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一种人群运动模拟方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

技术编号:29460881 阅读:20 留言:0更新日期:2021-07-27 17:30
本申请提供了一种人群运动模拟方法、装置、设备及存储介质,涉及人群行为模拟技术领域。能够解决现有的人群运动模拟方法无法反应不同个体差异的问题。所述方法包括:对预设人群动力学模型中的每个粒子设置初始期望速度;其中,所述粒子表示待模拟群体的个体;根据所述待模拟群体的个体差异,对每个粒子赋值随时间变化的生理系数和心理系数,并基于所述生理系数和所述心理系数,确定每个粒子的随时间变化的实时期望速度;根据所述实时期望速度和每个粒子的实时速度,确定每个粒子的加速度,以采用每个粒子的加速更新所述预设人群动力学模型中每个粒子的实时速度和实时位置,直到任意粒子的实际位置不在所述待模拟群体的预设运动区域中。

【技术实现步骤摘要】
一种人群运动模拟方法、装置、设备及存储介质
本申请涉及人群行为模拟
,特别是涉及一种人群运动模拟方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
人群行为模拟是指采用计算机仿真技术,根据人群或个体的行为特征与行为规律,建立模拟人群行为的模型,演示人群在特定场合的移动。人群行为模拟技术在人群疏散模拟、军事训练模拟、城市突发社会事件模拟等领域具有广泛的应用,并且模拟结果能够进一步对建筑物设计、城市规划、公共场所建设等方面具有指导意义。目前,相关领域主要从宏观和微观两方面进行人群行为模拟。从宏观方面进行人群行为模拟是指,将人群整体作为模拟对象建立仿真模型,基于宏观角度建立的仿真模型无法充分地描述个体间的互动,适用性较低。从微观方面进行人群行为模拟是指,将人群中的个体作为模拟对象建立仿真模型,基于微观角度建立的仿真模型能够反应个体间相互作用对人群运动的影响,在一定程度上优于基于宏观角度建立的仿真模型的模拟效果,然而,目前基于微观角度建立的仿真模型不能反应个体差异对人群运动的影响,与现实场景的适配度仍然较低。
技术实现思路
本申请实施例提供一种人群运动模拟方法、装置、设备及存储介质,能够解决现有的人群运动模拟方法无法反应不同个体差异的问题。本申请实施例第一方面提供一种人群运动模拟方法,所述方法包括:对预设人群动力学模型中的每个粒子设置初始期望速度;其中,粒子表示待模拟群体的个体;根据待模拟群体的个体差异,对每个粒子赋值随时间变化的生理系数和心理系数,并基于生理系数和心理系数,确定每个粒子的随时间变化的实时期望速度;根据实时期望速度和每个粒子的实时速度,确定每个粒子的加速度,以采用每个粒子的加速更新预设人群动力学模型中每个粒子的实时速度和实时位置,直到任意粒子的实际位置不在待模拟群体的预设运动区域中。可选地,根据待模拟群体的个体差异,对每个粒子赋值随时间变化的生理系数和心理系数,包括:根据待模拟群体中不同个体的生理异质分布情况,对每个粒子的初始期望速度设置生理系数;根据待模拟群体中不同个体针对障碍体选择的响应方式,对每个粒子的初始期望速度设置心理系数;其中,响应方式是合作或竞争;障碍体是指与当前个体距离小于阈值的其他个体或障碍物。可选地,根据实时期望速度和每个粒子的实时速度,确定每个粒子的加速度,包括:针对任意粒子,根据期望速度变化与其对应的个体适应期望速度变化的特定松弛时间的比值,得到任意粒子的自驱力;期望速度变化是任意粒子的实时期望速度和实时速度的差值;根据自驱力、第一作用力、第二作用力,确定任意粒子的总体受力;第一作用力表示预设人群动力学模型中不同粒子之间的相互作用力;第二作用力表示预设人群动力学模型中障碍物与粒子之前的相互作用力;根据总体受力,确定任意粒子的加速度。可选地,根据待模拟群体中不同个体的生理异质分布情况,对每个粒子的初始期望速度设置生理系数,包括:在当前时刻等于初始时刻时,确定每个粒子的初始生理值,并将每个粒子的初始生理值作为该粒子的生理系数;在当前时刻不为初始时刻时,确定每个粒子对应的波动函数,并根据波动函数确定该粒子在运动过程中的生理系数;其中,波动函数为在初始生理值所对应的波动区间内变化的函数。可选地,在当前时刻等于初始时刻时,确定每个粒子的初始生理值,并将每个粒子的初始生理值作为该粒子的生理系数,包括:根据影响个体在待模拟群体中竞争优势的生理因素,确定预设人群动力学模型中多个粒子的生理强度分布;其中,生理因素包括:年龄、性别、身高、体重、体型、视力以及肌肉含量;根据生理强度分布,得到每个粒子的初始生理值,将每个粒子的初始生理值作为该粒子的生理系数。可选地,在当前时刻不为初始时刻时,确定每个粒子对应的波动函数,并根据波动函数确定该粒子在运动过程中的生理系数,包括:根据待模拟群体的群体属性,和预设运动区域的环境,确定风险指数;根据初始生理值,确定波动区间;根据风险系数和待模拟群体的个体数量,获得初始生理值在波动区间内随时间变化的波动函数;根据每个粒子的波动函数,对每个粒子设置生理系数。可选地,方法还包括:根据待模拟群体的群体属性,和预设运动区域的环境,确定风险指数;根据风险指数对预设人群动力学模型中恐慌参数的影响,获得压力参数;根据待模拟群体中不同个体针对障碍体选择的响应方式,对每个粒子的初始期望速度设置心理系数,包括:根据影响个体在待模拟群体中竞争趋势的心理因素,确定预设人群动力学模型中多个粒子的响应选择分布;其中,心理因素包括:身份、性格、脾气、熟悉度、社会心理以及主观认知;确定当前时刻每个粒子的障碍体密度;其中,障碍体密度为粒子的阈值半径区域内障碍体的数量;根据风险指数和心理因素,确定待模拟群体中每个个体的合作概率;根据每个个体的合作概率,确定每个粒子选择的随机变量;随机变量是表示每个粒子对应的个体的实时选择,实时选择包括合作选择或竞争选择;根据随机变量和障碍体密度,确定响应选择分布的状态转移量;根据压力参数和响应选择分布的状态转移量,对每个粒子的初始期望速度设置心理系数。本申请实施例第二方面提供一种人群运动模拟装置,所述装置包括:设置模块,用于对预设人群动力学模型中的每个粒子设置初始期望速度;其中,粒子表示待模拟群体的个体;赋值模块,用于根据待模拟群体的个体差异,对每个粒子赋值随时间变化的生理系数和心理系数,并基于生理系数和心理系数,确定每个粒子的随时间变化的实时期望速度;更新模块,用于根据实时期望速度和每个粒子的实时速度,确定每个粒子的加速度,以采用每个粒子的加速更新预设人群动力学模型中每个粒子的实时速度和实时位置,直到任意粒子的实际位置不在待模拟群体的预设运动区域中。可选地,赋值模块包括:生理系数设置子模块,用于根据待模拟群体中不同个体的生理异质分布情况,对每个粒子的初始期望速度设置生理系数;心理系数设置子模块,用于根据待模拟群体中不同个体针对障碍体选择的响应方式,对每个粒子的初始期望速度设置心理系数;其中,响应方式是合作或竞争;障碍体是指与当前个体距离小于阈值的其他个体或障碍物。可选地,更新模块包括:计算子模块,用于针对任意粒子,根据期望速度变化与其对应的个体适应期望速度变化的特定松弛时间的比值,得到任意粒子的自驱力;期望速度变化是任意粒子的实时期望速度和实际速度的差值;第一确定子模块,用于根据自驱力、第一作用力、第二作用力,确定任意粒子的总体受力;第一作用力表示预设人群动力学模型中不同粒子之间的相互作用力;所述第二作用力表示预设人群动力学模型中障碍物与粒子之前的相互作用力;第二确定子模块,用于根据总体受力,确定任意粒子的加速度。可选地,生理系数设置子模块包括:第一确定单元,用于在当前时刻等于初始时刻时,确定每个粒子的初始生理值,并将每个粒子的初始生理值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人群运动模拟方法,其特征在于,所述方法包括:/n对预设人群动力学模型中的每个粒子设置初始期望速度;其中,所述粒子表示待模拟群体的个体;/n根据所述待模拟群体的个体差异,对每个粒子赋值随时间变化的生理系数和心理系数,并基于所述生理系数和所述心理系数,确定每个粒子的随时间变化的实时期望速度;/n根据所述实时期望速度和每个粒子的实时速度,确定每个粒子的加速度,以采用每个粒子的加速更新所述预设人群动力学模型中每个粒子的实时速度和实时位置,直到任意粒子的实际位置不在所述待模拟群体的预设运动区域中。/n

【技术特征摘要】
1.一种人群运动模拟方法,其特征在于,所述方法包括:
对预设人群动力学模型中的每个粒子设置初始期望速度;其中,所述粒子表示待模拟群体的个体;
根据所述待模拟群体的个体差异,对每个粒子赋值随时间变化的生理系数和心理系数,并基于所述生理系数和所述心理系数,确定每个粒子的随时间变化的实时期望速度;
根据所述实时期望速度和每个粒子的实时速度,确定每个粒子的加速度,以采用每个粒子的加速更新所述预设人群动力学模型中每个粒子的实时速度和实时位置,直到任意粒子的实际位置不在所述待模拟群体的预设运动区域中。


2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述待模拟群体的个体差异,对每个粒子赋值随时间变化的生理系数和心理系数,包括:
根据所述待模拟群体中不同个体的生理异质分布情况,对每个粒子的初始期望速度设置所述生理系数;
根据所述待模拟群体中不同个体针对障碍体选择的响应方式,对每个粒子的初始期望速度设置所述心理系数;其中,所述响应方式是合作或竞争;所述障碍体是指与当前个体距离小于阈值的其他个体或障碍物。


3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述实时期望速度和每个粒子的实时速度,确定每个粒子的加速度,包括:
针对任意粒子,根据期望速度变化与其对应的个体适应所述期望速度变化的特定松弛时间的比值,得到任意粒子的自驱力;所述期望速度变化是任意粒子的实时期望速度和实时速度的差值;
根据所述自驱力、第一作用力、第二作用力,确定任意粒子的总体受力;所述第一作用力表示所述预设人群动力学模型中不同粒子之间的相互作用力;所述第二作用力表示所述预设人群动力学模型中障碍物与粒子之前的相互作用力;
根据所述总体受力,确定任意粒子的加速度。


4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,根据所述待模拟群体中不同个体的生理异质分布情况,对每个粒子的初始期望速度设置所述生理系数,包括:
在当前时刻等于初始时刻时,确定每个粒子的初始生理值,并将每个粒子的初始生理值作为该粒子的生理系数;
在当前时刻不为所述初始时刻时,确定每个粒子对应的波动函数,并根据所述波动函数确定该粒子在运动过程中的生理系数;其中,所述波动函数为在所述初始生理值所对应的波动区间内变化的函数。


5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,在当前时刻等于初始时刻时,确定每个粒子的初始生理值,并将每个粒子的初始生理值作为该粒子的生理系数,包括:
根据影响个体在所述待模拟群体中竞争优势的生理因素,确定所述预设人群动力学模型中多个粒子的生理强度分布;其中,所述生理因素包括:年龄、性别、身高、体重、体型、视力以及肌肉含量;
根据所述生理强度分布,得到每个粒子的初始生理值,将每个粒子的初始生理值作为该粒...

【专利技术属性】
技术研发人员:郑小平武文瀚陈茂银王晓璐李静海易文峰
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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