[发明专利]极化高密度人群线性波动仿真方法、系统及可读存储介质

权利要求书

1.一种极化高密度人群线性波动仿真方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：基于拉格朗日流体力学原理，模拟高密度人群的流体特征，以建立流体模拟仿真模型；

步骤二：基于光滑粒子流体力学算法，采用光滑核函数插值的方法计算得到每个智能体在预定位置处对应的密度、压力以及黏性力，并将所述密度、所述压力以及所述黏性力输入至所述流体模拟仿真模型中以计算得到每个所述智能体对应的加速度；

步骤三：根据所述智能体对应的加速度计算得到连续体人群的局部速度以及全局速度，根据所述局部速度以及所述全局速度计算得到对应的实际速度，并基于线性动量触发模型对所述实际速度进行最大速度约束，以实现人群线性波动；

在将所述密度、所述压力以及所述黏性力输入至所述流体模拟仿真模型中以计算得到每个所述智能体对应的加速度的步骤中，所得到的加速度包括局部加速度以及全局加速度，所述方法还包括：

根据所述局部加速度计算得到对应的局部速度，根据所述全局加速度计算得到对应的全局速度；

根据所述局部速度以及所述全局速度计算得到实际速度；

其中，所述线性动量触发模型表示为：

其中，为第j个智能体对智能体i产生的影响值，，为两个智能体之间的欧氏距离，为最大影响区域；

其中为了确保运动信号沿着全局路径从人群的队首线性传到队尾，可表示为：，其中，，是智能体i要到达的下一个路径关键点，其中根据向量运算规则，向量的计算公式为，t是智能体i到全局路径上最近的交点，与分别为智能体i、j的三维空间坐标，为向量对应的平行向量的空间点；

定义如下：

表示在二维队伍中智能体j位于智能体i之前。

2.根据权利要求1所述的极化高密度人群线性波动仿真方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述流体模拟仿真模型满足质量守恒定律，所述质量守恒定律表示为：

其中，为密度，为速度，为单位时间内单位体积的质量变化，为散度运算符，代表单位时间内单位体积内质量的净流出。

3.根据权利要求2所述的极化高密度人群线性波动仿真方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述流体模拟仿真模型还满足动量方程：

其中，表示智能体的加速度，表示压强，表示智能体之间的压力， 表示黏性力，为拉普拉斯算子，表示自我驱动力。

4.根据权利要求1所述的极化高密度人群线性波动仿真方法，其特征在于，在所述步骤二中，基于光滑粒子流体力学算法，智能体在位置处的密度、压力以及黏性力之间的计算公式为：

其中，为待求解的密度、压力及黏性力，为插值计算近似值的核函数，为核函数作用半径，智能体仅与作用半径范围内的邻居相互作用， 表示邻居对应的密度、压力及黏性力，表示邻居的质量， 表示邻居的密度。

5.根据权利要求4所述的极化高密度人群线性波动仿真方法，其特征在于，在所述步骤二中，智能体在位置处的密度计算公式为：

智能体在位置处的压力计算公式为：

智能体在位置处的黏性力的计算公式为：

其中，为智能体在位置处的密度，为智能体在位置处的压力，表示邻居的压强；为智能体在位置处的黏性力，为速度，为粘性系数，为梯度运算符，为拉普拉斯算子，与分别为智能体i、j的三维空间坐标。

6.根据权利要求3所述的极化高密度人群线性波动仿真方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述自我驱动力表示为：

其中，为智能体i的自我驱动力， 为第i个智能体的位置，用于模拟智能体的随机噪声行为。