂが実施した会合判定および会合可能時刻算出によって得られた会合可能時刻を保持する。
【００１１】
各移動体模擬装置１ａ、１ｂは、移動体の模擬処理を行う模擬手段５と、会合可能時刻管理手段４に保持された情報から会合判定および会合可能時刻算出処理を行うべき対象移
動体を抽出する判定対象選択手段８と、自移動体模擬装置が担当する移動体（以下、自移動体という）と他の移動体とが会合状態にあるかどうかを判定する会合判定手段６と、自移動体が他の移動体と会合状態になりうる最早時刻を算出する会合可能時刻算出手段７と、会合判定および会合可能時刻算出の結果に応じて、自身のタイムステップΔｔを設定するΔｔ設定手段９とを有する。
このタイムステップΔｔについては、従来技術で述べたとおり、各移動体は他の移動体との相互作用の有無を判定（会合判定）する。この結果、相互作用がないと判定されれば、他の各移動体それぞれについて、相互作用が発生しうる最早時刻（会合可能時刻）を算出し、それらのうち最早の時刻と現在論理時刻との間の時間幅をタイムステップとして設定するものである。ここで、論理時間とは、シミュレーション中の時間（時刻）を指し、現在論理時間とは、シミュレーション上、過去から未来へと時間が流れていく中で、注目している時間（時刻）を指すものとする。
なお、各移動体模擬装置１ａ、１ｂは、計算機によって構成され、会合可能時刻管理手段４は、記憶装置に会合可能時刻を記録させている。
【００１２】
図２は、図１のシミュレーション装置の移動体模擬装置の実行手順を示すフローチャートである。
【００１３】
図３は、この発明の実施の形態１に係わるシミュレーション装置の会合可能時刻管理手段で記憶するデータの形式を例示した図である。
図３において、各移動体について他の移動体それぞれとの会合可能時刻を行列形式で保持しており、例えば移動体Ｂと移動体Ｄの会合可能時刻は、移動体Ｂに対応する行と移動体Ｄに対応する列が交差するセルの値である２となる。
【００１４】
次に、図２を用いて、各移動体模擬装置におけるシミュレーション実行処理について説明する。
まず、模擬手段５は、自移動体模擬装置の現在論理時刻Ｔ１における担当する移動体Ａの模擬処理を行い、その結果を保持するとともに、他の移動体模擬装置へ送信する（ステップＳ１）。
【００１５】
次いで、判定対象選択手段８は、会合可能時刻管理手段４で記録された自移動体Ａと他移動体との会合可能時刻に基づいて、会合判定および会合可能時刻算出の対象とする移動体を選出する（ステップＳ２）。ここでは、図３のように、会合可能時刻管理手段４に自移動体Ａとの会合可能時刻が記録されており、かつ下式（１）を満足する移動体Ｘのみを会合判定および会合時刻算出の対象とする。
なお、下式（１）において、ＴＡ−Ｘは、会合可能時刻管理手段４に記録された移動体Ａと移動体Ｘとの会合可能時刻である。
Ｔ１＜ＴＡ−Ｘ    ・・・・・（１）
【００１６】
図３は、会合可能時刻管理手段４が記録するデータを例示したものであり、各移動体について、他の移動体それぞれとの会合可能時刻を行列形式で保持しており、例えば移動体Ｂと移動体Ｄの会合可能時刻は、移動体Ｂに対応する行と移動体Ｄに対応する列が交差するセルの値である２となる。
上記、判定対象の選択では、会合可能時刻が会合可能時刻管理手段４に記録されていることを前提条件としたが、シミュレーション開始時に会合可能時刻管理手段４の記録データを、移動体の全組合せに対して会合可能時刻をシミュレーション開始時刻Ｔ０で初期化しておくことで、本条件の判定は不要となる。
会合可能時刻が記録されていない移動体Ｘは、ＴＡ−Ｘ＝Ｔ０≦Ｔ１となるため、上式（１）を満足せず、会合判定および会合時刻算出の対象とならない。
【００１７】
次に、会合判定手段６は、自移動体Ａと他の移動体とで相互作用があるかどうかを判定（会合判定）する（ステップＳ３）。相互作用があるか否かの判定は、例えば、一方の探知覆域内に他方が位置しているか否かを判定することで行う。判定対象の移動体のうち少なくとも一つと相互作用があると判定すれば、会合状態であるとする。会合判定の結果は、Δｔ設定手段９へ通知する。
このとき、ステップＳ２で判定対象として選択した移動体とのみ判定を行う。判定対象とならなかった移動体との会合判定は行わず、当該移動体との相互作用はないものとみなす。
【００１８】
ステップＳ３において、会合状態にないと判定した場合、会合可能時刻算出手段７は、自移動体Ａと他の移動体が会合しうる最早の時刻（会合可能時刻）の算出を行う（ステップＳ４）。会合可能時刻は、例えば移動体が相互に最短距離を最高速度で接近するといった仮定に基づき、会合状態となりうるまでに要する最短の時間を算出し、これに現在論理時刻Ｔ１を加えることで算出する。
ここで算出した、あるいは会合可能時刻管理手段４から読み出した他の各移動体との会合可能時刻のうち、最も早い、すなわち現在論理時刻に近い時刻をΔｔ設定手段９および会合可能時刻管理手段４へ通知する。
このステップＳ４の会合可能時刻算出処理においても、ステップＳ３と同様に、ステップＳ２において判定対象として選択されなかった移動体は、算出の対象とせず、当該移動体との会合可能時刻は、ステップＳ２において会合可能時刻管理手段４から読み出した自移動体と当該移動体との会合可能時刻とする。
【００１９】
次いで、Δｔ設定手段９は、ステップＳ３の会合判定、またはステップＳ４の会合可能時刻算出の結果に応じて、次回の自移動体模擬装置が、処理を行う論理時刻までの時間幅Δｔを決定する（ステップＳ５）。ステップＳ３の会合判定の結果が、会合ありの場合、Δｔ設定手段９は、十分小さい値ΔｔｍｉｎにΔｔを設定する。Δｔｍｉｎは、実施するシミュレーションの仕様などに応じて、予めΔｔ設定手段９へ設定しておく。
【００２０】
一方、ステップＳ３で、会合なしと判定された場合、ステップＳ４から通知された会合可能時刻から現在論理時刻を差し引いた時間幅を、タイムステップΔｔに設定する。実施するシミュレーションの仕様、例えばシミュレーション実行中に各移動体の航跡を一定以上の精度で表示する必要がある場合など、その内容に応じて、各移動体が取りうる最大タイムステップΔｔｍａｘをΔｔ設定手段９へ予め設定しておき、前記時間幅がΔｔｍａｘを超える場合は、ΔｔにΔｔｍａｘを設定するなどが考えられる。
【００２１】
以上によって、移動体模擬装置は、１回分の処理（図２の処理）を完了し、現在論理時刻を、設定したΔｔに基づいて更新した後、次回の処理を開始する。各移動体模擬装置１ａ、１ｂでの移動体の模擬結果は、ネットワーク２を介して表示装置３に送信され、表示される。
【００２２】
実施の形態１によれば、各移動体模擬装置１ａ、１ｂで算出された会合可能時刻を会合可能時刻管理手段４に記録し、それに基づいて会合判定および会合可能時刻算出の対象を取捨選択することで、計算負荷を軽減し、従来の動的タイムステップ方式に基づくシミュレーションよりも高い実行性能をもつシミュレーション装置を得ることが可能である。
【００２３】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係わるシミュレーション装置の移動体模擬装置の実行手順を示すフローチャートである。
なお、実施の形態２のシミュレーション装置の構成は、図１と同じである。
【００２４】
実施の形態２では、会合可能時刻算出において会合可能時刻管理手段４に保持された情報を元に算出対象から除外した移動体について、条件に応じて会合可能時刻算出の対象とすることで、タイムステップΔｔが不要に小さく設定されることを防ぐものである。
【００２５】
実施の形態１の図２のΔｔ設定（ステップＳ５）では、判定対象抽出（ステップＳ２）で判定対象とならなかった移動体との会合可能時刻は、会合可能時刻管理手段４に記憶されたものを使用して、タイムステップΔｔを決定した。
しかし、会合可能時刻が互いに最短距離を最高速度で接近するといった最悪時を想定した前提で算出されている場合、実際にその前提通りに移動体が運動することは稀であるため、一般には、より後の論理時刻の状況に基づいて計算した方が、より未来の論理時刻を指すことができる。この場合、実際に会合状態となる論理時刻よりも前の論理時刻に移動体模擬装置は、次の処理を行うこととなり、処理回数が増えて、実行性能の劣化を招く。
【００２６】
このため、実施の形態２では、図４のように、各移動体模擬装置１ａ、１ｂのシミュレーション実行処理を行う。以下、実施の形態２の動作を図４に沿って説明する。
図４のステップＳ１〜ステップＳ３、ステップＳ５は、図２における処理と同一の処理であり、その説明を省略する。
会合可能時刻算出（ステップＳ４）において、他の移動体それぞれとの会合可能時刻のうち、最も早い論理時刻を指すものが、判定対象外の移動体との会合可能時刻、すなわち会合可能時刻管理手段４から取得したものである場合、同移動体との会合可能時刻を現在論理時刻の状況に基づき、再算出し（ステップＳ６）、再度、最も早い会合可能時刻が、判定対象外の移動体との会合可能時刻かどうかを判定する。ステップＳ６を、最も早い会合可能時刻が、判定対象の移動体との会合可能時刻になるまで繰り返す。
前述の前提によれば、再算出した会合可能時刻は、一般により未来を指すため、Δｔ設定手段９で設定されるタイムステップΔｔも、より大きくなる。そのため、各移動体模擬装置１ａ、１ｂが、実行する処理回数を実施の形態１よりも減らすことができ、実行性能が向上する。
【００２７】
実施の形態２によれば、他の移動体それぞれとの会合可能時刻のうち、最も早い論理時刻を指すものが、判定対象外の移動体との会合可能時刻、すなわち会合可能時刻管理手段４から取得したものである場合、同移動体との会合可能時刻を現在論理時刻の状況に基づき、再算出する処理を設けたので、各移動体模擬装置１ａ、１ｂが実行する処理回数を実施の形態１よりも減らすことができ、実行性能を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ、１ｂ  移動体模擬装置、２  ネットワーク、３  表示手段、
４  会合可能時刻管理手段、５  模擬手段、６  会合判定手段、
７  会合可能時刻算出手段、８  判定対象選択手段、９  Δｔ設定手段、
Ｓ１  模擬処理、Ｓ２  会合判定対象抽出、Ｓ３  会合判定、Ｓ４  会合可能時刻算出、Ｓ５  Δｔ設定、Ｓ６  会合可能時刻再算出。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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