多分辨率交通系統(tǒng)面向對象三級頁表數(shù)據(jù)結構建模方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多分辨率交通系統(tǒng)面向對象三級頁表數(shù)據(jù)結構建模方法，包括：數(shù)據(jù)存儲，城市信息、交通信息存儲于數(shù)據(jù)庫，把城市信息存于文件前面，交通信息存于文件的后面，用SQL語句函數(shù)操作；數(shù)據(jù)的邏輯結構:采用封裝、數(shù)據(jù)隱藏、繼承和多態(tài)G+語言充分支持面向對象程序設計，將交通網(wǎng)絡系統(tǒng)抽象成交叉口類，路段類，車道類，車輛類，信號燈類；數(shù)據(jù)的存儲結構采用面向對象的數(shù)據(jù)結構作為數(shù)據(jù)的存儲結構。本發(fā)明能夠適應不同的實際需求，在原始數(shù)據(jù)節(jié)點?鏈接模型拓撲結構基礎上，抽象出一層，根據(jù)實際需要，建立符合需要的虛擬網(wǎng)絡，提高了數(shù)據(jù)的利用率和系統(tǒng)的適應性及可維護性。
【專利說明】
多分辨率交通系統(tǒng)面向對象H級頁表數(shù)據(jù)結構建模方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于交通仿真領域，尤其設及一種多分辨率交通系統(tǒng)面向對象=級頁表數(shù) 據(jù)結構建模方法。
【背景技術】
[0002] 交通網(wǎng)絡中常常提出運樣的問題：從甲地到乙地之間是否有公路連通，在有多條 通路的情況下，哪一條路最短，理論上，交通網(wǎng)絡可W用帶權圖來表示。頂點表示城市名稱， 邊表示兩個城市有路連通，邊上權值可表示兩城市之間的距離、交通費或途中所花費的時 間等。交通網(wǎng)結構指交通網(wǎng)的等級結構，是地理學中通常所指的運網(wǎng)的幾何或拓撲結構。交 通網(wǎng)的幾何特征通過一系列由點數(shù)、邊數(shù)和子圖個數(shù)組成的指標W及點邊連通關系矩陣來 描述。運些指標分別反映網(wǎng)的總連通程度(或稱成網(wǎng)水平）、網(wǎng)上各點的絕對易達性及相對 易達性等。交通網(wǎng)幾何結構特征的定量描述，是運輸?shù)乩韺W的一個重要進展。使不同地區(qū)或 不同運輸方式的網(wǎng)絡有了一種空間結構比較的方法。
[0003] 現(xiàn)有的實現(xiàn)方法一般采用鄰接表，其缺點是未考慮運輸?shù)燃壔蚍绞讲町惖某橄蠼Y 構，在程序中實現(xiàn)比較困難，結構抽象和轉換繁瑣，在實際工作中現(xiàn)實意義不大。
[0004]

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種多分辨率交通系統(tǒng)面向對象=級頁表數(shù)據(jù)結構建模 方法，旨在解決現(xiàn)有交通網(wǎng)幾何結構特征的定量描述方法未考慮運輸?shù)燃壔蚍绞讲町惖某?象結構，實現(xiàn)比較困難，結構抽象和轉換繁瑣，不能夠適應不同實際需求的問題。
[0006] 本發(fā)明是運樣實現(xiàn)的，一種多分辨率交通系統(tǒng)面向對象=級頁表數(shù)據(jù)結構建模方 法包括： (1) 數(shù)據(jù)存儲： 城市信息、交通信息存儲于數(shù)據(jù)庫，把城市信息存于文件前面，交通信息存于文件的后 面，用SQL語句函數(shù)操作； (2) 數(shù)據(jù)的邏輯結構： 采用封裝、數(shù)據(jù)隱藏、繼承和多態(tài)G+語言充分支持面向對象程序設計，將交通網(wǎng)絡系統(tǒng) 抽象成交叉口類，路段類，車道類，車輛類，信號燈類； (3) 數(shù)據(jù)的存儲結構采用面向對象的數(shù)據(jù)結構作為數(shù)據(jù)的存儲結構。
[0007] 進一步，采用=級頁表結構模型設計多分辨率交通道路網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)表結構和程序 的數(shù)據(jù)結構，多分辨率交通仿真的數(shù)據(jù)模型分為物理數(shù)據(jù)模型和邏輯數(shù)據(jù)模型，物理數(shù)據(jù) 模型是相互關聯(lián)的真實表的集合，邏輯數(shù)據(jù)模型是對物理數(shù)據(jù)模型邏輯關系的描述，第一 級是宏觀節(jié)點和由宏觀節(jié)點構成的宏觀鏈接組成的，第二級是中觀節(jié)點和由中觀節(jié)點構成 的中觀鏈接組成的，第=級是微觀節(jié)點和由微觀節(jié)點構成的微觀鏈接組成的，每一級之間 通過屬性的鍵進行鏈接，并保持和維護數(shù)據(jù)的一致性。
[000引進一步，基于化PTSD設計數(shù)據(jù)庫結構，包括節(jié)點數(shù)據(jù)表和鏈接數(shù)據(jù)表，節(jié)點數(shù)據(jù)表 和鏈接數(shù)據(jù)表包括宏觀節(jié)點數(shù)據(jù)表、中觀節(jié)點數(shù)據(jù)表和微觀節(jié)點數(shù)據(jù)表，在不同粒度水平 的表結構通過主鍵連接。
[0009] 進一步，基于化PTSD設計多分辨率交通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)結構，表結構中的字段與程序數(shù) 據(jù)結構中的變量相對應，類型也保持一致，對于不同分辨率的宏觀表結構、中觀表結構和微 觀表結構通過面向對象的繼承機制來實現(xiàn)。
[0010] 進一步，類結構設計包括： (1)車輛類，用來描述仿真中車輛實體的屬性，車輛類的私有屬性包括車輛標號、長 度、寬度、類型、車輛存在狀態(tài)車輛位置、速度、最大速度、期望速度、平均速度、加速度、最大 加速度、最大減速度、前車標號、后車標號、轉彎方向、W及駕駛員對環(huán)境的熟練程度和冒險 傾向； (2) 路段類，在路網(wǎng)圖上路段是連接兩個交叉口或2個節(jié)點間的有方向的線段，主要成 員變量包括私有屬性和公有屬性，私有變量主要包括路段標號、路段長度、車道，通行能力、 自由流車速、下游節(jié)點標號和上游節(jié)點標號，成員函數(shù)用來設置、確定當前路段標號及其在 網(wǎng)絡中的屬性，主要的函數(shù)為：set current link () ,gel current IinkO ,set dowt} IinkO和geldowt} link(); (3) 車道類，車道作為一個單獨的類其成員變量包括車道寬度、轉彎方向、車輛排隊長、 最大排隊長和車道控制類型； (4) 交叉口類的每個成員變量分別描述交叉口不同方面的屬性，包括交叉口標號、交叉 口上下游節(jié)點、與各方向相連的進出口路段標號和各個進口的屬性； (5) 信號燈類用來描述信號配時參數(shù)中的紅綠燈時長屬性，成員變量主要包括信號燈 標號、信號周期時長當前的信號燈色、紅燈時長、綠燈時長、黃燈時長、相序、綠信比W及從 模擬開始到當前時鐘信號燈已經(jīng)過的周期數(shù)； (6) 時鐘類主要是為了控制仿真中當前時鐘的推進而設置的，時鐘類的成員變量主要 包括當前時間值、仿真時間步長仿真時間。
[0011] 本發(fā)明的有益效果如下： 1、實際應用中，不同分辨下的數(shù)據(jù)需求不同，不同目的的需求不同。如公共交通網(wǎng)絡、 物流網(wǎng)絡、加油站分布網(wǎng)絡等，本發(fā)明能夠適應不同的實際需求。
[0012] 2、本發(fā)明提出在原始數(shù)據(jù)節(jié)點-鏈接模型拓撲結構基礎上，抽象出一層，根據(jù)實際 需要，建立符合需要的虛擬網(wǎng)絡，不僅提高了數(shù)據(jù)的利用率，節(jié)省的大量的數(shù)據(jù)調查輸入維 護成本，同時提高了系統(tǒng)的適應性及可維護性。
[0013]
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明實施例提供的多分辨率交通仿真的數(shù)據(jù)模型結構圖示； 圖2是本發(fā)明實施例提供的基于TLPTSD的數(shù)據(jù)庫表結構模型結構圖示； 圖3是本發(fā)明實施例提供的內存數(shù)據(jù)結構模型圖示。
[0015]
【具體實施方式】
[0016] 為能進一步了解本發(fā)明的
【發(fā)明內容】
、特點及功效，茲例舉W下實施例，并配合附圖 詳細說明如下。
[0017] 本發(fā)明采用兩層結構來實現(xiàn)，底層是物理數(shù)據(jù)模型層，表示了數(shù)據(jù)持久化的結構， 包括宏觀模型、中觀模型和微觀模型，每一種模型由基本的節(jié)點表和鏈接表構成;上層是邏 輯數(shù)據(jù)層，提供了數(shù)據(jù)訪問的邏輯結構和統(tǒng)一接口，邏輯結構保持了底層數(shù)據(jù)結構的映射， 并在此基礎上提供了方便統(tǒng)一使用的邏輯訪問接口。
[001引請參閱圖1至圖3: 一種多分辨率交通系統(tǒng)面向對象=級頁表數(shù)據(jù)結構建模方法，包括： (1)數(shù)據(jù)存儲： 城市信息(包括城市名、代碼）、交通信息(包括城市間的里程、交叉口位置、距離等)存 儲于數(shù)據(jù)庫，把城市信息存于文件前面，交通信息存于文件的后面，用SQUStructured 如ery Language，結構化查詢語言）語句函數(shù)操作。
[0019] (2)數(shù)據(jù)的邏輯結構： 面向對象程序設計的本質是把數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的過程當成一個整體，增加軟件可擴容 性和可重用性，改善并提高程序編寫的效率，控制維護軟件的復雜性和開銷。面向對象程序 設計吸取了結構化程序設計的一切優(yōu)點，它支持將數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的操作作為一個相互依 存，不可分割的整體來處理，并采用數(shù)據(jù)抽象與信息隱藏技術，將對象及對對象的操作抽象 成一種新的數(shù)據(jù)類型一一類，通過類的成員函數(shù)來訪問其成員變量。
[0020] 采用封裝、數(shù)據(jù)隱藏、繼承和多態(tài)G+語言充分支持面向對象程序設計，將交通網(wǎng)絡 系統(tǒng)抽象成交叉口類(tintersection)，路段類(tlink)，車道類(tlane)，車輛類(tvehicle )，信號燈類(tsignal)。
[0021] (3)數(shù)據(jù)的存儲結構采用面向對象的數(shù)據(jù)結構作為數(shù)據(jù)的存儲結構，當交通網(wǎng)絡 結構比較復雜時，宜采用面向對象建模方法，W提高空間的存儲效率和降低映射的復雜性。
[0022] 進一步，采用=級頁表結構模型來設計多分辨率交通道路網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)表結構和程 序的數(shù)據(jù)結構。如圖1所示，多分辨率交通仿真的數(shù)據(jù)模型可W分為物理數(shù)據(jù)模型和邏輯數(shù) 據(jù)模型，物理數(shù)據(jù)模型是相互關聯(lián)的真實表的集合，相互之間的關聯(lián)關系通過箭線表示;邏 輯數(shù)據(jù)模型是對物理數(shù)據(jù)模型邏輯關系的描述，如第一級是宏觀節(jié)點和由宏觀節(jié)點構成的 宏觀鏈接組成的，其它W此類推。本質上多分辨率交通仿真的不同粒度數(shù)據(jù)是一個樹結構， 在數(shù)據(jù)庫中可W通過定義編碼或者外鍵來實現(xiàn)。
[0023] 進一步，基于化PTSD設計數(shù)據(jù)庫結構，包括節(jié)點數(shù)據(jù)表和鏈接數(shù)據(jù)表，節(jié)點數(shù)據(jù)表 和鏈接數(shù)據(jù)表包括宏觀節(jié)點數(shù)據(jù)表、中觀節(jié)點數(shù)據(jù)表和微觀節(jié)點數(shù)據(jù)表。具體而言，macro, no d e是宏觀級的表結構，MACR0_N0DE_C0DE是其主鍵;me S o_no d e是中觀一級的表結構， MACR0_N0DE_C0DE和MES0_N0DE_C0DE是其主鍵;micro_node是微觀級的表結構。MACR0_ N0DE_C0DE，MES0_N0DE_C0DE和MICR0_N0DE_C0DE是其主鍵。在不同粒度水平（即不同分辨 率)的表結構通過主鍵連接。
[0024] 道路網(wǎng)絡的空間信息包括點，線，面等通過空間數(shù)據(jù)庫中的內部類型來創(chuàng)建。例 如，字段140?0_側06_11)041'10加勺類型是點，包含的是^，7位置坐標。根據(jù)化611615的標準，空 間數(shù)據(jù)庫只支持兩維的空間結構類型，所W可W在macro_node表中添加一個字段MACRO_ NODE_Z來存儲高度的位值置，運樣表macro_node就可W支持S維數(shù)據(jù)的存儲功能。空間數(shù) 據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲到同一個表中，方便了數(shù)據(jù)操作，減少了數(shù)據(jù)不一致性。DM-MRTM在空間 數(shù)據(jù)庫中的邸(Entity-Relationship,邸)關系如圖2所示。
[0025] 進一步，基于化PTSD設計多分辨率交通網(wǎng)絡數(shù)據(jù)結構，并利用C++進行了實現(xiàn)。為 了保持程序數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫表結構相互映射的一致性，本發(fā)明采取一一映射對應原則。 即表結構中的字段與程序數(shù)據(jù)結構中的變量相對應，類型也保持一致。具體的類型對應關 系參見表1，如對于表結構中特殊的空間類型如位置信息（x，y)采用STRUCT來定義，可表示 為struct point {double X，y;}。對于不同分辨率的宏觀表結構、中觀表結構和微觀表結 構通過面向對象的繼承機制來實現(xiàn)。具體而言，中觀類繼承于宏觀類，微觀類繼承于中觀 類，運樣的類關系設計符合多分辨率的思維方式，體現(xiàn)了多分辨率交通仿真的運行機制。圖 3為利用統(tǒng)一建模語言（化ified Modeling Language，UML)表示的程序數(shù)據(jù)結構關系示意 圖。
[0026] 表1內存數(shù)據(jù)結構與數(shù)據(jù)庫表結構一致性關系對照表 '^進一步，類結構設計包括:
' ' (1)車輛類，用來描述仿真中車輛實體的屬性，它的不斷產(chǎn)生可W保證仿真的持續(xù)進 低車輛類的各個成員變量和成員函數(shù)均從不同角度反映車輛在網(wǎng)絡中運行時的動態(tài)特性 定義的車輛屬性可區(qū)分為私有、保護和公有屬性，不同的屬性界定了該類對其它類的開放 程度為了對路網(wǎng)中車輛的運行行為進行較為深入細致的微觀描述，筆者對車輛類的私有屬 性包括車輛標號、長度、寬度、類型、車輛存在狀態(tài)車輛位置、速度、最大速度、期望速度、平 均速度、加速度、最大加速度、最大減速度、前車標號、后車標號、轉彎方向、W及駕駛員對環(huán) 境的熟練程度和冒險傾向； (2)路段類，在路網(wǎng)圖上路段是連接兩個交叉口或2個節(jié)點間的有方向的線段，是組成 道路網(wǎng)的基本要素其類結構的定義與車輛類相似，主要成員變量包括私有屬性和公有屬 性，私有變量主要包括路段標號、路段長度、車道，通行能力、自由流車速、下游節(jié)點標號和 上游節(jié)點標號，成員函數(shù)用來設置、確定當前路段標號及其在網(wǎng)絡中的屬性，主要的函數(shù) 為：set current link ( ) ,gel current link()，set dowt} link()和geldowt} link ()等路段類是路網(wǎng)面向對象模擬中必不可少的，不僅用來描述各個單獨路段的屬性，而且 也描述網(wǎng)絡內部各節(jié)點、各路段之間的鏈接關系。
[0027] (3)車道類，車輛的運行是在車道上，研究車道上的車輛隊列非常重要，車道作為 一個單獨的類其成員變量包括車道寬度、轉彎方向、車輛排隊長、最大排隊長和車道控制類 型等車道類是微觀仿真的基本單元。
[00%] (4)交叉口類的每個成員變量分別描述交叉口不同方面的屬性，包括交叉口標號、 交叉口上下游節(jié)點、與各方向相連的進出口路段標號和各個進口的屬性。交叉口類是交通 網(wǎng)絡仿真的一個基本單元，交叉口類對象定義為例來描述交叉口類的基本結構，如圖2所 /J、- O
[0029] (5)信號燈類用來描述信號配時參數(shù)中的紅綠燈時長屬性，成員變量主要包括信 號燈標號、信號周期時長當前的信號燈色、紅燈時長、綠燈時長、黃燈時長、相序、綠信比W 及從模擬開始到當前時鐘信號燈已經(jīng)過的周期數(shù)； (6)時鐘類主要是為了控制仿真中當前時鐘的推進而設置的，它隨事件的推進而推進， 可W控制仿真的進程，多用在定時模塊中。時鐘類的成員變量主要包括當前時間值、仿真時 間步長仿真時間。
[0030] 本發(fā)明的有益效果如下： 1、實際應用中，不同分辨下的數(shù)據(jù)需求不同，不同目的的需求不同。如公共交通網(wǎng)絡、 物流網(wǎng)絡、加油站分布網(wǎng)絡等，本發(fā)明能夠適應不同的實際需求。
[0031] 2、根據(jù)不同的目的在"節(jié)點-鏈接模型拓撲結構基礎上建立符合實際需要的虛擬 網(wǎng)絡，能夠符合多分辨仿真的要求W及實際應用的需要。宏觀模型需要建立宏觀的交通網(wǎng) 絡，中觀與微觀模型也需要建立相應的交通網(wǎng)絡，同時公交分析需要建立公共交通網(wǎng)絡，物 流分析需要建立物流運輸交通網(wǎng)絡，總之，不同分辨率模型需要建立不同精度的交通的網(wǎng) 絡，不同的應用也需要建立相應的不同的交通網(wǎng)絡。為了減少重復的數(shù)據(jù)調查、數(shù)據(jù)輸入W 及數(shù)據(jù)建模，提高數(shù)據(jù)的利用率，本發(fā)明提出在原始數(shù)據(jù)節(jié)點-鏈接模型拓撲結構基礎上， 抽象出一層，根據(jù)實際需要，建立符合需要的虛擬網(wǎng)絡。運樣不僅提高了數(shù)據(jù)的利用率，節(jié) 省的大量的數(shù)據(jù)調查輸入維護成本，同時提高了系統(tǒng)的適應性及可維護性。
[0032] W上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制， 凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對W上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于 本發(fā)明技術方案的范圍內。
【主權項】
1. 一種多分辨率交通系統(tǒng)面向對象三級頁表數(shù)據(jù)結構，其特征在于，所述多分辨率交 通系統(tǒng)面向對象三級頁表數(shù)據(jù)結構采用底層和上層兩層結構； 所述底層是物理數(shù)據(jù)模型層，表示數(shù)據(jù)持久化的結構，包括宏觀模型、中觀模型和微觀 模型，宏觀模型、中觀模型和微觀模型由基本的節(jié)點表和鏈接表構成； 所述上層是邏輯數(shù)據(jù)層，提供數(shù)據(jù)訪問的邏輯結構和統(tǒng)一接口，邏輯結構是底層數(shù)據(jù) 結構的映射，提供統(tǒng)一使用的邏輯訪問接口。2. -種如權利要求1所述多分辨率交通系統(tǒng)面向對象三級頁表數(shù)據(jù)結構的建模方法， 其特征在于，所述建模方法包括： 城市信息、交通信息存儲于數(shù)據(jù)庫，用SQL語句函數(shù)操作;把城市信息存于文件前面，交 通信息存于文件的后面； 采用數(shù)據(jù)抽象與信息隱藏方法，將對象及對對象的操作抽象成一種新的數(shù)據(jù)類型一一 類，通過類的成員函數(shù)來訪問其成員變量； 采用封裝、數(shù)據(jù)隱藏、繼承和多態(tài)G+語言充分支持面向對象程序設計，將交通網(wǎng)絡系統(tǒng) 抽象成交叉口類，路段類，車道類，車輛類，信號燈類； 數(shù)據(jù)的存儲采用面向對象的數(shù)據(jù)結構作為數(shù)據(jù)的存儲結構，當交通網(wǎng)絡結構比較復雜 時，采用面向對象建模方法。3. 如權利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述車輛類，用于描述仿真中車輛實體 的屬性，不斷產(chǎn)生保證仿真的持續(xù)進低車輛類的各個成員變量和成員函數(shù)均從不同角度反 映車輛在網(wǎng)絡中運行時的動態(tài)特性定義的車輛屬性可區(qū)分為私有、保護和公有屬性。4. 如權利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述路段類，用于描述各個單獨路段的 屬性和網(wǎng)絡內部各節(jié)點、各路段之間的鏈接關系;變量包括私有屬性和公有屬性，私有變量 包括路段標號、路段長度、車道、通行能力、自由流車速、下游節(jié)點標號和上游節(jié)點標號，成 員函數(shù)用來設置、確定當前路段標號及其在網(wǎng)絡中的屬性，函數(shù)為:set current link () ,gel current link〇，set dowt} link()和geldowt} link( )〇5. 如權利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述車道類，包括車道寬度、轉彎方向、 車輛排隊長、最大排隊長和車道控制類型。6. 如權利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述交叉口類，用于描述交叉口不同方 面的屬性，包括交叉口標號、交叉口上下游節(jié)點、與各方向相連的進出口路段標號和各個進 口的屬性。7. 如權利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述信號燈類，用于描述信號配時參數(shù) 中的紅綠燈時長屬性，成員變量包括信號燈標號、信號周期時長當前的信號燈色、紅燈時 長、綠燈時長、黃燈時長、相序、綠信比以及從模擬開始到當前時鐘信號燈已經(jīng)過的周期數(shù)。8. 如權利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述時鐘類，用于控制仿真中當前時鐘 的推進而設置的，隨事件的推進而推進，控制仿真的進程，多用在定時模塊中；時鐘類的成 員變量包括當前時間值、仿真時間步長仿真時間。
【文檔編號】G06F17/50GK105956333SQ201610384930
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月2日
【發(fā)明人】馬健, 張麗巖
【申請人】蘇州科技學院