人群建模仿真算法的研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn).pdf

1、人群建模仿真研究是人群相關(guān)研究領(lǐng)域中重要的一部分。其目的是通過(guò)對(duì)行人人群的建模，仿真出在虛擬場(chǎng)景中人群可能的運(yùn)動(dòng)模式。近年來(lái)隨著人口不斷增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程加快，針對(duì)大規(guī)模人群運(yùn)動(dòng)的研究的意義更加凸顯，如關(guān)于人群建模仿真的研究可以有效減少大規(guī)模人群在公共場(chǎng)所事故發(fā)生時(shí)所帶來(lái)的損失。國(guó)外在人群仿真領(lǐng)域已經(jīng)提出了很多經(jīng)典的方法，國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的研究也已經(jīng)起步。
　　在進(jìn)行人群仿真時(shí)，行人個(gè)體將會(huì)以最大速度運(yùn)動(dòng)，并且在仿真過(guò)程中的絕大多數(shù)的時(shí)

2、間內(nèi)都會(huì)保持這個(gè)最大速度，即傳統(tǒng)勢(shì)場(chǎng)法中存在的“最大速度問(wèn)題”，其產(chǎn)生的原因是由于傳統(tǒng)勢(shì)場(chǎng)法速度控制的延時(shí)性。本文提出了一個(gè)基于改進(jìn)的勢(shì)場(chǎng)法的人群仿真方法，通過(guò)引入交通流理論中的速度密度關(guān)系模型，改善了傳統(tǒng)勢(shì)場(chǎng)法的速度控制機(jī)制，使得仿真的速度能夠由勢(shì)場(chǎng)法和速度密度關(guān)系模型綜合地控制，從而使得傳統(tǒng)勢(shì)場(chǎng)法中存在的“最大速度問(wèn)題”得到處理。本文同時(shí)提出了改進(jìn)的勢(shì)場(chǎng)法排斥勢(shì)函數(shù)，使得勢(shì)場(chǎng)法能夠有更好的群體性表達(dá)，從而使得到的人群仿真結(jié)果更加真實(shí)

3、自然。為了引入速度密度模型，本文采用了一種層次式的架構(gòu)，將仿真過(guò)程分為了宏觀建模和微觀仿真兩部分。即通過(guò)區(qū)域分割技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)景建模，得到場(chǎng)景的拓?fù)浔磉_(dá)，并依靠該拓?fù)浔磉_(dá)得到全局路徑的規(guī)劃;依賴所得到的全局路徑規(guī)劃可以獲得行人個(gè)體的微觀勢(shì)場(chǎng)法建模，并通過(guò)速度密度關(guān)系模型的速度修正，最終得到完整的仿真結(jié)果。
　　本文還對(duì)使用所提出的改進(jìn)的人群建模仿真方法實(shí)現(xiàn)的原型系統(tǒng)進(jìn)行了描述。同時(shí)，依賴所構(gòu)建的原型系統(tǒng)，可以進(jìn)行若干關(guān)于“最大速度問(wèn)題

4、”以及人群仿真相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。此原型系統(tǒng)不僅使本文所述人群建模仿真方法的仿真結(jié)果更加直觀地表現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)也使得方法的有效性得到驗(yàn)證。對(duì)本文所述工作的理解，核心內(nèi)容集中在勢(shì)場(chǎng)法中處理“最大速度問(wèn)題”以及勢(shì)場(chǎng)法中群體性的表達(dá)方面，通過(guò)建立一個(gè)改進(jìn)的更加完善的勢(shì)場(chǎng)法模型，可以得到更加真實(shí)自然的人群仿真結(jié)果。此外人群仿真的工作內(nèi)容并不應(yīng)該因此而有所限定。通過(guò)引入更多人群社會(huì)學(xué)、心理學(xué)等多方面因素，諸如視距、情感等方面的考慮，可以使人群仿真得到進(jìn)一步