[发明专利]一种高风险区域人群稳定性演化仿真方法及仿真装置

说明书

本发明涉及一种高风险区域人群稳定性演化仿真方法及仿真装置，所述仿真方法包括以下步骤：将人群视为流体，基于流体动力学获取在人群内部随机扰动影响下的人群扰动等效压力；基于Aw‑Rascle模型和所述人群扰动等效压力构建人群内部扰动传播动力学模型；基于所述人群内部扰动传播动力学模型，利用Lyapunov第一法构建人群流动稳定性判据，进行高风险区域人群稳定性演化仿真，并展示仿真结果。与现有技术相比，本发明具有可靠性高、直观等优点。

技术领域

本发明涉及大规模人群流动稳定性分析技术领域，尤其是涉及一种高风险区域人群稳定性演化仿真方法及仿真装置。

背景技术

大规模人群流动场景，具有人群行动范围大，人群流量波动大等问题，所以人群流动安全监管与引导更为困难，需要耗费更多的人力物力。大型高铁站候车厅常年人满为患，其人群流动稳定性研究具有理论意义与实用价值。而现有宏观人群流动稳定性研究方法尚处于起步阶段，研究方法大致可以分为4类：1)基于统计分析法，通过资料收集，文献检索统计分析过往人群灾害事件，探讨人群非稳定性因素，给出人群管理意见。2)基于机器视觉法。利用光流法理论，获取人群运动特征，设计人群行为异常检测模型，根据异常行为定性判断人群稳定性。3)基于控制理论法。基于控制系统反馈的思想，利用交互作用群体矩阵定性预测群体行为，利用系统稳定性理论，确定系统结构是否合理。4)基于数理推导法。以流体动力学和交通流理论为基础建立宏观人群流动动力学守恒方程，利用系统稳定性判断理论，进行人群流动稳定分析。

到目前为止，宏观人群稳定性演化研究尚存在若干不足：1)如今人群运动的稳定性判定研究多停留在密度的单一指标预测阶段，尚缺乏综合考虑人群密度，速度矢量以及加速度矢量的典型运动特征的综合模型。2)人群运动系统作为动态变化的系统，人群流动稳定性随时间动态演化特性的研究尚少，尚缺乏演化过程和可视化的装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可靠性高、直观的高风险区域人群稳定性演化仿真方法及仿真装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高风险区域人群稳定性演化仿真方法，包括以下步骤：

将人群视为流体，基于流体动力学获取在人群内部随机扰动影响下的人群扰动等效压力；

基于Aw-Rascle模型和所述人群扰动等效压力构建人群内部扰动传播动力学模型；

基于所述人群内部扰动传播动力学模型，利用Lyapunov第一法构建人群流动稳定性判据，进行高风险区域人群稳定性演化仿真，并展示仿真结果。

进一步地，在人群内部随机扰动影响下的(x,y)位置处的所述人群扰动等效压力表示如下：

其中，P_ξ(x,y,t)表示等效压力，ρ表示人群密度，γ表示压力因子，ξ_p表示随机扰动强度，(a,b)表示扰动爆发点的位置，t表示扰动已爆发时长。

进一步地，所述压力因子γ满足0.1＜γ＜1.2。

进一步地，所述人群内部扰动传播动力学模型表示为：

其中，V_eh、V_el分别表示水平和垂直方向的平衡速度，τ表示松弛因子，P_ξh、P_ξl分别表示水平和垂直的人群扰动压力项，v_h、v_l为位置(x,y)处的水平和垂直方向的速度，t表示扰动已爆发时长，ρ表示人群密度。