[發(fā)明專利]人群疏散宏觀模型迭代式仿真方法

有效

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• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109063268B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 趙榮泳;董大亨;胡錢珊;李翠玲;汪棟
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G07C9/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發(fā)明涉及一種人群疏散宏觀模型迭代式仿真方法，包括以下步驟：1)建立Aw?Rascle人群動力學宏觀模型；2)基于地形環(huán)境進行行人高斯分布初始化；3)基于初始化的所述行人流高斯分布和Aw?Rascle人群動力學宏觀模型進行迭代式仿真，并顯示仿真結果。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用迭代式的仿真方法，能夠使仿真的效果更加接近真實情況，具有仿真結果精度高等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及人群疏散仿真領域，尤其是涉及一種人群疏散宏觀模型迭代式仿真方法。

背景技術

近年來，隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，公共場所內經(jīng)常會出現(xiàn)大規(guī)模人群聚集現(xiàn)象。通常來說在人群較為密集的場所中，疏散一直是棘手的問題，安全隱患也日益突出，在擁塞環(huán)境中出現(xiàn)的擁擠踩踏等突發(fā)事件造成了生命財產(chǎn)的重大損失。因此如何規(guī)避人群密集場景下的擁塞事件，減少生命財產(chǎn)的損失，一直是安全領域研究的熱點問題。隨著科學技術的發(fā)展，人群運動仿真技術成為研究的熱點。通過仿真手段模擬研究人群疏散的行為規(guī)律，其費用開銷小等優(yōu)勢對在緊急情況發(fā)生時人群的疏散具有重大的現(xiàn)實意義。

仿真方法是建立系統(tǒng)的數(shù)學模型并將它轉換為適合在計算機上編程的仿真模型，然后對模型進行仿真試驗的方法。對人群疏散的仿真，根據(jù)仿真時所采用的模型的不同，可分為模擬仿真法、數(shù)字仿真法和混合仿真法三類。人群疏散的微觀模型適用于模擬仿真方法，宏觀模型適用于數(shù)字仿真方法，而微宏觀混合的模型適用于混合仿真方法。

到目前為止，對于人群疏散仿真方法的研究，尚存在現(xiàn)有的仿真方法存在仿真結果與真實情況相差較大、仿真結果真實性差等若干不足。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種人群疏散宏觀模型迭代式仿真方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種人群疏散宏觀模型迭代式仿真方法，包括以下步驟：

1)建立Aw-Rascle人群動力學宏觀模型；

2)基于地形環(huán)境進行行人高斯分布初始化；

3)基于初始化的所述行人流高斯分布和Aw-Rascle人群動力學宏觀模型進行迭代式仿真，并顯示仿真結果。

進一步地，進行丁字路口仿真時，在步驟1)中，在所述Aw-Rascle人群動力學宏觀模型中引入交叉口區(qū)域的影響矩陣。

進一步地，所述步驟2)包括：

201)設置丁字路口的地形環(huán)境，對丁字路口的主干道和支干道進行網(wǎng)格化；

202)以高斯分布初始化各網(wǎng)格的人群密度。

進一步地，所述人群密度ρ_(x，y)的表達式為：

式中，ρ_(x，y)為坐標(x，y)處的人群密度，D_max為最大的人群密度值，a和b分別為垂直和水平方向密度分布的中心橫縱坐標。

進一步地，所述迭代式仿真中，各網(wǎng)格的人群密度受周圍鄰近的所有網(wǎng)格中人群的排斥力、目的地對所在網(wǎng)格人群的吸引力以及人群的恐慌狀態(tài)的作用而發(fā)生變化。

進一步地，所述迭代式仿真具體為：

301)從網(wǎng)格化的坐標原點開始，按時間步長依次進行相鄰網(wǎng)格的人群密度變化，所有網(wǎng)格的人群密度均發(fā)生改變后，完成一次迭代；

302)以上一次迭代得到的各網(wǎng)格的人群密度為下一次迭代的初始值，重復執(zhí)行步驟301)，直至達到最大仿真迭代次數(shù)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：