[发明专利]用于人员疏散特征测试及演练的虚拟实验平台系统及方法

权利要求书

1.一种用于人员疏散特征测试及演练的虚拟实验平台系统的方法，其特征在于，搭建计算机虚拟环境，测试实验人员在不同场景条件下的疏散特征，包括如下步骤：

A.在计算机可视化编程环境下构建人员疏散模型；

B.实现通过计算机输入设备控制人员疏散模型中可控虚拟主角的运动；

C.通过改变模型中的建筑结构、人员视野，导入突发事件产物实现多种虚拟疏散场景；

其中，定义：实验人员为参与实验的实际人员；

模拟人员为计算机可视化编程环境中塑造的人员；

可控虚拟主角是其运动受实验人员控制的模拟人员。

2.根据权利要求1所述的用于人员疏散特征测试及演练的虚拟实验平台系统的方法，其特征在于，所述步骤A.中构建人员疏散模型，具体方法如下：

A.1将目标建筑在平面上划分成0.1m×0.1m大小的基本格点；

A.2标识每个基本格点，以代表建筑各种内部结构，其中“被占据”表示不可通行人员区域，如墙壁(1)及障碍物(2)，“未被占据”代表可通行人员的区域，包括通道、出口(5)，在可视化界面中，以深色表示“被占据”格点，以浅色表示“未被占据”格点；

A.3设置一个或一个以上模拟人员(4)，在可视化界面中用拟人化的形状表示；在每个模拟计算时间步内，每个模拟人员按照如下运动规则向出口进行疏散：

A.3.1选定最近的出口为目标出口；

A.3.2以朝向目标出口的方向为主方向；

A.3.3判断主方向上是否可通行，如果主方向可通行，则沿主方向运动一个格点距离；如果主方向不通行，再判断相对主方向的左右方向是否可通行，如果左右方向皆可通行，则以相同概率向左或右方向运动一个格点距离；如果左右方向只有一个方向可通行，则向该方向运动一个格点距离；如果左右方向都不可通行，则该时间步该模拟人员停止运动。

3.根据权利要求1所述的用于人员疏散特征测试及演练的虚拟实验平台系统的方法，其特征在于，所述步骤B.中实现通过计算机输入设备控制可控虚拟主角的运动，具体方法如下：

B.1.1选定人员疏散模型中的一个模拟人员为可控虚拟主角，并在可视化界面中，用不同颜色将可控虚拟主角(3)与其它模拟人员(4)区别显示；

B.1.2在人员疏散模型中实现对键盘、手柄计算机输入设备的输入信号的响应，并将输入信号对应的方向作为可控虚拟主角的运动方向；

B.1.3在实际测试实验中，实验人员通过操作计算机输入设备控制可控虚拟主角的运动。

4.根据权利要求1所述的用于人员疏散特征测试及演练的虚拟实验平台系统的方法，其特征在于，所述步骤B.中可以实现对两个以上可控虚拟主角的并行控制，即虚拟实验平台支持两个以上实验人员同时控制不同的可控虚拟主角，具体实施方法如下：

B.2.1选定人员疏散模型中两个以上模拟人员为可控虚拟主角，在可视化界面中用阿拉伯数字或指定名称标记每个可控虚拟主角；

B.2.2在人员疏散模型中实现对两个以上键盘、手柄计算机输入设备的输入信号的同时响应，并实现计算机输入设备与可控虚拟主角的一一对应；

B.2.3在实际测试实验中，两个以上实验人员分别操作独立的计算机输入设备控制相应的可控虚拟主角的运动。

5.根据权利要求1所述的用于人员疏散特征测试及演练的虚拟实验平台系统的方法，其特征在于，所述步骤C.中虚拟疏散场景可根据实际需求进行更改，包括但不限于不同建筑形式、不同出口布置、不同视野条件、不同疏散人员数量场景，可导入突发事件产物并在可视化虚拟场景中直观显示突发事件的动态发展，具体方法如下：

C.1基于不同实际建筑形式划分格点并构建模型，实现不同建筑形式场景；

C.2通过调节出口位置、数量、宽度实现不同出口布置场景；

C.3根据可控虚拟主角的视野范围，将可视化界面中显示区域分为两部分，一个是可见区域(6)，为可控虚拟主角运动方向上120°扇形区域，该区域内的元素正常显示；一个是非可见区域(7)，该区域内各元素颜色无差异，即对于实验人员不可见，通过调节可见区域扇形的半径大小，实现不同视野条件场景；

C.4通过调节模拟人员数量，实现不同疏散人员数量场景；

C.5导入突发事件产物随时间发展变化数据，并在可视化界面中以特殊颜色、动态云图(8)方式予以表征，实现虚拟突发事件场景。

6.根据权利要求1所述的用于人员疏散特征测试及演练的虚拟实验平台系统，其特征在于，所述系统由软件程序、计算机主机、计算机输入设备和计算机显示设备组成，其中：

a.实现计算机编程的软件程序；

b.用以运行软件程序、接收计算机输入设备控制信号并输出显示信号至计算机显示设备的计算机主机；

c.实验人员控制可控虚拟主角运动的计算机输入设备如键盘或手柄；

d.计算机显示设备如计算机显示器或头戴式显示设备，显示系统的可视化界面。