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一种考虑群体利益的道路通行模拟 算法

阅读：215发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种考虑群体利益的道路通行模拟算法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种考虑群体利益的道路通行模拟算法。该算法不再将道路视为一个节点，而是视为一个有宽度的路段；同时，行人个体在选择道路入口时，也不再作为单纯的个体，而是从群体出发，根据自己在群体中的相对位置，确定道路入口的位置。相比于以道路中点为目标入口、以及以最近距离点为目标入口的算法，本专利所提算法可充分利用通行空间，将人群在道路入口合理分散，有效解决以道路中点为目标入口、以及以最近距离点为目标入口等传统目标选择方法存在的拥堵和人群分布过于集中现象，从而使人群行为的计算机模拟更符合现实。，下面是一种考虑群体利益的道路通行模拟算法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种考虑群体利益的道路通行模拟算法，该方法包括：(1)确定道路入口线段；(2)统计通往该路口的人群及其范围；(3)计算行人在人群中的相对位置，并根据相对位置，计算道路入口上对应的目标点；(4)驱动行人向目标点行进；
其特征是：
(1)使用有宽度的路段而非“中心点”或“最近点”作为道路入口；
(2)使用人群的最大边界作为其范围；
(3)使用个体在人群中的相对位置、而非单纯考虑个体的位置，确定个体进入道路的目标点；
(4)使用通用的人群行为模型(如社会力模型)，驱动行人向目标点行进，当到达目标点一定距离时，即认为到达了目标点。
2.根据权利要求，由模块(1)、(2)、(3)组成了道路入口目标点的计算架构。
3.根据权利要求，模块(4)组成了驱动行人向目标点行进的方法。

说明书全文

一种考虑群体利益的道路通行模拟算法

技术领域

[0001] 本发明专利涉及一种人群行为计算机模拟中的行进目标选取算法，尤其是考虑了群体利益以及道路入口宽度对道路通行的影响。

背景技术

[0002] 目前在使用计算机对人群行为进行模拟时，通常会为行人个体指定一个目标点，然后根据目标点与行人所处的位置，实时修正行人个体的行进方向，以驱动行人向该目标点进发，进而模拟行人在空间中的行进行为。

[0003] 目前常用的入口目标点的选取方法有，(1)道路中点法。即将路口抽象成一个点(通常是中点)，以某半径D为阈值，驱动行人个体以该中点为目标点行进，当个体与路口中点的距离小于D时，则认为行人到达目的地，并可采取下一步行动；(2)最近点法。即选取距离行人最近的路口上的一个点作为目标点，同样以某半径D为阈值，当个体与目标点距离小于D时，认为行人到达目的地。

[0004] 上述两种道路入口目标点选取方法存在以下问题：这两种算法都是从行人个体出发的目标选择策略，在行人较少的时候，其模拟效果比较合理；但一旦行人较多，且所有的行人个体都以向目标点聚集，将导致人群在该目标点形成严重的拥堵，从而使模拟的人群现象与现实不相符合。

[0005] 事实上，在微观情景下，任何一个路口/路段都是有宽度的，行人可以通过路口的任何一个位置；同时，行人在选择路口入口点的时候，往往不仅考虑自己所处的位置，还需要考虑自己周边的人的位置对自己选择入口点的影响，换言之，应该从群体的尺度合理的确定某一个有宽度的路口的入口点。因此，本专利提出一种考虑群体相对位置和道路宽度的路口通行目标点选取算法。

发明内容

[0006] 本专利不再将道路视为一个节点，而是视为一个有宽度的路段；同时，行人个体在选择道路入口时，也不再作为单纯的个体，而是从群体出发，根据自己在群体中的相对位置，确定道路入口的位置。相比于以道路中点为目标入口、以及以最近距离点为目标入口的算法，本专利所提算法可充分利用通行空间，将人群在道路入口合理分散，有效解决以道路中点为目标入口、以及以最近距离点为目标入口等传统目标选择方法存在的拥堵和人群分布过于集中现象，从而使人群行为的计算机模拟更符合现实。

[0007] 本发明专利通过以下技术方案予以实现。

[0008] (1)选定某一路口，统计通往该路口的人群及其范围；

[0009] (2)对于人群中的任一行人，确定其在人群中的相对位置；

[0010] (3)根据该相对位置，计算道路入口上对应的目标点；

[0011] (4)重复(2)(3)，计算所有行人在道路入口上的目标点；

[0012] (5)驱动行人向自己的目标点行进，当智能体到达目标点一定距离时，即认为到达了目标。附图说明

[0013] 图1为“一种考虑群体利益的道路通行模拟算法”的算法原理；

具体实施方式

[0014] 本专利“一种考虑群体利益的道路通行模拟算法”的实施部分包括道路入口线段构建、通往该入口的人群统计及范围计算、个体入口目标点计算、目标点到达判定4个部分组成。

[0015] 1.道路入口线段构建

[0016] 设路口的入口线段为T，起点为Start，终点为End；

[0017] 2.通往该入口的人群统计及范围计算

[0018] 设通向路段入口T的行人集合为C，C的范围为Rect(Xmin,Xmax,Ymin, Ymax)；

[0019] 3.个体目标点计算

[0020] (1)对于C中的任一行人P，生成一条平行于T且穿过P的直线L，求取L与矩形Rect的交点；

[0021] (2)当L与矩形Rect有两个交点时，设起点为SI，终点为EI。计算P 在线段SI-EI上的位置比例为R(rx,ry)，设以终点EI为目标点，R 可计算为下式：

[0022]

[0023] 取T上以R(rx,ry)为比例的对应坐标点P’(x,y)作为入口点，可计算为：

[0024]

[0025] (3)当L与矩形Rect只有一个交点时，则取P到T的最近距离点作为入口点P’。设P在T上的垂足为F，当P在T上的垂足在线段T 内时，取垂足作为最近距离点；否则，取距离P最近的端点作为最近距离点。可表述为下式：

[0026]

[0027] 4.个体行进及目标点到达计算

[0028] 使用社会力模型或其他行为模型，驱动行人个体向目标点行进，当行人当前的位置与目标点之间的距离d小于某阈值D时，即认为已经到达目标点。

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