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原文传递车站环境下旅客行为仿真平台的开发与应用

论文题名：	车站环境下旅客行为仿真平台的开发与应用
关键词：	人群仿真;路径规划;避碰算法;三维图形;实时绘制;仿真平台;地铁车站
摘要：	在人群聚集的场所，若没有预先作好疏散方案，一旦有安全事故或突发紧急事件发生，人群就容易产生混乱、拥挤，引起巨大的人员伤亡。因此，对人群的行为与疏散的研究具有极大的现实意义和实用价值。但是用真人来进行相关的实验研究几乎不可能。人的行为受外界和心理诸多因素的影响，不可能把人置于真正事故现象的混乱之中。因此，用计算机来模拟人群行为的技术——虚拟人群仿真成为国际上安全研究的一个重要手段。国内外对人群疏散的仿真研究工作大部分都是基于二维平面，将虚拟现实技术用于人群仿真的研究还较少，尤其是在交通运输领域。在进行三维人群仿真时，除了二维通常面临的人群规律、路径规划、碰撞检测以及绕障算法而外，还面临着人的动画实现、动作的连贯性、绘制模型的速度等技术难点。模拟人的群体行为是非常复杂的，因为人的行为不仅受数学计算上的影响，还要受心理方面的影响。论文在简化了人的细节表现如人与人之间的对话与眼神交流等的基础上，着重对人的选择路线进行研究。研究工作主要从以下几个方面进行： 1.研究了虚拟人群仿真的关键技术，包括虚拟人群可视化、行为建模、虚拟人群行为仿真。对影响人群行为的相关因素进行了分析与研究。影响人群行为的相关因素涉及到了心理因素、个人在群中的规律、速度、空间要求、建筑物出口的通行能力等。 2.研究了虚拟人的路径和避碰算法。根据车站场景中人的动态特性，将每一个人的行为设计成“探测——感知——决策——行动”的一系列动作，从而实现全局规划与局部规划相结合的路径规划方法。人在行进过程中的干涉检测采用单步检测方法。根据环境的特征和人群的动态检测性给出了相关约定，将避碰算法分成，与静态障碍物的避碰以及与动态障碍物之间的避碰两个方面。最后建立人群在车站环境下的流动模型，设计出了适合车站环境下人与动静障碍物之间相应的避碰算法。 3.采用关键帧技术实现人的动作变化，结合正运动学方法实时计算出速度、方向、位置，进一步实现人群运动中的过程动画。利用静态层次细节技术，为虚拟人模型建立3级不同精细程度的静态模型。设计出可见性判断算法，结合纹理技术、LOD技术等手段对场景绘制数据进行简化。 4.开发出了模拟车站人流情况、可对场景进行交互操作的仿真平台。对车站特征及旅客路径情况进行分析，确定了避碰策略。给出了人与人之间避碰算法的程序流程图和控制虚拟人的主要程序流程图。设计出了软件平台的用户界面。 5.结合虚拟现实技术实现了对一个地铁车站人群的三维仿真。平台能对车站一般情况和几种特殊情况下400-600位旅客的行为进行模拟。特殊情况下的其它类型可根据实际情况进一步进行扩充，从而该平台可以对车站的紧急预案进行模拟演练，作为对车站工作人员的安全培训的辅助工具。
作者：	周晓莉
专业：	电力电子与电力传动
导师：	何鸿云
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文