[发明专利]枢纽内大规模行人运动跨领域仿真方法及装置

摘要

本发明公开一种枢纽内大规模行人运动跨领域仿真方法及装置，通过将跨领域的颗粒离散元法引入行人仿真，从而在保持仿真精度的基础上提高输入量级及运算效率，实现对交通枢纽内大规模行人运动的仿真。所述方法，包括：S1、获取待仿真行人的物理属性数据，基于颗粒离散元法构建所述待仿真行人的行人模型；S2、获取待仿真通道的几何属性数据，构建所述待仿真通道的通道模型；S3、基于社会力模型和所述颗粒离散元法的接触模型构建行人颗粒的受力模型；S4、通过将所述行人模型置于所述通道模型内，并利用所述受力模型实时更新所述行人模型的行人颗粒的运动状态，对所述待仿真行人进行人流仿真。

主权项

1.一种枢纽内大规模行人运动跨领域仿真方法，其特征在于，包括：S1、获取待仿真行人的物理属性数据，基于颗粒离散元法构建所述待仿真行人的行人模型，其中，所述行人模型由多个行人颗粒组成；S2、获取待仿真通道的几何属性数据，构建所述待仿真通道的通道模型；S3、基于社会力模型和所述颗粒离散元法的接触模型构建行人颗粒的受力模型；S4、通过将所述行人模型置于所述通道模型内，并利用所述受力模型实时更新所述行人模型的行人颗粒的运动状态，对所述待仿真行人进行人流仿真；所述S3，包括：S31、对于每一个行人颗粒，检测该行人颗粒与其它行人颗粒、障碍物和墙壁之间是否存在接触，若存在接触，则计算该行人颗粒所受的驱动力以及该行人颗粒所受的与其存在接触的行人颗粒、障碍物和墙壁的接触力，或者若不存在接触，则判断该行人颗粒是否受到其它行人颗粒、障碍物和墙壁的排斥力，若该行人颗粒受到其它行人颗粒或障碍物或墙壁的排斥力，计算该行人颗粒所受的驱动力和排斥力，若该行人颗粒未受到其它行人颗粒、障碍物和墙壁的排斥力，则计算该行人颗粒所受的驱动力；S32、对于每一个行人颗粒，计算该行人颗粒所受的合力；所述计算该行人颗粒所受的驱动力，包括：对于待计算所受的驱动力的行人颗粒i，计算该行人颗粒i所受的驱动力，计算公式为其中，为该行人颗粒i在t时刻所受的驱动力，m_i为该行人颗粒i的质量，为该行人颗粒i的期望行走速度的大小，为该行人颗粒i的期望行走速度的方向，为该行人颗粒i在t时刻的实际行走速度，τ_i为弛豫时间，表示该行人颗粒i从速度加速到期望行走速度所需要的时间；所述计算该行人颗粒所受的与其存在接触的行人颗粒的接触力，包括：对于该行人颗粒i和与其存在接触的行人颗粒j，计算该行人颗粒i所受行人颗粒j的法向力和切向力；计算该行人颗粒i所受行人颗粒j的法向力和切向力的合力，并将所述合力作为该行人颗粒i所受的行人颗粒j的接触力；所述计算该行人颗粒i所受行人颗粒j的法向力，包括：建立该行人颗粒i和行人颗粒j所对应的接触模型的法向力模型，其中，所述法向力模型包括用于产生该行人颗粒i和行人颗粒j之间法向弹性力的第一弹簧和用于产生该行人颗粒i和行人颗粒j之间法向阻尼力的第一阻尼器，所述第一弹簧和第一阻尼器并联设置；计算该行人颗粒i所受行人颗粒j的法向力，若该行人颗粒i和行人颗粒j位于二维空间，该行人颗粒i所受行人颗粒j的法向力的计算公式为或者若该行人颗粒i和行人颗粒j位于三维空间，该行人颗粒i所受行人颗粒j的法向力的计算公式为其中，k_n为该行人颗粒i的法向弹性系数，c_n为该行人颗粒i的法向阻尼系数，a为该行人颗粒i和行人颗粒j间的法向重叠量，为该行人颗粒i相对于所述行人颗粒j的速度，为从该行人颗粒i的中心到所述行人颗粒j的中心的单位矢量。