[发明专利]一种行人运动仿真方法及系统

摘要

本发明公开了一种行人运动仿真方法及系统。所述仿真方法包括：获取社会力模型；所述社会力模型为圆形行人模型；对所述社会力模型进行改进，建立三圆模型；所述三圆模型是以第一半径为旋转半径的两个圆以及以大于所述第一半径的第二半径为旋转半径的圆构成的；所述第一半径与所述第二半径之和为所述社会力模型的半径；其中，中心圆是以第二半径为旋转半径的圆，中心圆的两侧分别设有一个以第一半径为旋转半径的圆且三圆的中心在同一水平面上；所述三圆模型的整体形态为椭圆，所述椭圆的长轴为行人的肩宽；根据所述三圆模型仿真行人的运动状态。采用本发明所提供的仿真方法及系统能够提高行人运动状态的仿真精度，进而提高疏散效率。

主权项

1.一种行人运动仿真方法，其特征在于，包括：

获取社会力模型；所述社会力模型为圆形行人模型；

对所述社会力模型进行改进，建立三圆模型；所述三圆模型是以第一半径为旋转半径的两个圆以及以大于所述第一半径的第二半径为旋转半径的圆构成的；所述第一半径与所述第二半径之和为所述社会力模型的半径；其中，中心圆是以第二半径为旋转半径的圆，中心圆的两侧分别设有一个以第一半径为旋转半径的圆且三圆的中心在同一水平面上；所述三圆模型的整体形态为椭圆，所述椭圆的长轴为行人的肩宽；

根据所述三圆模型仿真行人的运动状态；所述运动状态包括行人自身旋转运动。

2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述对所述社会力模型进行改进，建立三圆模型，具体包括：

根据所述社会力模型确定行人i与行人j之间的心理斥力以及接触斥力；i和j大于0，且i不等于j；

根据所述心理斥力以及所述接触斥力确定所述行人i的自身斥力转矩；

将所述行人i的质心指向所述行人i的右肩膀建立二维向量；所述二维向量在空间中的角度作为所述行人i的转动标准；

以所述二维向量为转动标准，确定所述行人i所处的当前旋转角度；

获取所述行人i的肩宽投影到出口的投影宽度；

以所述二维向量为转动标准，根据所述投影宽度确定所述行人i的期望旋转角度；

获取所述行人i的转动惯量、主动动力转矩系数以及阻尼转矩系数；

根据所述当前旋转角度、所述期望旋转角度以及所述主动动力转矩系数确定所述行人i的主动动力转矩；

根据所述转动惯量以及所述阻尼转矩系数确定所述行人i的阻尼转矩；

根据所述当前旋转角度、所述期望旋转角度以及所述转动惯量确定所述行人i的主动侧身转矩；

根据所述自身斥力转矩、所述主动动力转矩、所述阻尼转矩以及所述主动侧身转矩建立三圆模型。

3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述根据所述心理斥力以及所述接触斥力确定所述行人i的自身斥力转矩，具体包括：

利用公式确定所述行人i的自身斥力转矩；其中，为自身斥力转矩，为单位向量，为接触斥力，为心理斥力。

4.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述根据所述当前旋转角度、所述期望旋转角度以及所述主动动力转矩系数确定所述行人i的主动动力转矩，具体包括：

利用公式确定所述行人i的主动动力转矩；其中，为主动动力转矩，λ₁为主动动力转矩系数，θ_i为所述行人i的当前旋转角度，θ_i^D为所述行人i的期望旋转角度，Δθ＝θ_i‑θ_i^D。

5.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述根据所述转动惯量以及所述阻尼转矩系数确定所述行人i的阻尼转矩，具体包括：

利用公式确定所述行人i的阻尼转矩；其中，为阻尼转矩，λ₂为阻尼转矩系数，τ为所述三圆模型惯性的特征时间，ω^D＝0，为所述行人i的当前角速度，I_i为转动惯量。

6.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述根据所述当前旋转角度、所述期望旋转角度以及所述转动惯量确定所述行人i的主动侧身转矩，具体包括：

利用公式确定所述行人i的主动侧身转矩；其中，为主动侧身转矩，I_i为转动惯量，d为出口的宽度，f(Δθ_i)为加速度方程，Δθ＝θ_i‑θ_i^D，dt为求导运算。

7.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述根据所述自身