在過去的幾十年中,行人疏散已經成為一個社會熱點問題。改革開放以來,中國得到了空前的經濟爆炸增長,人口不斷融入城市,城市密度不斷增長,越來越多的超級市場,廣場進入人們日常生活。這些超級市場、文化廣場等在極大便利人們生活的同時,也給人們的安全帶來的新的威脅。這些場所的游客量往往比較大而集中,一旦出現(xiàn)像火災這樣的緊急情況,在沒有進行合理的疏導下,游客們會突然情緒混亂,恐慌奔跑引起踩踏事件,從而威脅到他們的生命財產安全。為了減少甚至避免這些危機,不斷有學者從人群疏散仿真模擬方面開展研究。人群疏散仿真是指采用計算機建模,模擬真實情況下人群疏散行為,從而提前了解行人可能的疏散情況,規(guī)避風險。研究表明采用計算機進行人群疏散模擬,具有很多突出的優(yōu)點,具有更多的建設性意義。在復雜場景中的人群疏散過程中,宏觀路徑規(guī)劃導航是一個非常重要的因素,目前大多數(shù)的研究,要么缺乏宏觀的路徑規(guī)劃,要么路徑規(guī)劃方法不夠真實,且計算量龐大。針對上述不足,本文通過構建一個戰(zhàn)略層-行為層混合模型實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)與改進的社會力模型融合。從真實疏散視頻中提取行人流軌跡,離散優(yōu)化后存入層次數(shù)據(jù)庫,作為戰(zhàn)略層模型為路徑規(guī)劃提供依據(jù)。在傳統(tǒng)社會力模型中增加組內引力和跟隨效應,考慮孤立個體、群組以及由孤立個體和群組組成的行人流現(xiàn)象,改進后的社會力模型作為行為層模型,實現(xiàn)復雜場景中的運動。我們提出一種利用差分進化算法來優(yōu)化障礙物形狀的方法,尋求最優(yōu)障礙物形狀,以獲得最大程度提高疏散效率。針對復雜場景中障礙物頂點處的擁堵問題,在全局路徑規(guī)劃的基礎上提出密度域繞行點的概念,局部路徑規(guī)劃引領行人流繞過人群高密度區(qū)域,實現(xiàn)實時動態(tài)地選取最優(yōu)路徑。本文的主要工作概況如下:1.由于傳統(tǒng)疏散模型運動路徑完全由函數(shù)計算得出,其疏散效果難免有失真實性。而且計算量較大,為了減少復雜度,基于數(shù)據(jù)驅動技術,本文提出一個戰(zhàn)略層-行為層雙層混合模型的動態(tài)路徑規(guī)劃方法,實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)與改進的社會力模型融合。2.傳統(tǒng)的社會力模型,行人是孤立地向目的地移動,彼此之間無交流,顯然這和真實世界的情況不同。充分考慮到現(xiàn)實生活中行人組成形式的多樣性,根據(jù)實際情況定義三種不同的行人疏散形式:孤立個體、群組以及由孤立個體和群組組成的行人流,對原始社會力模型進行改進,增加組內引力和跟隨效應。3.對于路徑規(guī)劃中的障礙物問題,因為合理地放置障礙物和合適的障礙物幾何形狀,能夠有效地提高疏散效率,因此提出一種利用差分進化算法來優(yōu)化障礙物形狀的方法,通過此方法確定實驗效果最好的障礙物形狀。同時,為了克服行人繞行障礙物頂點時產生擁堵現(xiàn)象的問題,在全局路徑規(guī)劃的基礎上提出密度域繞行點的動態(tài)路徑規(guī)劃方法,局部路徑規(guī)劃引領行人流繞過人群高密度區(qū)域,實時動態(tài)地選取最優(yōu)路徑,解決復雜場景中障礙物頂點處的擁堵問題。最終,將上述提出的方法應用到人群疏散仿真平臺中去,實現(xiàn)行人流疏散仿真系統(tǒng),該仿真平臺能夠進行場景建模、路徑規(guī)劃、渲染行人流真實疏散等功能。我們對教學樓大廳和校園場景進行了仿真研究�？偨Y行人數(shù)量、出口數(shù)量、擁擠度與距離等因素對疏散的影響。通過對比原始模型和本文提出的模型,本文提出的模型具有更好的仿真度,實現(xiàn)快速的行人疏散,疏散效果也更符合實際情況,對于指導突然狀況人群疏散具有重要的作用。
【學位單位】：山東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU998.1;TP391.41
【部分圖文】：

公共場合高密度人群

人群模擬數(shù)據(jù)驅動技術

無人機設備
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本文編號：2857406