[发明专利]用于产生粒子流的装置和方法及其用于在对向的人流的情况下改善人流的模拟以及尤其是用于驱动中央控制台的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据主权利要求的前序部分所述的装置，以及根据并列权利要求所述的方法和应用。 

背景技术

在人大量出现的各处，形成群体典型的（massentypisch）现象。例如如果在群体集会时突发恐慌，则若干这些现象使身体和生命的安全受到威胁。另外的现象允许适当的引导措施，以便在技术和经济方面有效地形成流程（Abl?ufe）。对此的示例是在例如在足球场及其周围环境中群体集会之后地区的“疏散”，或者在交通高峰时间街道交通的引导。

根据现有技术，已经存在一些方案，用于模拟尤其是人和汽车流。然而，常规的方案具有缺点，所述缺点限制群体现象的精确映射（Abbildung）以及从而限制模拟结果的可用性。 

寻求解决方案，所述解决方案消除此处所描述的方法中的一些常规缺点，以便如此获得人流的有效率的建模和模拟，其构成命令和控制中心的模块，即用于粒子流、尤其是人流的控制单元。 

为了规划大的建筑物或大众化运输工具，以常规方式使用人流模拟器，以便在尽可能早的规划阶段识别出例如通道或楼梯中的窄处和冲突点以及充足地确定基础设施的尺寸。常规人流模拟器的首要目标是在异常事件的情况下、例如在火灾爆发的情况下计算疏散时间，以便能够在疏散时间提供由立法者要求的证明。

通常选择的人流模拟方案是基于“单元状态自动机（zellul?ren Zustandsautomaten）”[1]的装置和方法。在此，利用单元网格（Zellgitter）来覆盖区域、例如街道。在图1中例如选择了六边形的网格。方形的单元（Zell）同样也是常用的。每个单元可以采取不同的占用状态，例如被填充，更确切地说用障碍物填充，或者由人占据，或者是空的。随着时间的流逝通过规则组或者自动机来更新这样的状态。以下的子模型及其交互作用包含所述自动机的核心构思：

- 目标模型确定，粒子/人如何向目标移动。

- 对于粒子或人移动的模型确定，粒子/人彼此间如何行为。

- 障碍物模型定义，粒子/人如何绕障碍物移动。

在此情况下下述方案得以证明：所述方案模仿来自电子设备的物理学的已知机制。这在表达中通过势场（Potenzialfeld）来实现。

目标吸引粒子/人，像正电荷吸引电子那样。势场的强度在现有技术[1]中被确定为人/粒子与目标的欧几里德距离的函数。对此为了更好地理解给出示例：

点状目标的势场由利用因数S定标的当前所研究的人                                                的目标z的坐标得到。表示欧几里德范数（euklidische Norm）。相应于两维空间中的锥体，定标因数S确定目标势的开口（?ffnung）的宽度。公式1示出利用加权因数S的点状目标的势函数的示例： 

公式(1) 

粒子/人互相排斥，如电子彼此间排斥一样。以常规方式将势场的强度确定为人/粒子彼此间的欧几里德距离的函数。 

障碍物排斥粒子/人，如负电荷排斥电子一样。以常规方式将势场的强度确定为人/粒子与障碍物的欧几里德距离的函数。

利用单元状态自动机的方法具有以下优点。对于非常大的人或粒子数也能以高速度在计算机上获得模拟结果。这以纤细的（schlank）实现为前提。利用单元状态自动机的结果比例如在宏观模拟的情况下更接近实际。单元状态自动机的模型是非常灵活的，以便映射许多不同的场景。被填充的或者空的单元的表示同时提供可直观理解的可视化。此外，基于单元状态自动机的模拟器能够容易地扩展成交互式模拟器。

表明根据现有技术利用单元状态自动机的方法的缺点。根据当前的现有技术通过势场的原理上非常高效的方案具有一些缺点，所述缺点严重限制了模拟结果的实际使用。这尤其涉及在模拟器的实际使用未受限制的情况下所观察和测量的群体和移动现象的正确映射。得出以下缺点： 

常规方法的一个缺点在于，在对向的人流的情况下，错误地再现线路（Bahn）的形成。如果人集合相对流动，例如在街上或者十字路口处，则形成典型的线路。利用常规模拟器，该线路形成不能被再生，如这在图2上部示出的一样。尽管人甚至由偏置的源出发首先在线路中分开地相对发送，利用根据现有技术的方法在中间构成杂乱的群。

发明内容