[發明專利]基于雞群算法和社會力模型的人群疏散仿真方法及系統

有效

• 申請號: 202010143026.7
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111400963B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 劉弘;張桂娟;陸佃杰;呂蕾;呂晨
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/006
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開公開了一種基于雞群算法和社會力模型的人群疏散仿真方法及系統，包括獲取疏散場景參數特征，創建疏散場景模型，在疏散場景模型中，進行全局路徑規劃，得到疏散場景的出口數量；根據出口數量，對疏散場景模型內的人群采用雞群算法進行分組，得到各群組的引領者、子群引領者以及子群跟隨者；根據各群組中個體的角色，采用相應的社會力模型動態規劃個體的運動路徑，進行人群疏散仿真。針對人群疏散中的小群體現象，采用雞群算法對疏散人群分類，并且對分類后的人群采用不同的社會力模型進行疏散；真實的反映疏散人群的各種關系，并在引領者的引領下進行疏散，提高疏散效率。

技術領域

本公開涉及疏散仿真技術領域，特別是涉及一種基于雞群算法和社會力模型的人群疏散仿真方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

近年來，隨著社會經濟的高速發展，各種聚集了大量人群的大型公共活動不斷增多，在一些人員密集的公共建筑場所內，由于在建筑設計上的不合理，以及應急管理方面的不到位，當發生各種緊急突發事件，人員需要緊急撤離時，容易造成疏散人群的擁擠和阻塞，甚至發生嚴重的人員踩踏事故。

突發事件下的人群疏散是一項復雜的系統工程，在實際應用中通常使用疏散實驗的方式獲取合適的疏散預案。該方式具有針對性強、信息量豐富等特點。然而，由于存在人員安全無法保障、實驗投入大等不可避免的問題，計算機仿真成為研究突發事件下人群疏散的最有效的方法。

雞群算法(chicken?swarm?optimization，CSO)是一個新興的群智能算法，2014年由中國學者孟獻兵通過模擬雞群中等級制度和群體覓食行為而提出。在一個雞群中公雞、母雞、小雞有著不同的等級和職責：公雞屬于雞群最高等級，它的職責是領導雞群尋找食物和抵御入侵者；母雞處于雞群的中間等級，它的職責一般是追隨公雞并保護小雞；小雞處于雞群的最低等級，它的職責主要是跟著雞媽媽去覓食。

利用計算機仿真人群疏散問題需要考慮到眾多影響群體運動的因素，根據社會心理學的觀點，群體可以分為具有不同特征的小群體。在公共場所內，人群中的行為簇現象會更加明顯，而行人的聚集也會造成小群體，這些特征不論在模型搭建還是仿真模擬時都需要加以考慮。小群體可分為兩類：第一類小群體從人群進入建筑物時就形成，成員一般由家人、情侶和朋友等組成，這類小群體成員少、內部聯系緊密，定義為緊密型小團體；第二類小群體在逃生時形成，成員一般由對附近環境熟悉的人員吸引周圍的人聚集成了小群體一起逃生，這類小群體成員多、內部聯系不緊密，定義為逃生型小團體。

在現有技術的人群疏散仿真中，據發明人了解，在人群疏散仿真的真實性問題上，如何真實反映人群分組行為以優化疏散過程，以及如何提高疏散效率，尚缺乏有效的解決方案。

發明內容

為了解決上述問題，本公開提出了一種基于雞群算法和社會力模型的人群疏散仿真方法及系統，針對人群疏散中的小群體現象，采用雞群算法對疏散人群分類，并且對分類后的人群采用不同的社會力模型進行疏散；真實的反映疏散人群的各種關系，并在引領者的引領下進行疏散，提高疏散效率。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

第一方面，本公開提供一種基于雞群算法和社會力模型的人群疏散仿真方法，包括：

獲取疏散場景參數，創建疏散場景模型，在疏散場景模型中，進行全局路徑規劃，得到疏散場景的出口數量；

根據出口數量，對疏散場景模型內的人群采用雞群算法進行分組，得到各群組的引領者、子群引領者以及子群跟隨者；

根據各群組中個體的角色，采用相應的社會力模型動態規劃個體的運動路徑，進行人群疏散仿真。

第二方面，本公開提供一種基于雞群算法和社會力模型的人群疏散仿真系統，包括：