基于势能场的机场行人行为建模仿真研究

研究机场人流优化疏散问题,由于机场内人流和滞留旅客量大,进行行人行为建模得出行人活动规律,是进行人员疏散、维护公共安全的基础.针对机场的空间特点,研究人员采用势能场方法对行人行为建模,通过目的地和障碍物等对行人的影响来确定行人的总势能.同时采用精细网格模型对特定区域进行行人行为仿真.仿真结果表明,在变截面空间的运动中,行人在低密度情况下可不受截面变化影响.对于高密度情况,行人会受到相互干扰,以被迫改变自己的运动轨迹.研究给出了相关行人轨迹,为疏散提供参考.     

行人运动建模及仿真研究综述

根据行人运动建模及仿真发展历史以及已经提出的一些模型和算法,从宏观和微观两个层面对行人运动建模策略进行系统分析,包括宏观建模策略:行人动力学模型、空间交互/熵最大化模型以及微观建模策略:元胞自动机模型、磁力场模型、社会力模型、智能体模型、空间句法模型、马尔可夫模型.在建模策略分析基础上,重点研究了Legion,PAXPORT,NOMAD,STEPS以及BuildingEXODUS五种主流行人仿真系统,总结了各系统的建模思想、核心模型及优缺点.指出了未来行人系统建模及仿真的研究趋势.     

航站楼枢纽行人微观寻径算法仿真研究

为了提高航站楼等交通枢纽内应急预案和疏散措施的科学性和有效性,需要对其内部行人的行为进行建模分析,从而得出行人活动和在枢纽设施内的寻径规律。研究人员采用邻域决策模型对行人行为建模,通过目的地、障碍物和其他行人对行人的交互影响作用来确定行人的轨迹,同时采用样例对该模型进行仿真。仿真实验结果表明,与传统的基于力的模型等微观行人仿真相比,该模型具有非线性的决策特征,从而有更好的微观仿真效果。     

基于正六边形元胞自动机的行人疏散研究

在分析、比较现有疏散仿真模型的基础上,提出一种基于正六边形元胞自动机的行人疏散模型。该模型中疏散空间被分成相等的正六边形,每个行人有包括静止在内的7个运动方向。给出速度等级的概念用来描述行人的疏散速度。在疏散过程中行人选择出口的决策由到出口的距离、视野内行人数量和密度决定。为展示恐慌心理对疏散过程的影响,定义了恐慌系数。通过实验仿真了有恐慌和无恐慌2种情景下的疏散过程,结果表明,该模型可真实地反映实际的疏散过程,可为真实的行人疏散和评估公共建筑设计起到一定的参考作用。     

行人运动建模研究综述EI北大核心CSCD

行人运动建模是近年来虚拟现实领域的热门研究方向,在游戏娱乐、公共安全以及智慧交通等领域有着重要的应用价值.文中按照规则驱动-数据驱动和宏观-微观2个维度将现有的行人运动建模方法划分为4大类.首先简述各类方法的典型模型,重点介绍各类方法的最新研究进展,分析了各类方法的特点;其次介绍行人运动建模工作中常用的数据集和评价指标,并从碰撞避免、运动多样性、场景迁移能力以及仿真精度等角度对各类方法进行评价;最后分析在数字孪生、元宇宙等新技术兴起背景下行人运动建模方法面临的挑战,指出该领域未来发展方向.     

用于行人导航算法评估的足部轨迹仿真研究

针对行人足部运动情况较为复杂,不利于建模仿真的问题,在分析行人步态周期的基础上,提出了一种简化的行人足部运动设计方案。该方案将一个完整的步态周期划分为抬脚、转向、摆动、落脚和支撑五个阶段,并通过对加速度和角速度的控制,实现了对步态周期中足部位置和姿态的运动模拟。最后,采用零速修正辅助的行人导航算法对综合了平坦地面行走、上楼和下楼的运动仿真数据进行了验证。结果表明该方案设计能够用于行人足部运动轨迹的仿真,为行人导航技术的研究提供了一种简便有效的方法。     

考虑行人特征与领导者角色的改进社会力模型

社会力模型是人群运动仿真中的经典模型,该模型将行人的主观意愿和行人之间的相互影响等都通过"力"的形式来表达,模型简洁且易于解释,但是影响行人运动的因素是多方面的,原始社会力模型中自驱力和社会心理力的计算存在不足.为了使模型能够仿真出真实的运动过程,研究者们对社会力模型进行了改进.文中主要研究了人群疏散过程中的主体:行人...     

考虑出口宽度因素的多出口应急疏散模型研究

本文选择社会力模型作为行人疏散理论,并在此基础上进行仿真实验,研究单出口环境中出口宽度与疏散时间的关系;为了进一步研究多出口环境中宽度变化对疏散的影响,以社会力模型为基础,构建了考虑距离因素、宽度因素的行人疏散模型;仿真结果表明,出口宽度的变化极大影响整体疏散效率;单出口环境中,宽度大小与疏散时间整体呈反比,当宽度达到一定值时,疏散时间趋于稳定;多出口环境中,仅考虑距离因素时,出口宽度差值的绝对值与疏散时间呈正比,添加宽度因素考虑后,提高了整体疏散效率,疏散时间在一定范围内波动。     

考虑个体行为的改进CA模型人员疏散研究

为更好模拟行人疏散过程中微观个体行为,考虑行人身材半径及在疏散过程中行人步行速度随运动状态变化,将社会力模型运行规则引入元胞自动机模型,建立了一种社会力模型计算步行速度、空间离散化程度和步行速度较高的疏散模型,用于模拟紧急情况下的行人疏散过程。在该模型中空间划分为更小网格,每个行人占用一到多个单元格,行人的身材半径不再不变,每个行人移动的距离由其速度决定,根据基于速度的出口选择方法和行人运动规律,通过数值模拟分析,研究了疏散过程中的动态性。研究表明基于速度的网格移动数量、行人数量、期望速度、行人身材半径、松弛时间等参数影响疏散效率,结合连续模型的优点能够更加客观真实刻画疏散过程,有助于离散模型描述行人疏散微观行为特征。     

遗传算法与行人疏散模型结合的建筑出口优化

构建基于遗传算法与行人运动仿真模型的双层优化框架，选取单室双出口场景，考虑两个出口在同一侧、相邻侧、相对侧3种典型布局，设定3种人员身形，3种疏散初始人群密度，9种疏散出口大小条件，形成243个数值实验场景，分别计算获得最有利于人员疏散的出口布局。研究发现疏散出口宽度与疏散效率呈正向关系，疏散人员半径、初始人员密度与疏散效率呈负向关系，同时在不同布局中，影响疏散效率的关键参数有一定区别。     

Crowd Simulation and Its Applications: Recent Advances

This article surveys the state-of-the-art crowd simulation techniques and their selected applications, with its focus on our recent research advances in this rapidly growing research field. We first give a categorized overview on the mainstream methodologies of crowd simulation. Then, we describe our recent research advances on crowd evacuation,pedestrian crowds, crowd formation, traffic simulation, and swarm simulation. Finally, we offer our viewpoints on open crowd simulation research challenges and point out potential future directions in this field.     

基于突发事件影响力传播的双向人流疏散仿真

当突发事件发生时,行人行走行为会因为突发事件本身以及突发事件在人群中的传播而改变。对于突发事件影响下的行人行走特征的研究能够提高人流疏散的效率。针对现有研究中数据获取方式的不足,对真实行人场景视频进行图像处理,提取相关数据后分析了无突发事件时行人一般行走特性。针对突发事件下的行人流,利用k-邻近算法和合力的思想描述了突发事件的影响传播和突发事件下行人流的自组织现象,并由此提出一种新的元胞自动机模型,该模型中的行人元胞会受到正常行走、突发事件、安全标识这三个因素所抽象产生的三个作用力的影响。利用模型对突发情况下的双向人流疏散进行仿真,实验结果表明,当安全标识的距离为0、10、20个元胞时,在小范围行人通道中安全标识分布的距离对人群疏散作用不明显;通过对人群间是否存在影响力的研究发现,疏散的效果主要受到附近行人对突发事件传播的影响;突发事件的影响程度太大或影响范围过小都会引发拥堵,不利于人群的疏散。仿真结果与真实世界中的双向行人流疏散情况基本吻合。     

A Hybrid Model for Simulating Crowd Evacuation

Macroscopic and microscopic models are typical approaches for simulating crowd behaviour and movement to simulate crowd and pedestrian movement, respectively. However, the two models are unlikely to address the issues beyond their modelling targets (i.e., pedestrian movement for microscopic models and crowd movement for macroscopic models). In order to solve such problem, we propose a hybrid model integrating macroscopic model into microscopic model, which is capable of taking into account issues both from crowd movement tendency and individual diversity to simulate crowd evacuation. In each simulation time step, the macroscopic model is executed first and generates a course-grain simulation result depicting the crowd movement, which directs microscopic model for goal selection and path planning to generate a fine-grain simulation result. In the mean time, different level-of-detail simulation results can also be obtained due to the proposed model containing two complete models. A synchronization mechanism is proposed to convey simulation results from one model to the other one. The simulation results via case study indicate the proposed model can simulate the crowd and agent behaviour in dynamic environments, and the simulation cost is proved to be efficient.     

基于Agent的人员疏散系统设计与实现

通过分析Agent与社会力模型在人员疏散方面的应用及疏散模拟中人和建筑物对象的存储方式,利用Agent技术结合人员疏散的动力学模型、改进的路径规划算法和人员在一般情况下的心理因素以及建筑物的不同特点,建立能够正确反映疏散时人员行为的Agent模型,运用C++语言实现基于Agent的人员疏散模拟系统。疏散结果显示,该系统能够较真实地模拟人员疏散过程。     

数据驱动的人群场景动画合成方法

为了向虚拟城区环境加入复杂而灵活的人群动画,提出一种数据驱动的人群场景动画合成方法.通过采集各种典型场景下人群流动的视频,提取出agent状态响应数据集;并将这些状态响应数据集嵌入到虚拟城区知识模型中.最后基于该虚拟城区知识模型实现了一个虚拟城区中人群流动场景的动画合成系统.     

人群应急疏散可视仿真研究进展和问题

人群应急疏散可视仿真是用智能体来模拟具有自主感知、情绪和行为能力的人群个体,并采用3维可视的方式来直观呈现人群应急疏散情景,可以为制定人群应急预案提供形象直观的分析方法。本文从人群仿真数据的来源、人群导航模型的构建、人群行为模型、人群情绪感染、人群渲染5个方面概述目前研究的进展,然后从仿真模型的可验证性、人群疏散导航模型的构建、人与环境的物理模型、动物逃生实验与仿真、疏散中的社会行为表现以及人群情绪的可视计算6个角度讨论需要进一步研究的问题。针对需要深入研究的问题,指出借助于紧急事件的视频监控分析和虚拟人群情景的用户调查,有助于完善人群仿真模型。结合物理模型,可以更准确地描述人群应急疏散场景。开展动物逃生实验分析,有助于完善人群运动导航算法。建立人群社会行为模型,可以更详细描述疏散中人群行为的多样性。构建基于多通道感知的人群情绪感染计算方法,可以详尽描述情绪感染的过程。人群应急疏散行为的可视仿真研究在城市的安全管理方面具有重要的应用前景,但其研究仍存在很多亟待解决的问题,综合地运用多学科知识,完善实验手段是进一步推动研究的关键所在。     

基于智能体方法的人群疏散三维仿真

研究建筑物在不同出口条件设置下人员的安全疏散问题。针对人群仿真中如何计算疏散路径问题,文中采用导航图技术和agent技术来对个体进行疏散路径的规划。同时为表现人群运动过程当中个体之间的相互碰撞问题,结合碰撞规避规则进行穿透矫正。并且采用三维引擎DeltaSD在Vc＋＋9．0环境下进行仿真并搭建了一套三维人群运动模拟平台。最后分别在三种不同出口条件下的虚拟场景中进行仿真。对比仿真结果表明该平台能直观地展现整个人群疏散的运动过程,并能够对建筑物出口安全设计的合理陛提供有效的数据依据。     

某商品大集人员疏散的仿真模拟研究

目前,在各地均有商贸活动开展,且参与人员众多,如果公安机关事先未做好预案,一旦发生突发性事件,人员疏散不到位,极易造成群死群伤事件。文章以商品大集为例,构建参与人员的流动模型,利用计算机技术实现流量和流动状况的模拟仿真,获得接近实际的流动的时间和动态过程．利于事先对类似活动拥堵情况进行准确评估。