并行离散事件仿真集成开发环境的设计与实现

大规模并行仿真往往包含大量的实体模型,如何对这些实体模型进行灵活重组、高效集成、初始化设置和任务分发是并行仿真应用需要解决的重要问题之一.针对目前并行仿真应用开发的实际需求,设计实现了一个可视化的并行仿真系统集成开发环境,该环境以树型结构可视化地显示数据库中可供选择的对象模型,支持用户以"拖拉"方式选择需集成的对象,支持仿真对象初始化参数和分发方式的可视化设置,并能根据用户设置自动生成程序运行框架、初始化参数文件及工程文件.     

社会行为驱动的疏散仿真方法研究

在紧急疏散场景中,个人具有的典型社会属性会对其疏散行为产生影响。将个体对环境的熟悉程度和个体所属团队这2种社会因素引入并应用到人群疏散仿真中,提出一种疏散仿真方法。利用RVO库的实时避碰技术模拟人群的动态运动过程,通过添加局部目标点以及对局部目标点的选择机制来动态模拟人群不同的社会行为。通过对不同熟悉度的人群以及不同团队数量的人群进行仿真实验,实验结果表明环境熟悉程度和团队因素对疏散时间存在一定影响,仿真结果具有较高真实性。     

可视化仿真的私有云框架研究

针对云计算与可视化仿真如何结合的问题,提出了一种通用于可视化仿真的私有云框架：由Intranet组成的私有云网络拓扑;由云授权、计算、可视化组成的交互模型;由基础设施层、仿真平台层、可视化仿真应用层组成的开放式平台;由VPN、组播通信、流媒体播放、网络规划组成的详细设计。进一步解决了多租户技术、资源调度、海量数据处理、大规模消息通信、大规模分布式存储等关键技术,设计了具有服务模式的仿真平台层组件,为基于云框架的可视化仿真奠定了技术基础。     

风浪影响下的客轮人员疏散模型及仿真

论文针对风浪影响下客船人员的疏散问题,对人的调整性动作、停顿现象以及线速度对行人速度的影响做了深入研究.基于海上救助模拟系统,设计了船舶在不同横摇角度下的单人行走实验,采集分析了乘客的运动行为信息,获得了横摇影响因素下角度和人员疏散速度的关系,建立在此环境下符合海上逃生人员的速度模型,以渤海翠珠轮第7层乘客甲板为仿真实验环境,在甲板满载的情况下,对客轮人员疏散进行仿真模拟,获得客轮人员在不同风浪等级影响下的疏散参考时间及不同时刻的疏散效果,有助于对海上疏散过程进行评估、借鉴.     

高层建筑垂直应急疏散系统的仿真研究

针对传统高层建筑楼梯应急疏散的弊端，建立了高层建筑垂直应急疏散系统的仿真模型，并进行了仿真实验研究。仿真模型包括楼梯疏散和电梯疏散两个模块，分别以人流在楼梯中的‘步行速度和电梯疏散时间的计算为基础。仿真实验结果可以反映人群的拥挤和电梯行驶等基本现象，并对电梯应急疏散系统的评价和高层建筑应急预案的设计有一定的参考作用。     

线路勘测设计中的三维可视化协同环境

设计一个线路勘测设计的三维可视化协同环境，应用主席一委员模式的会议系统结构，以协同可视化设计层和协同管理层为核心的系统框架以及分布式加锁策略等实现多用户间的协同管理。同时，在三维可视化环境中，将每个线路模型的空间对象表示为Agent模型，它由具备推理能力的行为和描述对象空间特征的几何模型组成，以此实现多用户环境下线路的三维可视化协同设计与评价。     

基于OSG林地可视化系统设计与实现

森林、树木和花卉等植被实时可视化仿真是复杂虚拟园林环境中的重要组成部分.论文基于OpensceneGraph(OSG)和实时建模工具MuitiGen Creator(Creator)设计并实现了林分场景可视化系统.重点介绍了系统实现的框架和技术流程,并对如何在Creator中建立模型的层次结构关系进行了分析与研究.同时对该系统中使用的关键技术,如粒子系统、漫游设计和碰撞检测等实现方法进行了介绍.最后利用该方法对北京市八达岭地区林分场景进行了可视化模拟,模拟的场景逼真、自然,能满足用户实时交互的需要.     

灾害扩散实时影响下的应急疏散路径选择模型

应急疏散的目的是要在灾害发生时将处于危险地带的人群尽快转移至安全地带.由于灾害的扩散,疏散网络中各弧段上的路况将不断恶化,且不同的弧段受到灾害扩散影响的程度也将不同.为此,在提出的应急疏散路径选择模型中,将通过疏散路径所需的总疏散时间最短作为优化目标,将各弧段上的通行速度表示为关于时间的连续递减函数,并对不同弧段的速度函数设置了不同的衰减参数.设计了求解这一时变最短路问题的改进Dijkstra算法并给出了算法的正确性证明,仿真实例说明了模型和算法的有效性和可行性.     

仿真应用中想定生成与管理系统的实现

基于仿真应用对初始态势信息的输入需求,设计了想定生成与管理系统,搭建了一个包括想定输入、编辑、管理、输出的框架系统.在地理信息系统的支持下,利用模板定义、XML文件操作、可视化编辑等方法,用户可根据仿真系统的具体要求,灵活实现战场环境、兵力编成与部署、作战预案等想定信息的输入.     

面向服务的分布式建模仿真框架研究

HLA为分布式建模仿真提供了技术支持，但只限于局域网的仿真应用。面向服务架构SOA提供了一种新的分布式计算模式，支持跨平台、互操作性和重用性。设计了一个面向服务的分布式建模仿真框架（SoDMSF），提出资源层、建模层、服务发布层和仿真运行平台层的4层仿真体系结构，以支持面向服务的分布式仿真建模集成环境．研究了该框架的组成结构、关键技术，实现了原型系统。该框架使得分布式仿真系统具有更好的可扩展性，便于实现仿真模型／系统的重用。     

面向场景的人群疏散并行化仿真

随着计算机仿真技术的发展,人员疏散仿真逐渐在公共安全领域得到越来越广泛的应用.目前,关于疏散仿真的研究主要关注于人员行为模型的建立,无法满足对场景的复杂性和各种大范围公共安全事件的实际仿真需求.从对疏散仿真的场景组织研究入手,探讨可以为大规模、复杂场景中的人员疏散仿真模拟提供支撑的仿真架构,提出的面向场景的人员疏散仿真算法,并在此基础上,对大规模人员疏散仿真并行化进行了研究.     

基于空间划分的疏散仿真方法

现代社会对于公共安全的要求越来越高,人员密集场合的安全越来越引起关注.面对结构复杂的建筑环境,有效分析和预测人员疏散的性能和后果成为建筑设计和公共管理等领域需要认真面对的重大课题.考虑到疏散仿真作为复杂系统仿真的特点,在以往国内外疏散仿真研究的成果基础上,针对复杂的疏散环境,采用基于空间划分的环境建模方法,利用基于感知的划分准则将疏散环境划分成不同的区域或三维空间,结合人员仿真方法和交互的结构框架构成基于空间划分的疏散仿真原型系统.     

Multi-agent based modeling and simulating for evacuation process in stadium

A multi-agent evacuation model is proposed in this paper to simulate the pedestrian evacuation process in stadium with or without obstacles. The authors give a multi-agent individual decisionmaking framework, in which the action direction of each pedestrian （called agent） is affected by the distance of the agent to the exits and the occupant number and density within the view field of the agent. Different from the existing results, the authors divide all the pedestrians in the stadium into four classes： Young male, young female, old male, and old female. In evacuation process, the weighting that affects individual decision-making between each class of agents is different. In the simulation, the authors present the effects of obstacles, crowd distribution and the exit position in evacuation process. Simulation results show that the proposed model can reproduce exactly the real evacuation process in stadium. Therefore, this method might be useful to assess public buildings design.     

人流紧急疏散模拟方法述评

将用于人流疏散的主要模拟方法进行整理,归纳为三大类:①微观模型,如元胞自动机模型、格子气模型、社会力模型、基于Agent模型及基于博弈论模型;②宏观模型,例如流体动力学模型;③基于生物实验视角.通过比较分析这些模拟方法各自的独特性和适用性,认为:对于微观模型,多种模拟方法组合来研究人流疏散;宏观模型适合于个体无差异的大规模行人流动模拟;生物实验可以作为一种验证微观模型及宏观模型模拟结果的有效手段.     

基于熵的火灾场景介观人群疏散模型

针对现有人群疏散模型较少考虑"异质"群体运动混乱程度对疏散结果影响的问题,提出了基于多智能体和熵的介观人群疏散模型,介观模型包括上层宏观多目标路径优化模型和下层微观人群疏散模型.模型引入信息论中熵的概念,构建反映人群运动混乱程度的疏散熵,将个体速度和位置分布映射为疏散熵图,疏散熵图会对个体的疏散行为产生影响.上层模型采用网络最快流模型构建基于疏散熵的动态多目标疏散路径算法,为个体提供全局疏散优化路径;下层模型包括基于熵的小群体聚集行为模型和引导行为模型等.仿真结果表明,一定数量的引导者对疏散效率起着重要作用.当引导者数量增加时,群体恐慌程度降低,群体中拥挤行为和避障行为次数减少,使疏散过程更加有序且疏散熵值降低.     

基于改进PSO算法的人群疏散模型

针对粒子群优化算法（PSO）在疏散模拟中局部寻优能力差、易过早收敛的问题，提出了一种基于改进PSO 算法的人群疏散模型。在原有模型基础上引入正向驱动力、排斥驱动力、疏散人员的恐慌程度等因子；根据环境因素和人群移动动态调整疏散人员的方向，并在最佳出口选择机制下趋向理想出口；对出口位置等物理因素进行疏散效率的参数化仿真实验。实验结果表明了疏散模型的有效性，可有效避免疏散过程中的局部拥堵现象，从而为建筑设计与管理人员提供合理参考。     

基于有限理性约束的自适应人群疏散仿真模型

为有效提高人群拥堵时的疏散模拟精度,基于社会力模型和有限理性约束,提出一种自适应人群疏散仿真模型。该模型改进了传统社会力模型中行人自驱动力的期望方向和期望速度,对避障情况下行人的最优运动方向和速度进行自适应计算,同时引入有限理性路径决策机制,更为准确地描述行人在拥堵状态下的路径选择行为。结果表明：所提出的模型是可行有效的,行人的有限理性约束在人群密度较大的时候表现出疏散优势,更加符合真实情况下的人群疏散过程。     

基于改进蚁群算法的建筑火灾疏散路径规划研究

针对综合建筑火灾中人员疏散路径动态规划问题,以待疏散人员所需逃生时间最短为目标,考虑火灾产物和人群密度对人员逃生速度的影响,构建基于改进蚁群算法的人员疏散路径规划模型。建立由障碍物顶点栅格构成的疏散网络数据模型,改进蚁群算法的启发函数、死锁处理策略,引入烟花算法中的爆炸算子优化蚂蚁路径,以某综合建筑为例进行仿真实验。结果表明：该模型不仅能够避免疏散路径经过危险区域,还可根据建筑环境状况和人员分布情况实时调整疏散路径,提高了人员疏散路径安全性。