大規(guī)模人員聚集場所在日常生活中已經(jīng)越來越普遍,由此引發(fā)的疏散安全問題也成為當(dāng)今社會的典型公共安全問題之一。研究人員密集場所的疏散行為對公共安全問題有重要的指導(dǎo)意義。基于行人動力學(xué)建立疏散模擬模型是高效、低成本的疏散過程研究方法。建立高性能的疏散模擬模型對預(yù)防和處理人員聚集引起的公共安全事件有實用價值。當(dāng)前行人動力學(xué)模型的研究主要側(cè)重于對疏散人員行為進行精確地描述,而忽略了疏散模型的性能,導(dǎo)致模型對大規(guī)模疏散場景的模擬比較困難。本文聚焦疏散模型的性能問題,以元胞自動疏散模型為基礎(chǔ),通過并行計算的方式,解決疏散模型在大規(guī)模場景模擬中存在的性能問題。本文建立了基于三角形劃分網(wǎng)格的元胞自動機疏散模型。該模型將傳統(tǒng)的四邊形網(wǎng)格進一步細分為三角形,因此能為疏散人員提供14種不同的疏散方向。這使得本模型在表達人員移動方向的多樣性方面具有優(yōu)越性,同時也能在高密度場景下盡可能逼真地模擬人員疏散過程中的相互作用。在提升疏散模型的計算效率方面,本文對元胞自動機疏散模型進行了并行化,使得該疏散模型可以通過增加處理器的方式提升求解效率。本文在并行算法設(shè)計上考慮了不同任務(wù)劃分方式對性能的影響,針對不同場景提供了不... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

VonNeumann領(lǐng)域及相應(yīng)的轉(zhuǎn)移概率

碩士學(xué)位論文劃分、疏散人員數(shù)據(jù)沖突、時間迭代進度不一致等問題，并設(shè)計了解決方案，完成程序的編寫。隨后參考并總結(jié)了前人在并行程序正確性、效率和可擴展性方面的度量標(biāo)準，設(shè)計了適合本文所實現(xiàn)的并行疏散算法的度量方案，論證了本文實現(xiàn)的并行算法具有正確性和可擴展性，并且有良好的效率，論證了較大場景和較高計算量的疏散模擬都可以從本文設(shè)計的并行算法中受益。最后，本文選取了較為典型的高密度人員疏散場景，將本文所建立并實現(xiàn)的疏散模擬程序用于實際場景的模擬。通過模擬數(shù)據(jù)來重現(xiàn)實際高密度場景的疏散過程，驗證了本文提出并實現(xiàn)的疏散模型具有實際應(yīng)用價值，在充分利用計算資源提高計算效率方面具有顯著優(yōu)勢。通過對比目前應(yīng)用較為廣泛的疏散軟件Pathfinder，體現(xiàn)出本模型能進行高密度場景的模擬，在求解效率方面有數(shù)量級上的優(yōu)勢，同時對一些疏散人員的行為（如阻塞時的后退）有所體現(xiàn)。技術(shù)路線如圖 1-2 所示。

和空間上離散的動力學(xué)系統(tǒng)，由數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)家馮）提出。元胞自動機中最基本的概念是元胞（Cell）。元胞間按一定規(guī)則劃分后得到的最小單位。元胞的重要特點是元胞根據(jù)同一種規(guī)則進行演化和更新。元胞會對相鄰的元空間中的元胞互相影響，最終形成了整體演化趨勢。元胞散動力學(xué)模型的主要差別在于：（1）它沒有明確嚴格的函新規(guī)則產(chǎn)生演化趨勢；（2）元胞的狀態(tài)是有限的，同時這間和空間上都是有限的[74-76]。情況下，滿足了元胞自動機特點的演化模型都可以稱為元胞自動機模型不是具體的方法，而是一類方法的統(tǒng)稱。元理可以概況為，將空間離散化為一定規(guī)則的元胞，定義相規(guī)則，通過簡潔的更新規(guī)則和簡單的初始狀態(tài)，使得元胞最終反映出復(fù)雜的行為或現(xiàn)象的演化趨勢。元胞自動機模的生命力[77-80]。元胞自動的組成包括了元胞空間、變化函素，如圖 2-1 所示。


本文編號：3061320