[發明專利]一種基于多Agent的人群疏散仿真模型

在審

• 申請號: 201711310833.8
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108153945A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 紀慶革;朱婷;馬天俊
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

一種基于多Agent的人群疏散仿真模型，包括行為層模型、情緒層模型以及指引模型；基于X狀態機思想設計情緒層更新機制和行為層更新機制，重新定義情緒X狀態機，同時加入指引模型；所述的指引模型對行人的情緒產生影響，降低行人的負面情緒，幫助行人找到出口，在更新情緒的同時設計的情緒層更新機制；提出情緒反作用于行為的機制，建立“環境?情緒?行為”之間的交互，在行為層運算輸出的數據傳遞到情緒層，情緒產生的反饋會作用于行為層。通過將該人群疏散仿真模型應用于實際生活中，解決了一旦發生突發事件，將可以快速進行實施人群疏散的問題。

技術領域

本發明涉及人群疏散技術領域，更具體地，涉及一種基于多Agent的人群疏散仿真模型。

背景技術

我國的經濟近年來取得了飛速發展，越來越多的火車站、地鐵、電影院、體育館等此類的大型建筑數量越來越多，城市化已成為主流的趨勢。城市的不斷發展在為人們的生活帶來便利的同時，人們的出行頻率也在不斷增加，隨之而來的是公共場合人群密度越來越大的問題，特別是在下班高峰期或者地鐵高峰期等，公共場所內的人群往往處于密集的狀態。建筑設計復雜，人流量巨大，如果發生突發事件，將很難實施人群的快速疏散。2014年，大量市民和游客聚集在上海外灘參與跨年活動，由于發生多人疊壓、踩踏事件，造成36人死亡和49人受傷；2010年德國音樂節踩踏事件導致21人死亡，超過500人受傷。此類安全問題受到了越來越多的關注，所以人群疏散技術發揮了越來越重要的作用。

近年來眾多領域的研究者從心理學，建筑交通學，虛擬現實學的角度對人群疏散問題進行了探討，其中計算機研究者主要以虛擬現實為出發點，對復雜場景和人體的建模等因素進行了重點討論，在模擬研究中比較重視視覺效果，但是對人群的真實行為研究較少。近幾年，人群疏散仿真在基于Agent模型上出現了越來越多的研究，基于該模型對個體、環境、個體與環境的交互進行建模。

人群仿真的模型可以根據研究角度的不同按以下分類：1)按研究對象的粒度可分為微觀模型和宏觀模型 2)按研究對象的連續度可分為離散模型和連續模型 3)按研究對象的相互作用可分為基于力的模型和基于規則的模型。本申請采用的方法是在微觀模型的基礎之上，關注個體的差異性，將人群個體作為研究對象，從而探究個體與群體之間的關系。

勢能場模型。本發明中對某種特定環境的建模的方法是勢能場模型，勢能的概念來源于物理學，由于各物體間存在相互作用而具有的、由各物體間相對位置決定的能叫勢能。而用勢能場進行人群疏散仿真的基本思想就是通過由障礙物產生的斥力場和目標位置產生的引力場共同建立的人工勢能場。除此之外，充分考慮到了障礙物的排斥力也非常符合人群運動的特征。本發明主要考慮到火災的排斥勢能等等。

多Agent系統就是指在一個虛擬系統下定義大量的Agent個體，使大量Agent個體組成交互式群體來解決單個Agent無法解決和描述的復雜問題。本發明中對Agent的建模主要是通過對Agent的行為和情緒建模的過程，人類個體的行為會影響情緒，個體的情緒會反作用于行為。

行為模型。在疏散過程中，Agent的行為會隨著環境的變化不斷改變，如尋找出口，通過出口和避免障礙等各種行為。行為層的輸入為Agent在視野范圍內的觀察信息，同時Agent行為層為Agent狀態和行為的集合。

情緒模型。人群作為一個特殊的群體，會受到個人情緒的影響，在人群疏散的過程中，Agent的情緒狀態是不斷變化的。比如，在人口密度較大的場所發生緊急狀況時，Agent的情緒會變得緊張，會迅速向安全出口處逃離，并且在逃離過程中加快個人步速，這樣會導致堵塞現象。不同場景下，個體之間的情緒會發生傳染，根據個體不同的個人特質，其易感程度也不盡相同。不同個體對應的不同情緒可以改變個體從環境感知到的信息，改變他們和其他個體之間的溝通協作關系。