[发明专利]一种基于相对速度的社会力模型的人群仿真方法

说明书

本发明涉及计算机图形学、人群仿真技术，具体为基于相对速度的社会力模型的人群仿真方法，包括以下步骤：使用改进后的基于相对速度的社会力模型对仿真实验进行模拟计算；得出仿真模拟数据，包括行人的速度大小、速度方向和位置；根据仿真模拟数据进行仿真建模，显示仿真结果；所述改进后的基于相对速度的社会力模型，与现有基于相对速度的社会力模型公式相比，其计算公式添加了行人当前位置下的社会心理力的计算项。本发明通过对社会力模型结合相对速度进行改进，能有效减少行人震荡问题和避免行人重叠问题，使得社会力模型在人群疏散仿真的应用上更具有真实性。

技术领域

本发明涉及计算机图形学、人群仿真技术，具体为一种基于相对速度的社会力模型的人群仿真方法。

背景技术

社会力模型由Helbing于1995年提出，并在2000年进行了丰富和完善，公开了基于社会力模型的人群仿真编程代码(http://angel.elte.hu/～panic/)。社会力模型主要被用于行人行为、人群运动规律、人群疏散仿真等研究方向上。虽然社会力模型可以模拟多种人群自组织现象，但是仍然存在行人震荡、行人重叠等问题。因此，后来的许多学者以解决社会力模型存在的问题和不合理现象为目的，在受力范围、行人需求空间分析、算法优化等方面对社会力模型进行丰富和改进。

现有基于相对速度的社会力模型，即“A modified social force modelconsidering relative velocity of pedestrians”论文提出的社会力模型，虽然能够有效减少行人震荡的问题，但是在拱形拥塞、瓶颈摆动等仿真模拟实验中出现行人重叠问题，导致仿真模拟实验失败。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提出基于相对速度的社会力模型的人群仿真方法，主要通过对现有基于相对速度的社会力模型进行改进，能有效减少行人震荡问题和避免行人重叠问题，使得改进后的社会力模型在人群疏散仿真的应用上更具有真实性。

本发明采用以下技术方案来实现：基于相对速度的社会力模型的人群仿真方法，包括以下步骤：使用改进后的基于相对速度的社会力模型对仿真实验进行模拟计算；得出仿真模拟数据，包括行人的速度大小、速度方向和位置；根据仿真模拟数据进行仿真建模，显示仿真结果；

所述改进后的基于相对速度的社会力模型，与现有基于相对速度的社会力模型公式相比，其计算公式添加了行人当前位置下的社会心理力的计算项。

与现有技术相比，本发明对基于相对速度的社会力模型进行改进，提出既能有效减少行人震荡问题，又能避免行人重叠问题的改进社会力模型，使之更加健壮，更具有鲁棒性，能够更加真实地模拟人群仿真实验。

附图说明

图1是基于社会力模型的人群仿真方法过程图；

图2是“人与墙”实验仿真图；

图3是不同预测时间步长下的行人速度与时间的关系图；

图4为在不同预测时间步长下的行人位置与时间的关系图；

图5是现有技术发生行人重叠的拱形拥塞实验仿真结果图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

基于社会力模型的人群仿真方法的整体实现过程如图1所示。首先使用改进后的基于相对速度的社会力模型对仿真实验进行模拟计算；然后得出仿真模拟数据即行人的速度大小、速度方向和位置等；最后根据仿真模拟数据进行仿真建模，显示仿真结果。