[發明專利]一種面向用戶規劃的虛擬人群仿真框架

有效

• 申請號: 201410249703.8
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104008562B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 孫立博;秦文虎;丁路
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T13/20
• 分類號: G06T13/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 賈郡

1.一種面向用戶規劃的虛擬人群仿真框架，包括組(1)、觸發器(2)、運動范圍限制器(3)和云控制端(4)，其中：

所述的組(1)規定了組中個體的數目、隊形、行為、活動范圍、組長；每個組的位置通過質心法確定，所述的組(1)由人員構成模塊(11)、活動范圍模塊(12)、目標模塊(13)以及個體行為和群體行為生成執行模塊(14)組成，其中：

所述的人員構成模塊(11)定義了組中個體的數量、組分布的形狀、組長和組成員的構成情況；

所述的活動范圍模塊(12)定義了組所在的初始位置，規定了組所占據的最大空間區域；

所述的目標模塊(13)由用戶指定生成，提供組運動的目標和方向；

所述的個體行為和群體行為生成執行模塊(14)根據用戶指定的目標(13)、觸發器(2)提供的感知信息和動作信息、運動范圍限制器(3)提供的靜態障礙物位置信息以及云控制端(4)規劃好的路徑，自動進行行為決策，從而生成合適的個體行為和群體行為并加以執行；

所述觸發器(2)由與路徑相關的觸發器(21)和與感知相關的觸發器(22)組成，其中：

所述的與路徑相關的觸發器(21)負責為云控制端(4)提供重要的路徑拓撲信息，便于云控制端(4)為虛擬人群合理規劃路徑；所述的與路徑相關的觸發器(21)包括路徑點觸發器(211)和流量觸發器(212)；其中，

所述的路徑點觸發器(211)由用戶進行放置，代表群體從起始點運動到目標點所必經的路徑點；各路徑點觸發器(211)之間的連接關系也由用戶設置，而多個路徑點觸發器結合起來即可代表所處環境的拓撲結構；

所述的流量觸發器(212)內置于十字路口，負責統計十字路口的人群流量信息并將其發送給速度觸發器(222)；

所述的與感知相關的觸發器(22)負責為群體提供準確的環境信息，便于虛擬人群進行局部避碰和行為決策；所述的與感知相關的觸發器(22)包括時間觸發器(221)、速度觸發器(222)和事件觸發器(223)三類；其中，

所述的時間觸發器(221)內置時間傳感器，負責告知群體絕對時間和顯示時間；

所述的速度觸發器(222)內置速度傳感器，負責為群體提供期望速度信息，以便于群體根據當前的運動速度判斷到達目標需要加速還是減速；

所述的事件觸發器(223)負責在事件發生或者事件狀態發生變化時通知群體在當前事件狀態下可供選擇的動作集合，以減輕群體進行行為決策的負擔；

所述的運動范圍限制器(3)規定了環境中靜態障礙物的位置；

所述的云控制端(4)負責對群體中的每個個體進行定位，并根據環境的路徑拓撲結構和組的目標，實現虛擬人群的路徑規劃；

所述的觸發器(2)為所述的組(1)提供環境感知信息和動作信息，為所述的云控制端(4)提供路徑拓撲信息；所述的運動范圍限制器(3)為所述的組(1)提供靜態障礙物位置信息；所述的云控制端(4)為所述的組(1)規劃路徑并將重要路徑信息告知給所述的組(1)以便群體執行。

2.根據權利要求1所述的面向用戶規劃的虛擬人群仿真框架，其特征在于，所述的運動范圍限制器(3)負責為組(1)提供環境中靜態障礙物的位置信息，便于組(1)采用改進的RVO算法對靜態障礙物進行規避。

3.根據權利要求2所述的面向用戶規劃的虛擬人群仿真框架，其特征在于，所述的云控制端(4)負責實現個體的定位功能，并根據環境的路徑拓撲結構、組的目標和出發時間實現虛擬人群的路徑規劃；且所述的云控制端(4)采用基于人群擁擠程度的Dijkstra算法依次為每組計算最優路徑。

4.根據權利要求3所述的面向用戶規劃的虛擬人群仿真框架，其特征在于，所述的路徑點觸發器(211)存儲了重要的路徑信息，每個路徑點觸發器存儲的信息用如下三元組表示：<ID號、與其直接相連的所有路徑點觸發器的列表、自身與其直接相連的各路徑點觸發器之間的代價>。

5.根據權利要求4所述的面向用戶規劃的虛擬人群仿真框架，其特征在于，所述的速度觸發器(222)內置于十字路口，各速度觸發器之間可以進行信息交互，同時其也可與相應的流量觸發器(212)進行信息交流，從而保證虛擬人群順利通過十字路口而不發生擁堵現象。

6.根據權利要求5所述的面向用戶規劃的虛擬人群仿真框架，其特征在于，所述的與感知相關的觸發器(22)在其影響區域內沒有任何所述的組(1)運動時處于非觸發狀態，而在其影響區域內有任意所述的組(1)運動時即處于觸發狀態。