[发明专利]用于借助于制动等级改善对象流的模拟的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据主权利要求的前序部分所述的方法。

背景技术

在对象或人常常出现的各处出现群体典型的现象。譬如在群体性事件的情况下爆发恐慌时，这些现象中的一些威胁人身安全。另外的现象要求合适的引导措施，以便从技术和经济角度有效地组织过程。对此的例子是，例如在足球场及其周边环境中的群体性事件以后“疏散”某个地带，或者在交通高峰时间引导道路交通。

根据现有技术，已经存在一些方案，以便尤其是模拟人流和汽车流。但是常规的方案具有限制群体性现象的精确反映并且由此限制模拟结果的可用性的不足。

所寻求的是如下的解决方案：其消除在此所描述的方法中的常规不足以便获得对象流的有效的建模和模拟，所述模拟形成命令和监控中心的模块、即对象流、尤其是人流的控制单元。

为了规划大的建筑物或群体运输工具，以常规的方式使用人流模拟，以便在尽可能早的规划阶段识别例如过道或楼梯中的局促位置和冲突点以及足够地确定基础设施的尺寸。常规人流模拟的首要目标是在异常事件的情况下、例如在发生火灾的情况下计算疏散时间，以便能够提供立法者所要求的关于疏散时间的证明。

常选的人流模拟方案是基于“元胞状态自动机（zellulaeren Zustandsautomaten）”[1]的方法。在此，用元胞栅格覆盖例如街道之类的区域。例如在图1中选择六边形栅格。同样常用的是方形元胞。每个元胞可以采取不同的状态，譬如为充满的、更确切而言被障碍物充满或者被人占据、或者为空。这样的状态通过规则组或者自动机在时间变化曲线方面被更新。下面的子模型及其交互作用包含自动机的核心思想：

-目标模型确定：对象/人如何运动到目标；

-目标或人运动的模型确定：对象/人的彼此行为如何；

-障碍物模型定义：对象/人如何绕过障碍物运动。

在此，现在被证实可行的是由电子设备的物理学来模仿公知机制的方案。在数学表达方式中，这通过势场来实现。

目标吸引对象/人，比如正电荷吸引电子。在现有技术[1]中，势场的强度作为人/对象与目标相距的欧几里德距离的函数地被确定。对此，为了便于理解，给出如下例子：

点状目标的势场从当前观察的人的目标z的坐标xAP用因子S缩放以后得到。                                               表示欧几里得范数。根据二维空间中的锥体，缩放因子S确定目标势的开口的宽度。公式1示出了具有加权因子S的点状目标的势函数：

公式（1）： 

对象/人相互排斥，就像电子相互排斥。势场强度通常作为人/对象相互间的欧几里德距离的函数地来确定。

障碍物排斥对象/人，就像负电荷排斥电子。势场强度通常作为人/对象同障碍物相距的欧几里德距离的函数地来确定。

利用元胞状态自动机的方法具有下列优点。其针对非常大的人或对象数目也可以在计算机上高速地获得模拟结果。这是以简洁的实施方式为前提的。利用元胞状态自动机的结果比譬如在宏观模拟的情况下更接近事实。元胞状态自动机的模型是非常灵活的，以便反映许多不同的场景。对被填充或空的元胞（Zellen）的表示同时提供直观的可理解的可视化。此外，基于元胞状态自动机的模拟器可以容易地扩展为交互式模拟器。

根据现有技术利用元胞状态自动机的方法显示若干缺点。在原理上功能非常强的根据目前现有技术利用势场的方案具有高度限制模拟结果的实际应用的一些缺点。这尤其是涉及正确反映所观察和测量的群体性现象和运动现象，而不限制模拟器的实际应用。尤其是导致下列缺点：

现有技术的一个缺点是，在人流情况下对在密度和速度之间的关联的有误的反映。人群的移动速度依赖于该人群的密度。人群的越密，则个体的前进就越慢，并且在道路空闲时对象所期望的速度为高时情况同样如此。人群越密，则个体移动期望的影响就也越小。该现象以所谓的基本图（Fundamentaldiagramms）来表示，根据情况例如人行道区域、疏散、年龄结构、文化背景等等，基本图可以彼此不同。基本图显示出对象速度与对象密度有关的频率分布。最流行的是使用根据Weidmann的基本图，这在图2中予以示出。为了符合实际地使用模拟器，以基本图表示的行为在模拟中不仅必须在原理上和定性地被再现，而且必须定量地被再现。通过参数，行为必须被校正或校准到分别正确的基本图。对于根据现有技术的方法而言，这是不可能的，这在图3所示的实验中予以证明。在此，模拟的速度在原理上过高，并且不能被校准。

发明内容