[发明专利]一种基于静态场和有偏行走的人群疏散模拟方法

说明书

本发明涉及一种基于静态场和有偏行走的人群疏散模拟方法，包括路径规划模型、转移概率计算模型和多格子人员仿真技术。基于疏散场景的静态场进行路径规划，对人员疏散的确定性进行模拟，基于有偏行走规则计算转移概率，对人员运动的随机性进行模拟，结合多格子人员仿真技术，本发明能准确模拟行人的错位分布、高密度下的连续运动以及“拱形分布”自组织现象，兼顾离散模型和连续模型的优点，可以真实、准确地反应人群疏散情况,本发明应用于智慧城市、智慧社区领域，有助于城市应急场景下室内人群疏散时间的预测、路径规划、应急预案制定等。

技术领域

本发明属于城市管理技术领域，特别是涉及一种基于静态场和有偏行走的人群疏散模拟方法。

背景技术

随着经济的发展，出现了一系列人员密集场所以及复杂建筑，如何在发生紧急事件时，安全快速地疏散人群成为需要迫切解决的问题。通过真实性和准确性的人群疏散模拟，有助于城市应急场景下室内人群疏散时间的预测、路径规划、应急预案制定等。

计算机模拟是评估人员安全疏散的有效手段之一，目前的人员疏散模型主要分为宏观模型和微观模型两类。宏观模型把人群当作一个整体，计算整个人群的演化规律。微观模型考虑人与人之间的相互作用，能够描述人群疏散中的一些典型行为，常见的微观模型主要有以社会力模型为代表的连续性模型和以元胞自动机为代表的离散模型，但这两种微观模型都存在各自的缺点：社会力模型规则过于复杂，计算效率低，而元胞自动机模型则由于规则简单，不能模拟行人的错位分布、高密度下的连续运动以及出现“人群收缩”现象等，导致模拟结果误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决微观疏散模型中存在的计算效率低、离散模型模拟结果误差较大等问题，提出一种基于静态场和有偏行走的人群疏散模拟方法，真实准确模拟行人的错位分布、高密度下的连续运动以及“拱形分布”自组织现象。

本发明采用的技术方案是：包括路径规划模型、转移概率计算模型和多格子人员仿真技术。基于疏散场景的静态场进行路径规划，对人员疏散的确定性进行模拟，基于有偏行走规则计算转移概率，对人员运动的随机性进行模拟，通过计算机编程最终实现所述的人群疏散模拟方法；

所述的一种基于静态场和有偏行走的人群疏散模拟方法，包括如下步骤：

S10：将物理空间离散成0.1m*0.1m的网格，计算静态场；

S20：初始化行人密度与状态；

S30：随机产生行人的更新顺序；

S40：基于静态场从八个邻域格点中选择符合条件的目标位置；

S50：在S40步骤中没有选择到符合条件的目标位置的行人，基于有偏行走模型确定目标位置；

S60：更新行人的位置与状态，移除离开出口的行人；

S70：所有行人疏散完毕，仿真结束。

进一步方案为，所述S10步骤中，静态场的计算过程如下：

S11：位于出口正中间且最外层的格点(定义为第一层格点)静态场值设为0。墙壁的静态场值设置一个较大的数值，在本发明中设置为1000；

S12：对第一层格点周围邻域的非墙壁格点(第二层格点)的静态场进行计算，按照如下原则：如果一个格点的静态场值为M，则其邻域水平或者垂直方向格点的静态场值为M+1，对角线方向格点的静态场值为出现赋值冲突时，取较小值；

S13：按照步骤S12中的方法，对第三层格点进行计算，即第二层格点周围邻域的非墙壁格点且排除第一层格点；

S14：重复以上步骤，直到所有的格点都被遍历。

进一步方案为，所述S40步骤中，基于静态场从八个邻域格点中选择符合条件的目标位置的计算过程如下：