[发明专利]一种面向用户规划的虚拟人群仿真框架

摘要

本发明公开一种面向用户规划的虚拟人群仿真框架，其包括组、触发器、运动范围限制器和云控制端。组由人员构成、活动范围、目标以及个体行为和群体行为四个组件定义和描述，提供对群体行为的模拟，从而实现对各种复杂群体行为的仿真；触发器包括路径点、流量、时间、速度等触发器，提供用于规划人群路径、决策人群行为的路径拓扑信息和感知信息；运动范围限制器提供环境中静态障碍物的位置信息；云控制端根据用户指定的路径拓扑信息和组的目标，为群体规划出无拥堵的最优路径。本发明提出的面向用户规划的虚拟人群仿真框架具有较好的逼真性和实时性，较强的灵活性以及较便捷的操作性，可以根据用户意愿模拟各种场景下逼真的虚拟人群行为。

主权项

一种面向用户规划的虚拟人群仿真框架，包括组(1)、触发器(2)、运动范围限制器(3)和云控制端(4)，其中：所述的组(1)规定了组中个体的数目、队形、行为、活动范围、组长；每个组的位置通过质心法确定，所述的组(1)由人员构成模块(11)、活动范围模块(12)、目标模块(13)以及个体行为和群体行为生成执行模块(14)组成，其中：所述的人员构成模块(11)定义了组中个体的数量、组分布的形状、组长和组成员的构成情况；所述的活动范围模块(12)定义了组所在的初始位置，规定了组所占据的最大空间区域；所述的目标模块(13)由用户指定生成，提供组运动的目标和方向；所述的个体行为和群体行为生成执行模块(14)根据用户指定的目标(13)、触发器(2)提供的感知信息和动作信息、运动范围限制器(3)提供的静态障碍物位置信息以及云控制端(4)规划好的路径，自动进行行为决策，从而生成合适的个体行为和群体行为并加以执行；所述触发器(2)由与路径相关的触发器(21)和与感知相关的触发器(22)组成，其中：所述的与路径相关的触发器(21)负责为云控制端(4)提供重要的路径拓扑信息，便于云控制端(4)为虚拟人群合理规划路径；所述的与路径相关的触发器(21)包括路径点触发器(211)和流量触发器(212)；其中，所述的路径点触发器(211)由用户进行放置，代表群体从起始点运动到目标点所必经的路径点；各路径点触发器(211)之间的连接关系也由用户设置，而多个路径点触发器结合起来即可代表所处环境的拓扑结构；所述的流量触发器(212)内置于十字路口，负责统计十字路口的人群流量信息并将其发送给速度触发器(222)；所述的与感知相关的触发器(22)负责为群体提供准确的环境信息，便于虚拟人群进行局部避碰和行为决策；所述的与感知相关的触发器(22)包括时间触发器(221)、速度触发器(222)和事件触发器(223)三类；其中，所述的时间触发器(221)内置时间传感器，负责告知群体绝对时间和显示时间；所述的速度触发器(222)内置速度传感器，负责为群体提供期望速度信息，以便于群体根据当前的运动速度判断到达目标需要加速还是减速；所述的事件触发器(223)负责在事件发生或者事件状态发生变化时通知群体在当前事件状态下可供选择的动作集合，以减轻群体进行行为决策的负担；所述的运动范围限制器(3)规定了环境中静态障碍物的位置；所述的云控制端(4)负责对群体中的每个个体进行定位，并根据环境的路径拓扑结构和组的目标，实现虚拟人群的路径规划；所述的触发器(2)为所述的组(1)提供环境感知信息和动作信息，为所述的云控制端(4)提供路径拓扑信息；所述的运动范围限制器(3)为所述的组(1)提供静态障碍物位置信息；所述的云控制端(4)为所述的组(1)规划路径并将重要路径信息告知给所述的组(1)以便群体执行。