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基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法

阅读:537发布:2021-03-02

专利汇可以提供基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法,该方法在Agent理论 基础 上,通过 决策树 来描述客车事故时可能选择的逃生方案。本发明利用人员的性别、年龄等个体属性建立人员属性模型,根据输入的不同参数匹配由于个体差异而产生的各种决策类型。在传统的AHP计算方法基础上,结合粗糙集理论,通过输入的个体属性构造不同的判断矩阵,赋予准则层元素不同的权重,将决策过程细化为潜意识决策和实际行为决策两个部分,更贴近真实环境下人员的思考过程,在一定程度上弥补了层次分析法由于定性成分较多使其结果只适合部分决策者的不足。,下面是基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法专利的具体信息内容。

1.基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:建立网格模拟客车内部环境,将座椅、车及安全装置都抽象为1×1的正方形方,网格线为车内过道,由这些方块组成整个车厢内部结构,以最后一排座椅作为整个网格的第一排,以最左侧靠窗一排座椅作为整个网格的第一列,并将第x排第y列的坐标设为x、y,车厢内的当前位置与目标位置两点x1、y1与x2、y2之间的距离表示为(|x1-x2|-1)+(|y1-y2|);
步骤二:设置人员属性模型,通过对话框和配置文件实现对客车上所有乘员的事故前
个体属性Before={age,gender,character};
其中,age表示个体的年龄,gender表示个体的性别,character表示个体的气质类型,气质类型由心理学学科划分为:抑郁型、胆汁型、粘液质和多血型;
步骤三:通过步骤二输入被模拟人员的各项属性,计算判断人员潜意识决策类型,根据实际经验将逃生过程中可能出现的几种决策类型进行定义划分,使用if-then的语句对人员潜意识的决策行为进行模拟,将潜意识的决策行为划分为领导型AL,跟随型AF,原地等待型Aw,和紧张型As四种,对于模拟人数较多的情况,采用依据粗糙集理论的约减决策算法
步骤四:通过步骤三得到的人员潜意识决策类型,计算判断人员逃生思维方式,根据
AHP层次分析法,结合实际经验构造判断矩阵,通过逐步计算对人员在逃生过程中的思维方式进行模拟;
步骤五:使用决策树对步骤四中人员的逃生行为进行描述,确定具体的决策属性,由逃生方案构建决策树行为决策规则,建立决策规则库。
2.根据权利要求1所述的基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法,其特征
在于,步骤三的具体实现方法如下:利用粗糙集理论通过决策表获取决策规则,条件属性集C={c1,c2,c3},决策属性集D={d},其中c1:年龄,c2:性别,c3:气质;对条件属性c1,c2,c3的内部元素进行分类编号,年龄c1根据国际通用分组标准,将0-14岁定义为少年组,15-64岁定义为壮年组,65岁以上定义为老年组,分别将三组人员编号为:1,2,3;性别c2:女编号为
0,男编号为1;气质c3:多血型编号为1,粘液质编号为2,胆汁型编号为3,抑郁型编号为4;当模拟人员数量较少时,其潜意识决策描述如表1所示:
模拟人员数量较多时,运用粗糙集对论域进行划分:
U/C={X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X24}
其中,X1={n1},X2={n2},X3={n3},X4={n4},X5={n5},X6={n6},X7={n7},X8={n8},X9={n9},X10={n10},X11={n11},X12={n12},X13={n13},X14={n14},X15={n15},X16={n16},X17={n17},X18={n18},X19={n19},X20={n20},X21={n21},X22={n22},X23={n23},X24={n24}U/D={Y1,Y2,Y3,Y4}
Y1={n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7,n8,n17,n18,n19,n20,n21,n22,n23,n24},Y2={n9,n11,n12,n15,n16},Y3={n10,n14},Y4={n13}
Y1的下近似apr(Y1)={n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7,n8,n17,n18,n19,n20,n21,n22,n23,n24}Y1的上近似
Y2的下近似apr(Y2)={n9,n11,n12,n15,n16}
Y2的上近似
Y3的下近似apr(Y3)={n10,n14}
Y3的上近似
Y4下近似apr(Y4)={n13}
Y4的上近似
求得
应用快速约简法求得一个最小约减为{c1,c3},支持数为相应规则所匹配人数,由此生成的决策规则如表2所示:
3.根据权利要求2所述的基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法,其特征
在于,步骤四的具体实现方法如下:
401)建立层次结构模型
以潜意识决策层为基础,结合事故后车厢具体环境及个体状况对决策方案进行进一步
判断和调整;在本层决策系统中,将影响决策的主要因素确定为B’1相关经验、B’2健康状况和B’3人员位置,建立层次结构模型,其中,相关经验包括人员对逃生自救常识的了解情况,健康状况包括事故发生后人员的受伤情况;
402)构造判断矩阵
两两比较准则层B’中的因素对目标层A’的影响程度,分类建立准则层与目标层的对比矩阵;引入个体在事故发生后的心理压,用系数KS进行描述,将KS定义为[1,5]区间内的任意数字,并随时间成正比例变化,时间越长人员心理压力越大,车内人员的反应受心理压力因素影响程度越大,准则层B’中的因素对目标层A’的影响程度就越小,为了描述这种影响,在对比矩阵A’L,A’F,A’S上分别乘以
确定B’1,B’2,B’3对目标层不同的权向量:
403)层次单排序及一致性检验
因为以领导型人员为例,所以由矩阵A’L求得最大特征根,权向量分别为:
λ得3.0385,ω得(0.3715,0.9161,0,1506)T
一致性指标为:
由n=3查平均随机一致性指标值表,得R.I.=0.58;
因一致性比率 一致性检测通过;类似地,对每个对比矩阵
计算权向量,并计算层次总排序,同时做一致性检验;
404)层次总排序及一致性检验
方案P1对目标的组合权重应为相应权向量的两两乘积之和:
同理,求出方案P2、P3对目标的组合权重ω2和ω3:
最后进行组合一致性检验,以确定组合权向量是否可以作为最终的决策依据,方案层
的组合一致性指标为:
因此第三层通过组合一致性检验,方案层对目标的组合权重向量为:
W=(1.6743,1.5531,0.5701,0.8832)T,因此对于事故中没有受伤的领导型AL,P’1为首选的决策方案;根据以上方法得出跟随型AF和紧张型AS人员的逃生思维方式。
4.根据权利要求3所述的基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法,其特征
在于,步骤五的具体实现方法如下:采用决策树模型,将其具体逃生行为决策进行描述,确定决策树的测试属性:
决策属性
501)决策方案P’1决策规则库如下:
1)if T1=1 then D2;
2)if T1=0 and T3=1 and T5=1 then D1;
3)if T1=0 and T3=1 and T5=0 then D4;
4)if T1=0 and T3=2 and T4=dmin and T5=1 then D1;
5)if T1=0 and T3=2 and dmin6)if T1=0 and T3=2 and T4=dmax then D4;
根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型;
502)决策方案P’2决策规则库如下:
1)if T1=1 then D2;
2)if T1=0 and T2=1 then D2;
3)if T1=0 and T2=0 and T3=0 then D5;
4)if T1=0 and T2=0 and T3=1 and T5=1 then D1;
5)if T1=0 and T2=0 and T3=1 and T5=0 then D5;
6)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmin and T5=1 then D1;
7)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmin and T5=0 then D5;
8)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and dmin9)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmax then D5;
根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型;
503)决策方案P’3决策规则库如下:
1)if T1=1 then D3;
2)if T1=0 and T2=1 then D3;
3)if T1=0 and T2=0 and T3=0 then D4;
4)if T1=0 and T2=0 andT3=1 and T5=1 then D3;
5)if T1=0 and T2=0 and T3=1 and T5=0 then D4;
6)if T1=0 andT2=0 andT3=2 and T4=dmin and T5=1 then D1;
7)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmin and T5=0 then D4;
8)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and dmin9)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmax then D4;
根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型;
504)决策方案P’4决策规则库如下:
1)if T1=1 then D1,D2;
2)if T1=0 and T2=1 then D2;
3)if T1=0 and T2=0 then D5;
根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型。

说明书全文

基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法

技术领域

[0001] 本发明属于人群行为决策模拟技术领域,具体涉及一种基于Agent的大客车事故人员逃 生行为决策模拟方法。

背景技术

[0002] 大型客车承载人员数量大,单次行驶路程较远,司机驾驶时间较长,并且由于其封闭式 的结构,对于事故发生后的人员疏散起到了一定的阻碍作用,一旦涉及大客车发生交通事故, 往往会造成较大的经济财产损失和严重的人员伤亡。人员对客车安全应急装置不了解,不能 够正确及时打开安全出口和逃生通道等原因造成了悲剧的发生。随着计算机仿真技术的发展, 利用模拟技术完成在某一特定虚拟环境下的人群行为建模越来越成为了研究的重点。
[0003] 目前,多采用计算机建模理论和技术对应急条件下的人员疏散问题进行研究。如基于几 何模型建立的人员疏散仿真模型及最优路径选择,通过碰撞检测位置调整的算法,模拟疏散 中个体人员的速度变化和移动方向选择。通过设置分级目标和条件决策规则,模拟疏散过程中 的人员路径选择,疏散过程中的群体效应得以体现。
[0004] 如基于Agent的地人员疏散模型仿真研究,在Multi-Agent系统下,构建疏散模型仿 真框架,并给出模型的数学描述,采用元胞自动机理论对疏散环境进行网格划分和空间几何 建模,将每个疏散人员看成一个独立的Agent,每个Agent通过自身属性和外界环境信息控 制自身,从而在地铁环境中运动。
[0005] 在此背景下,如果能够依据Agent建模理论,建立具有感知、决策、行动模的虚拟乘 客模型,抽象出车厢内部环境,就能模拟在大客车事故时,车上乘客的不同反应及逃生决策 情况。选取适应于Multi-Agent系统的仿真平台进行仿真,所得到的结果可以为真实事故中的 人员疏散提供理论指导和依据,另外对大客车应急安全系统的研发也具有重要意义。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提供了一种基于Agent的大客车事故人员 逃生行为决策模拟方法。
[0007] 本发明采用如下技术方案来实现的:
[0008] 基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法,包括以下步骤:
[0009] 步骤一:建立网格模拟客车内部环境,将座椅、车及安全装置都抽象为1×1的正方形 方块,网格线为车内过道,由这些方块组成整个车厢内部结构,以最后一排座椅作为整个网 格的第一排,以最左侧靠窗一排座椅作为整个网格的第一列,并将第x排第y列的坐标设为 x、y,车厢内的当前位置与目标位置两点x1、y1与x2、y2之间的距离表示为(|x1-x2|-1)+(|y1-y2|);
[0010] 步骤二:设置人员属性模型,通过对话框和配置文件实现对客车上所有乘员的事故前个 体属性Before={age,gender,character};
[0011] 其中,age表示个体的年龄,gender表示个体的性别,character表示个体的气质类型,气 质类型由心理学学科划分为:抑郁型、胆汁型、粘液质和多血型;
[0012] 步骤三:通过步骤二输入被模拟人员的各项属性,计算判断人员潜意识决策类型,根据 实际经验将逃生过程中可能出现的几种决策类型进行定义划分,使用if-then的语句对人员潜 意识的决策行为进行模拟,将潜意识的决策行为划分为领导型AL,跟随型AF,原地等待型Aw, 和紧张型As四种,对于模拟人数较多的情况,采用依据粗糙集理论的约减决策算法;
[0013] 步骤四:通过步骤三得到的人员潜意识决策类型,计算判断人员逃生思维方式,根据AHP 层次分析法,结合实际经验构造判断矩阵,通过逐步计算对人员在逃生过程中的思维方式进 行模拟;
[0014] 步骤五:使用决策树对步骤四中人员的逃生行为进行描述,确定具体的决策属性,由逃 生方案构建决策树行为决策规则,建立决策规则库。
[0015] 本发明进一步的改进在于,步骤三的具体实现方法如下:利用粗糙集理论通过决策表获 取决策规则,条件属性集C={c1,c2,c3},决策属性集D={d},其中c1:年龄,c2:性别,c3:气 质;对条件属性c1,c2,c3的内部元素进行分类编号,年龄c1根据国际通用分组标准,将0-14 岁定义为少年组,15-64岁定义为壮年组,65岁以上定义为老年组,分别将三组人员编号为: 1,2,3;性别c2:女编号为0,男编号为1;气质c3:多血型编号为1,粘液质编号为2,胆汁 型编号为3,抑郁型编号为4;当模拟人员数量较少时,其潜意识决策描述如表1所示:
[0016]
[0017] 模拟人员数量较多时,运用粗糙集对论域进行划分:
[0018] U/C={X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X 24}
[0019] 其中,X1={n1},X2={n2},X3={n3},X4={n4},X5={n5},X6={n6},X7={n7},X8={n8}, X9={n9},X10={n10},X11={n11},X12={n12},X13={n13},X14={n14},X15={n15},X16={n16}, X17={n17},X18={n18},X19={n19},X20={n20},X21={n21},X22={n22},X23={n23},X24={n24}
[0020] U/D={Y1,Y2,Y3,Y4}
[0021] Y1={n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7,n8,n17,n18,n19,n20,n21,n22,n23,n24},Y2={n9,n11,n12,n15,n16},Y3={n10,n14}, Y4={n13}
[0022] Y1的下近似apr(Y1)={n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7,n8,n17,n18,n19,n20,n21,n22,n23,n24}[0023] Y1的上近似
[0024] Y2的下近似apr(Y2)={n9,n11,n12,n15,n16}
[0025] Y2的上近似
[0026] Y3的下近似apr(Y3)={n10,n14}
[0027] Y3的上近似
[0028] Y4下近似apr(Y4)={n13}
[0029] Y4的上近似
[0030] 求得
[0031] 应用快速约简法求得一个最小约减为{c1,c3},支持数为相应规则所匹配人数,由此生成 的决策规则如表2所示:
[0032]
[0033]
[0034] 本发明进一步的改进在于,步骤四的具体实现方法如下:
[0035] 401)建立层次结构模型
[0036] 以潜意识决策层为基础,结合事故后车厢具体环境及个体状况对决策方案进行进一步判 断和调整;在本层决策系统中,将影响决策的主要因素确定为B’1相关经验、B’2健康状况和 B’3人员位置,建立层次结构模型,其中,相关经验包括人员对逃生自救常识的了解情况,健 康状况包括事故发生后人员的受伤情况;
[0037] 402)构造判断矩阵
[0038] 两两比较准则层B’中的因素对目标层A’的影响程度,分类建立准则层与目标层的对比矩 阵;引入个体在事故发生后的心理压,用系数KS进行描述,将KS定义为[1,5]区间内的任 意数字,并随时间成正比例变化,时间越长人员心理压力越大,车内人员的反应受心理压力 因素影响程度越大,准则层B’中的因素对目标层A’的影响程度就越小,为了描述这种影响, 在对比矩阵A’L,A’F,A’S上分别乘以
[0039]
[0040]
[0041]
[0042] 确定B’1,B’2,B’3对目标层不同的权向量:
[0043]
[0044]
[0045]
[0046] 403)层次单排序及一致性检验
[0047] 因为以领导型人员为例,所以由矩阵A’L求得最大特征根,权向量分别为:
[0048] λ得3.0385,ω得(0.3715,0.9161,0,1506)T
[0049] 一致性指标为:
[0050]
[0051] 由n=3查平均随机一致性指标值表,得R.I.=0.58;
[0052] 因一致性比率 一致性检测通过;类似地,对每个对比矩阵 计算权向量,并计算层次总排序,同时做一致性检验;
[0053] 404)层次总排序及一致性检验
[0054] 方案P1对目标的组合权重应为相应权向量的两两乘积之和:
[0055]
[0056]
[0057] 同理,求出方案P2、P3对目标的组合权重ω2和ω3:
[0058]
[0059]
[0060]
[0061] 最后进行组合一致性检验,以确定组合权向量是否可以作为最终的决策依据,方案层的 组合一致性指标为:
[0062]
[0063] 因此第三层通过组合一致性检验,方案层对目标的组合权重向量为:
[0064] W=(1.6743,1.5531,0.5701,0.8832)T,因此对于事故中没有受伤的领导型AL,P’1为首选的决策方案;根据以上方法得出跟随型AF和紧张型AS人员的逃生思维方式。
[0065] 本发明进一步的改进在于,步骤五的具体实现方法如下:采用决策树模型,将其具体逃 生行为决策进行描述,确定决策树的测试属性:
[0066]
[0067] 决策属性
[0068]属性 属性描述
D1 设为目标
D2 排队逃生
D3 竞争逃生
D4 继续探索逃生出口
D5 等待领导者出现
[0069] 501)决策方案P’1决策规则库如下:
[0070] 1)if T1=1 then D2;
[0071] 2)if T1=0 and T3=1 and T5=1 then D1;
[0072] 3)if T1=0 and T3=1 and T5=0 then D4;
[0073] 4)if T1=0 and T3=2 and T4=dmin and T5=1 then D1;
[0074] 5)if T1=0 and T3=2 and dmin
[0075] 6)if T1=0 and T3=2 and T4=dmax then D4;
[0076] 根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型;
[0077] 502)决策方案P’2决策规则库如下:
[0078] 1)if T1=1 then D2;
[0079] 2)if T1=0 and T2=1 then D2;
[0080] 3)if T1=0 and T2=0 and T3=0 then D5;
[0081] 4)if T1=0 and T2=0 and T3=1 and T5=1 then D1;
[0082] 5)if T1=0 and T2=0 and T3=1 and T5=0 then D5;
[0083] 6)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmin and T5=1 then D1;
[0084] 7)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmin and T5=0 then D5;
[0085] 8)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and dmin
[0086] 9)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmax then D5;
[0087] 根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型;
[0088] 503)决策方案P’3决策规则库如下:
[0089] 1)if T1=1 then D3;
[0090] 2)if T1=0 and T2=1 then D3;
[0091] 3)if T1=0 and T2=0 and T3=0 then D4;
[0092] 4)if T1=0 and T2=0 andT3=1 and T5=1 then D3;
[0093] 5)if T1=0 and T2=0 and T3=1 and T5=0 then D4;
[0094] 6)if T1=0 andT2=0 andT3=2 and T4=dmin and T5=1 then D1;
[0095] 7)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmin and T5=0 then D4;
[0096] 8)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and dmin
[0097] 9)if T1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmax then D4;
[0098] 根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型;
[0099] 504)决策方案P’4决策规则库如下:
[0100] 1)if T1=1 then D1,D2;
[0101] 2)if T1=0 and T2=1 then D2;
[0102] 3)if T1=0 and T2=0 then D5;
[0103] 根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型。
[0104] 本发明具有如下有益的技术效果:
[0105] 本发明提供的基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法,基于元胞自动机理 论的建模方法,在建模时将客车内部构造为网格化的空间,一方面描述出客车的封闭式环境, 另一方面描述由于事故发生后客车内部环境发生的复杂变化,使这个空间能够准确描述客车 内部车门、安全顶窗、安全锤的位置,以及事故发生后客车的受损部位,各个安全装置的使 用性。忽略量纲的条件下,设定客车内部空间为1×1的方格,网格线为车内过道,由这些方 块组成整个车厢内部结构,以最后一排座椅作为整个网格的第一排,以最左侧靠窗一排座椅 作为整个网格的第一列,并将第x排第y列的坐标设为(x,y),车厢内的当前位置与目标位 置两点(x1,y1)与(x2,y2)之间的距离表示为(|x1-x2|-1)+(|y1-y2|).[0106] 进一步,将车内乘员假设为智能Agent,通过所制定的决策规则能对仿真动态环境进行 反应,模拟人员在客车发生事故后的逃生决策判断,通过对话框和配置文件输入本次仿真乘 员的人员属性,被模拟人员的各项属性,计算判断人员潜意识决策类型。根据实际经验将逃 生过程中可能出现的几种决策类型进行定义划分,使用if-then的语句对人员潜意识的决策行 为进行模拟,即遭遇突发情况时,人员的第一反应。将潜意识的决策行为划分为领导型AL, 跟随型AF,原地等待型Aw,和紧张型As四种,对于模拟人数较多的情况,采用依据粗糙集理 论的约减决策算法,以节省决策计算时间。
[0107] 进一步,对人员的逃生决策行为进行模拟,通过已得到的人员潜意识决策类型,计算判 断人员逃生思维方式,根据AHP层次分析法,结合实际经验构造判断矩阵,通过逐步计算对 人员在逃生过程中的思维方式进行仿真,研究不同知识库体系的Agent在面临突发的客车事 故时,结合事故后的现场环境进行具体决策行为选择的思维过程。附图说明
[0108] 图1是中通LCK6120H5型号客车内部布置图。
[0109] 图2是模拟客车内部网格图。
[0110] 图3是本发明的Agent结构示意图。
[0111] 图4是本发明的决策的层次结构模型。
[0112] 图5是大客车事故后人员的行为决策方案P’1。
[0113] 图6是大客车事故后人员的行为决策方案P’2。
[0114] 图7是大客车事故后人员的行为决策方案P’3。
[0115] 图8大客车事故后人员的行为决策方案P’4。
[0116] 图9是决策方案P’1的决策树模型。
[0117] 图10是决策方案P’2的决策树模型。
[0118] 图11是决策方案P’3的决策树模型。
[0119] 图12是决策方案P’4的决策树模型。

具体实施方式

[0120] 以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
[0121] 本发明提供的一种基于Agent的大客车事故人员逃生行为决策模拟方法,重点模拟在事 故逃生过程中人员的决策机理,再现并解释真实的逃生情形,包括以下步骤:
[0122] 步骤一:建立网格模拟客车内部环境,将座椅、车门及安全装置都抽象为1×1的正方形 方块,网格线为车内过道,由这些方块组成整个车厢内部结构。现将中通LCK6120H5型号 客车(图1)抽象为5×12的网格(图2),以最后一排座椅作为整个网格的第一排,以最左 侧靠窗一排座椅作为整个网格的第一列,并将第x排第y列的坐标设为(x,y),根据其车内结 构在相应网格位置布置车门(15,5)、安全门(7,5)、安全锤(5,1)以及安全顶窗(3,3)和(13,3). 由于在车厢内座椅会成为人员行进的阻碍,人员实际的行进路线一定是直线,以纵向座椅间 的通道和车辆纵向行走通道为路径,故将当前位置与目标位置两点(x1,y1)与(x2,y2)之间的 距离表示为(|x1-x2|-1)+(|y1-y2|),如人员坐标为(3,2),则其与安全门之间的距离为 (|3-7|-1)+(|2-5|)=6.
[0123] 步骤二:基于Agent理论,将车内乘员抽象为智能Agent并且能对事故后的仿真客车环 境做出反应,建立整体的Agent仿真结构模型(如图3所示)。设置人员属性模型,通过对话 框和配置文件输入客车上所有乘员的事故前个体属性Before={age,gender,character}。
[0124] 根据对人员应对突发事件的第一反映研究发现,男性乘客的心理素质和应对能力要比女 性高,老人和儿童在突发事件发生后的应变能力较弱,这些因素影响了人员的初步判断,即 遭遇突发情况时的潜意识决策。然而在事故发生后,由于环境的改变(如事故发生后车厢可 能侧翻)以及个体本身属性的改变(如事故发生后人员可能受伤)将进一步影响人员的决策 判断,即结合实际情况的行为决策。将车厢内每一位人员定义为一个Agent模型,并且每个 Agent个体都有不同的属性,这些属性决定了人员最终将选择哪种逃生决策。
[0125] 事故前个体属性Before={age,gender,character}
[0126] 其中age表示个体的年龄,gender表示个体的性别,character表示个体的气质类型,气 质类型由心理学学科划分为:抑郁型(弱型)、胆汁型(不可抑制型)、粘液质(安静型)、多 血型(活泼型)。
[0127] 步骤三:计算判断人员潜意识决策类型,根据实际经验将逃生过程中可能出现的几种决 策类型进行定义划分,本发明使用if-then的语句对人员潜意识的决策行为进行模拟,本子系 统将潜意识的决策行为划分为领导型AL,跟随型AF,原地等待型Aw,和紧张型As四种。
[0128] 1.潜意识决策的四种类型:
[0129] (1)领导型AL:事故发生时,主动对逃生出口进行探索,随着逃生时间的增加,心理 压力上升较缓慢;
[0130] (2)跟随型AF:事故发生时,被动跟随他人逃生,随着逃生时间的增加,心理压力上 升较迅速;
[0131] (3)原地等待型Aw:由于自身身体素质或者心理压力原因,在事故发生后无法主动自 发逃出车厢;
[0132] (4)紧张型As:随着被困时间的增加,由于人员心理压力较大,在发现出口时采取与 他人激烈竞争的形式逃出。
[0133] 2.潜意识决策算法
[0134] 利用粗糙集理论通过决策表获取决策规则,即人员潜意识层的逃生决策,其结构如图4 所示。车厢内部人员属性的知识表示系统如表所示,表中的条件属性集C={c1,c2,c3},决策属 性集D={d},其中c1:年龄,c2:性别,c3:气质。对条件属性c1,c2,c3的内部元素进行分类编 号,年龄c1根据国际通用分组标准,将0-14岁定义为少年组,15-64岁定义为壮年组,65岁 以上定义为老年组,分别将三组人员编号为:1,2,3;性别c2:女编号为0,男编号为1;气质 c3:多血型(活泼型)编号为1,粘液质(安静型)编号为2,胆汁型(不可抑制型)编号为 3,抑郁型(弱型)编号为4.由条件属性得到决策属性的算法描述即:ifc then d.如车厢内的多 血型未受伤男性壮年乘客的潜意识决策描述为:ifc1=1 andc2=1 and c3=1 then d=AL.当模拟人 员数量较少时,其潜意识决策描述如下表1所示:
[0135]
[0136] 表1潜意识决策表
[0137] 当需要模拟的成员人数较多时,可以对决策描述语句进行约减计算,如车上具有24名不 同属性的乘客为例:
[0138] 1)运用粗糙集对论域进行划分,可得如下等价类
[0139] U/C={X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8,X9,X10,X11,X12,X13,X14,X15,X16,X17,X18,X19,X20,X21,X22,X23,X 24}
[0140] 其中,X1={n1},X2={n2},X3={n3},X4={n4},X5={n5},X6={n6},X7={n7},X8={n8}, X9={n9},X10={n10},X11={n11},X12={n12},X13={n13},X14={n14},X15={n15},X16={n16}, X17={n17},X18={n18},X19={n19},X20={n20},X21={n21},X22={n22},X23={n23},X24={n24}
[0141] U/D={Y1,Y2,Y3,Y4}
[0142] Y1={n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7,n8,n17,n18,n19,n20,n21,n22,n23,n24},Y2={n9,n11,n12,n15,n16},Y3={n10,n14}, Y4={n13}
[0143] 2)Y1的下近似apr(Y1)={n1,n2,n3,n4,n5,n6,n7,n8,n17,n18,n19,n20,n21,n22,n23,n24}[0144] 3)Y1的上近似
[0145] 4)Y2的下近似apr(Y2)={n9,n11,n12,n15,n16}
[0146] 5)Y2的上近似
[0147] 6)Y3的下近似apr(Y3)={n10,n14}
[0148] 7)Y3的上近似
[0149] 8)Y4下近似apr(Y4)={n13}
[0150] 9)Y4的上近似
[0151] 求得
[0152] 10)应用快速约简法求得一个最小约减为{c1,c3},支持数为相应规则所匹配人数,由此 生成的决策规则如下表2所示。
[0153]
[0154]
[0155] 表2约减后的潜意识决策表
[0156] 步骤四:利用AHP层次分析法对行为决策过程进行计算,其结构如图4所示。如经过步 骤三后,人员潜意识决策均为领导型AL,其事故后具体逃生思维方式模拟通过如下计算实现:
[0157] 1.建立层次结构模型
[0158] 以潜意识决策层为基础,结合事故后车厢具体环境及个体状况对决策方案进行进一步判 断和调整。在本层决策系统中,将影响决策的主要因素确定为B’1相关经验(人员对逃生自救 常识的了解情况)、B’2健康状况(事故发生后人员的受伤情况)、B’3人员位置,建立如图7 所示的层次结构模型。
[0159] 2.构造判断矩阵
[0160] 两两比较准则层B’中的因素对目标层A’的影响程度,分类建立准则层与目标层的对比矩 阵。对领导型AL,跟随型AF,紧张型AS三种人员建立的对比矩阵如下所示(原地等待型 Aw人员不存在决策判断过程)。引入个体在事故发生后的心理压力,用系数KS进行描述,将 KS定义为[1,5]区间内的任意数字,并随时间成正比例变化,时间越长人员心理压力越大,车 内人员的反应受心理压力因素影响程度越大,准则层B’中的因素对目标层A’的影响程度就越 小,为了描述这种影响,在对比矩阵A’L,A’F,A’S上分别乘以上 (为方便计算此时选取KS=1)
[0161]标度aij 定义
1 因素i与j同等重要
3 因素i比j稍重要
5 因素i比j较重要
7 因素i比j非常重要
9 因素i比j绝对重要
2,4,6,8 因素i与j的重要性的比较值介于上述两个等级之间
[0162] 表3成对比较标度含义表
[0163]
[0164]
[0165]
[0166] 确定B’1,B’2,B’3对目标层不同的权向量,对于领导型人员来说事故后的身体状况对其 决策选择的影响程度最大,例如领导型人员由于事故后受伤,可能会选择跟随型人员的决策 方案;就跟随型人格和紧张型人格而言,对他们决策影响较大的因素是其对逃生策略的熟悉 程度以及其在车厢所处的位置。
[0167]
[0168]
[0169]
[0170] 3.层次单排序及一致性检验
[0171] 因为以领导型人员为例,所以由矩阵A’L求得最大特征根,权向量分别为:
[0172] λ得3.0385,ω得(0.3715,0.9161,0,1506)T
[0173] 一致性指标为:
[0174]
[0175] 由n=3查平均随机一致性指标值表,得R.I.=0.58
[0176] 因一致性比率 一致性检测通过
[0177] 类似地,对每个对比矩阵计算权向量,并计算层次总排序,同时做一致性检验,如表4 所示
[0178]
[0179] 由表中的C.R.n值均小于0.1可以得出Bk均通过一致性检验。
[0180] 4.层次总排序及一致性检验
[0181] 方案P1对目标的组合权重应为相应权向量的两两乘积之和,
[0182]
[0183] 同理,求出方案P2、P3对目标的组合权重ω2和ω3
[0184]
[0185]
[0186]
[0187]
[0188] 最后进行组合一致性检验,以确定组合权向量是否可以作为最终的决策依据,方案层的 组合一致性指标为:
[0189]
[0190] 因此第三层通过组合一致性检验,方案层对目标的组合权重向量为:
[0191] W=(1.6743,1.5531,0.5701,0.8832)T,因此对于事故中没有受伤的领导型AL,P’1为首选 的决策方案,如图5所示。根据以上方法可以得出跟随型AF和紧张型AS人员的逃生思维方 式,如图6、图7和图8所示。
[0192] 步骤五:采用决策树模型,将其具体逃生行为决策进行描述。
[0193] 1.确定决策树的测试属性和决策属性
[0194] 人员在进行两次决策后,决定其具体逃生行为方案的因素主要受实际环境的影响:是否 有可见出口、是否出现领导者、是否有逃生装置(安全门、逃生窗、安全锤)、逃生装置与人 员的距离、所选择逃生装置功能是否正常。通过模拟的事故场景将这些因素进行赋值作为人 员逃生行为模拟的测试属性,如表所示:
[0195]
[0196]
[0197] 根据前文研究,确定具体的决策属性如表所示:
[0198]属性 属性描述
D1 设为目标
D2 排队逃生
D3 竞争逃生
D4 继续探索逃生出口
D5 等待领导者出现
[0199] 2.构建决策树行为决策规则
[0200] (1)决策方案P’1决策规则库如下:
[0201] 1)ifT1=1 then D2;
[0202] 2)ifT1=0 and T3=1 and T5=1 then D1;
[0203] 3)ifT1=0 and T3=1 andT5=0 then D4;
[0204] 4)ifT1=0 and T3=2 and T4=dminand T5=1 then D1;
[0205] 5)ifT1=0 and T3=2 and dmin
[0206] 6)ifT1=0 andT3=2 and T4=dmax then D4;
[0207] 根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型,如图9所示。
[0208] (2)决策方案P’2决策规则库如下:
[0209] 1)ifT1=1 then D2;
[0210] 2)ifT1=0 andT2=1 then D2;
[0211] 3)ifT1=0 and T2=0 and T3=0 then D5;
[0212] 4)ifT1=0 and T2=0 and T3=1 and T5=1 then D1;
[0213] 5)ifT1=0 and T2=0 and T3=1 and T5=0 then D5;
[0214] 6)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dminand T5=1 then D1;
[0215] 7)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dminand T5=0 then D5;
[0216] 8)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and dmin
[0217] 9)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmax then D5;
[0218] 根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型,如图10所示。
[0219] (3)决策方案P’3决策规则库如下:
[0220] 1)ifT1=1 then D3;
[0221] 2)ifT1=0 and T2=1 then D3;
[0222] 3)ifT1=0 and T2=0 and T3=0 then D4;
[0223] 4)ifT1=0 and T2=0 andT3=1 and T5=1 then D3;
[0224] 5)ifT1=0 andT2=0 and T3=1 and T5=0 then D4;
[0225] 6)ifT1=0 andT2=0 andT3=2 and T4=dminand T5=1 then D1;
[0226] 7)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dminand T5=0 then D4;
[0227] 8)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and dmin
[0228] 9)ifT1=0 and T2=0 and T3=2 and T4=dmax then D4;
[0229] 根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型,如图11所示。
[0230] (4)决策方案P’4决策规则库如下:
[0231] 1)ifT1=1 then D1,D2;
[0232] 2)ifT1=0 and T2=1 then D2;
[0233] 3)ifT1=0 and T2=0 then D5;
[0234] 根据行为决策规则库建立决策树形式的人员逃生行为决策模型,如图12所示。
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