基于小級(jí)別組的人群行為仿真研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬人群的應(yīng)用范圍越來越廣，從人們?nèi)粘５膴蕵坊顒?dòng)到嚴(yán)格的軍事訓(xùn)練，都能看到各種各樣的虛擬人群。而當(dāng)前虛擬人群行為仿真仍存在模型真實(shí)性差、人群行為仿真框架適用性差等問題。針對(duì)這些問題，本文對(duì)虛擬人群行為仿真的關(guān)鍵技術(shù)展開深入研究，主要包括人群行為仿真的框架設(shè)計(jì)、獨(dú)立個(gè)體的路徑規(guī)劃、小級(jí)別組的行為生成這三個(gè)方面，提出了相應(yīng)的算法和模型，并在此基礎(chǔ)上建立了一個(gè)虛擬人群行為仿真演示系統(tǒng)。本文的主要研究?jī)?nèi)容概括如下：

2、r>　　一、論文首先對(duì)虛擬人群行為仿真的研究背景、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行概述，對(duì)比分析虛擬人群行為仿真的三類研究方法，重點(diǎn)突出基于多智能體方法的優(yōu)點(diǎn)，為后面基于多智能體系統(tǒng)的人群行為仿真框架的奠定理論基礎(chǔ)。
　　二、本文在多智能體系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種基于行為智能體的虛擬人群行為仿真框架。該框架在基于行為的多智能體體系結(jié)構(gòu)中加入認(rèn)知層的路徑規(guī)劃，更適合于模擬具有高度的動(dòng)態(tài)性、復(fù)雜性和不可預(yù)測(cè)性的人群行為。同時(shí)該框架還借鑒了模塊化設(shè)計(jì)

3、和面向?qū)ο蠓抡娴乃悸?，將框架各組件最大模塊化，將智能體充分抽象化，使框架實(shí)現(xiàn)過程中各部分更具獨(dú)立性，增強(qiáng)了框架的通用性。
　　三、針對(duì)虛擬人群中的獨(dú)立個(gè)體，本文將通道圖方法和力場(chǎng)方法相結(jié)合模擬出適用于小級(jí)別組的個(gè)體導(dǎo)航行為和避碰行為。針對(duì)小級(jí)別組的應(yīng)用背景，本文對(duì)通道圖方法做適當(dāng)改進(jìn)，結(jié)合Generalized Voronoi Diagram(GVD)構(gòu)造更高效更精簡(jiǎn)的通道圖，并利用邊界重采樣、附加采樣點(diǎn)信息的方法進(jìn)一步降低通道圖

4、的規(guī)模，提高路徑查詢的效率，最后借鑒基于力場(chǎng)的碰撞避免方法，在通道中引入吸引力、邊界力和避碰力實(shí)現(xiàn)個(gè)體的導(dǎo)航行為和避碰行為。
　　四、本文從隊(duì)形變換的角度對(duì)小級(jí)別組行為生成方法進(jìn)行研究。本文首先對(duì)常見的小別組基本隊(duì)形進(jìn)行分析，然后結(jié)合前面提出的個(gè)體路徑規(guī)劃方法生成2～4人的小級(jí)別組行為。根據(jù)組的分離特性與聚集特性，5～10人的小級(jí)別組在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)分離成關(guān)系緊密的2～4人子組，進(jìn)而本文設(shè)計(jì)了2個(gè)規(guī)則來計(jì)算分離子組的期望速度，從而實(shí)