[发明专利]一种虚拟火灾场景下多智能体情景规划方法

说明书

本发明公开了一种虚拟火灾场景下的多智能体路径规划方法，包括如下步骤：步骤1：基于选定的真实灾害环境建立相应的环境模型，提取场景中的坐标信息并生成真实场景地图对应的三维场景；步骤2：创建人物模型骨骼动画，并将其视为一个智能体，对基于DQN算法实现群智能体路径规划，智能体按照相应的规划路径调整运动路径；步骤3：通过虚拟现实设备沉浸式的展示出逃生的过程，实现低成本、无风险的灾害逃生演习效果。本发明的优点在于：可以对火灾发生后的各种突发情况的模拟，从而逼真地虚拟出人群在可能的突发状态下所采取的行为，为应急管理演习提供一种全新的解决方案。由于采用计算机虚拟现实场景的方式，可以实现低成本、零风险、逼真可靠的灾害演习效果。

技术领域

本发明涉及火灾建模仿真领域，特别涉及一种虚拟火灾场景下群智能体情景规划方法。

背景技术

现实生活中，紧急情况可能在任何时间、任何地点发生。特别是聚集大量人群的公共区域，一旦这些场所突发灾害事件，往往会引发人群恐慌，极易引起人群拥堵、踩踏等恶性事件的发生，最终导致不必要的人员伤亡。经验数据表明，造成人员伤亡的主要原因通常不是实际发生的灾难，而是人群在恐慌状态下的焦虑和冲动行为，而这种恐慌的出现很大程度上由于缺乏针对性日常演习或者预案推演。为了最大限度地减少人员伤亡，当今社会上的许多组织从事应急准备工作，并提供真实演习培训。

对应急管理人员来说，最重要的是如何为尚未发生的灾害事件做好准备。对其中大量受之影响的人群来说，适当的安全措施意味着生与死的差别。然而，紧急情况及其相关的安全措施必须要视它们所处的具体环境来决定，而且突发事件的超常规性、不可预测性、典型的灾难性以及不可控性给应急决策和管理带来很大困难，通常有许多突发的紧急情况必须加以考虑。测试这些多个场景的成本往往是令人望而却步的，且大规模灾难场景难以在现实生活中复现。此外，应急演习的场景往往过于简单，参与者流于形式，应急演习慢慢的向娱乐化、业余化的方向发展，很难达到预期的效果。同时，演习过程中往往会出现由于管理上的疏忽、参与人员的态度散漫，导致出现不必要的人员伤亡，这些都会导致演习规模小、效果无法达到预期。

近年来，随着虚拟现实VR技术的发展，尤其是便携式、头戴式VR设备的推广和使用，为形势下的灾害演习提供新的实现形态，既可以降低演习成本，又可以杜绝演习进行中不必要的人员伤亡，同时为开展大规模的人群密集型的灾害场景演习提供具有沉浸感的解决方案。所以采用虚拟现实技术VR来代替真实的人群灾害演习，具有很多显著的优势，但是也存在很多瓶颈问题急需解决，包括真实场景的虚拟实现，人群智能的探索等。近年来，随着人工智能技术AI的迅猛发展，为群智能的探索提供了新的思路和方向，为此，本发明结合AI和VR技术，建立在大规模虚拟灾害场下的群智能体路径规划方法，实现对人群在灾害场景中逃生演习过程虚拟，助力大规模的灾害演习。本发明选取了常见的火灾作为灾害进行推演。

因此，本发明提出了大规模虚拟火灾场景下群智能体路径规划算法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种虚拟火灾场景下多智能体路径规划方法，通过对火灾发生后的各种突发情况的仿真规划模拟，从而模拟火灾场景下人群可能遇到各种突发状态下所采取的行为，为应急管理提供数据支撑，可仿真真实情况下的各种突发事件。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种虚拟火灾场景下的群智能体路径规划方法，包括如下步骤：

步骤1：将选定的真实场景地图建立环境模型，提取场景中的坐标信息并生成真实场景地图对应的三维平面地图；

步骤2：创建人物模型动画，将每个人物模型视为一个智能体，虚拟人群逃生的过程，实现对群智能体进行逃生路径规划，按照规划的路径调节每个智能体的运动路径；