[发明专利]一种行人运动仿真方法及系统

说明书

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。

技术领域

本发明涉及交通仿真领域，特别是涉及一种行人运动仿真方法及系统。

背景技术

人群拥堵时城市建筑安全中的一个重要问题，特别是在出口处严重的人群拥堵可能造成踩踏事故，危害人们的生命安全。因此，建立一个能够在建筑物中合理仿真出人群运动状态的仿真方法就显得尤为重要。通过系统建模，可以有效的仿真出在发生紧急情况下人群在特定位置(如出口处、拐角处)运动状态和堵塞情况，以方便进一步对建筑物中的人群疏散策略做研究。

自从2000年Helbing等人就在疏散过程中由于拥堵引起间断性人流的问题发表文章之后，许多的行人运动理论模型相继问世，如自动元胞机模型，博弈论模型机械模型等。这些模型都针对了行人运动的不同情况(如对流、湍流)和行人之间竞争或协作的关系进行了仿真。然而大多数的研究没有涉及在出口或者隧道处的人流速度，与此同时在紧急疏散期间的出口处我们观察到了一个现象，当疏散出口的剩余门宽不足以让一个人以正身姿态通过时，为了尽快离开现场，行人会主动侧身行进。从正身改变为侧身的过程中存在一个明显的躯干旋转现象，很显然，由于传统的行人模型为同向性的圆，不具备模拟该现象的功能。为了解决这个技术问题，一些研究尝试着将传统的圆模型转变为椭圆模型，这些改进后的模型在仿真存在密集人流的场景时起到了良好的效果。但这些场景都存在一个共同特点，人群中每一个人的合转矩都由与外界的接触转矩产生，这些模型忽视了人在逃生过程中为快速挤出拥挤出口的主动侧身，在判断拥堵情况下，行人是否接触计算复杂。事实上，人群中个体不仅在逃生过程中进行主动的转身，当其行进方向和目标方向不一致时，运动方向和朝向调整就势必会导致主动侧身转矩和主动动力转矩的产生，而现阶段所有的模型都不能很好的体现出行人的这种运行细节，导致在拥挤出口或隧道等场景无法更好的还原人群的运动状态，因此，现有技术中的行人运动模型的仿真精度低，以现有的行人运动模型仿真结果进行疏散人群的疏散效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种行人运动仿真方法及系统，以解决现有技术中行人运动模型的仿真精度低，在紧急情况下行人疏散效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种行人运动仿真方法，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；所述运动状态包括行人自身旋转运动。

可选的，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；