[發(fā)明專利]一種基于多Agent的人群疏散仿真模型

在審

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• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108153945A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 紀(jì)慶革;朱婷;馬天俊
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種基于多Agent的人群疏散仿真模型，其特征在于，包括行為層模型、情緒層模型以及指引模型；基于X狀態(tài)機思想設(shè)計情緒層更新機制和行為層更新機制，重新定義情緒X狀態(tài)機，同時加入指引模型；所述的指引模型對行人的情緒產(chǎn)生影響，降低行人的負(fù)面情緒，幫助行人找到出口，在更新情緒的同時設(shè)計的情緒層更新機制；提出情緒反作用于行為的機制，建立“環(huán)境-情緒-行為”之間的交互，在行為層運算輸出的數(shù)據(jù)傳遞到情緒層，情緒產(chǎn)生的反饋會作用于行為層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多Agent的人群疏散仿真模型，其特征在于，還包括火災(zāi)模型，將原火災(zāi)模型規(guī)則矩形擴散方式改進為隨機不規(guī)則擴散方式；火災(zāi)發(fā)展分級為緩慢、中等、快速和極快四個階段；所述的火災(zāi)模型定義如下：

Q＝r_sp×H_u×A_f×x

其中，Q代表模型的熱釋放量，r_sp代表模型的熱釋放速率，H_u代表可燃物的平均熱值，A_f代表火源燃燒面積，x代表可燃物燃燒效率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多Agent的人群疏散仿真模型，其特征在于，所述的火災(zāi)模型和勢能場模型結(jié)合為疏散模型用以模擬動態(tài)火災(zāi)的過程；火災(zāi)勢能場定義為：

其中，d_xy為行人距離火災(zāi)源距離；距離火災(zāi)源距離越近，勢能越強；距離火災(zāi)源越遠(yuǎn)，勢能越弱；如果火災(zāi)源靠近出口，那么會影響到該出口的疏散效率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多Agent的人群疏散仿真模型，其特征在于，重新定義了情緒X狀態(tài)機，情緒對行為產(chǎn)生影響的行為修正函數(shù)描述為公式如下：

Φ_ph＝{disorienting}

Φ＝{wander_around,disorienting,found_exit,read_plan}

其中，SV_H(E)表示原始情緒值，在情緒值大于65時，行人會采取隨機游走的行為方式；Φ_ph表示隨機行走的行為方式；Φ表示行人綜合考慮周圍環(huán)境、隨機行走方式、出口位置、原始計劃等因素后的行為方式。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多Agent的人群疏散仿真模型，其特征在于，所述的行為層模型將行人的不同行走狀態(tài)分為不同的情況，與情緒層交互實現(xiàn)；對行為層更新機制進行建模，X狀態(tài)機數(shù)學(xué)定義如下：

X＝(Σ，Γ，Q，M，Φ，F(xiàn)，q₀，m₀)

在公式中，∑是輸入字母表，包含了Agent的感知集合；Γ是輸出字母表，是一組抽象信息，建模的過程中，這組信息會實時輸出Agent的狀態(tài)和位置，用以跟蹤Agent的行為信息；Q是狀態(tài)的非空有限集合有5種狀態(tài)，分別為：安全狀態(tài)、尋找疏散方案、疏散、探索路徑、通過出口；M是存儲器，保存著Agent的當(dāng)前坐標(biāo)、疏散撤離計劃、朝向出口的步行速度；Φ是一個函數(shù)集，目的是為了改變輸入字母表；F是狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，F(xiàn)：Q×Φ→Q；q₀是初始狀態(tài)，m₀是初始存儲狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多Agent的人群疏散仿真模型，其特征在于，根據(jù)指引模型，行人可以感知到指引系統(tǒng)的概率ρ和標(biāo)識所在位置(p_m,p_n)之間的距離dist的關(guān)系為：

行人感知到指引系統(tǒng)的概率ρ主要取決于Agent所在位置(p_i,p_j)和標(biāo)識所在位置(p_m,p_n)之間的距離dist；行人可以在距離長度[dist_min,dist_max]內(nèi)有效辨識到指引信息，有效的指引標(biāo)志可以降低行人的負(fù)面情緒，從而對行人的行為產(chǎn)生影響；距離大于dist_max時無法看到指引標(biāo)志，其中dist_min和dist_max為正常人對物體是否可視的視野范圍。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多Agent的人群疏散仿真模型，其特征在于，當(dāng)行人進入到指定的指引模型的范圍之內(nèi)時，會產(chǎn)生情緒的變化，從而更新自己的情緒值，對自己的行為產(chǎn)生影響；更新積極情緒值的方法為：

更新消極情緒值的方法為：

其中，Agent都有自己的視角范圍，如設(shè)定視角范圍為130°，那么N_n、N_p代表Agent視角范圍內(nèi)的行人數(shù)目；X_P、X_n表示Agent受到消極與積極情緒感染的計量因子；λ_n(i)、λ_p(i)表示從其他Agent感受到的消極情緒值和積極情緒值。