專利名稱：用于借助于制動等級改善對象流的模擬的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及根據(jù)主權利要求的前序部分所述的方法。
背景技術：
在對象或人常常出現(xiàn)的各處出現(xiàn)群體典型的現(xiàn)象。譬如在群體性事件的情況下爆發(fā)恐慌時，這些現(xiàn)象中的一些威脅人身安全。另外的現(xiàn)象要求合適的引導措施，以便從技術和經(jīng)濟角度有效地組織過程。對此的例子是，例如在足球場及其周邊環(huán)境中的群體性事件以后“疏散”某個地帶，或者在交通高峰時間引導道路交通。根據(jù)現(xiàn)有技術，已經(jīng)存在一些方案，以便尤其是模擬人流和汽車流。但是常規(guī)的方案具有限制群體性現(xiàn)象的精確反映并且由此限制模擬結(jié)果的可用性的不足。所尋求的是如下的解決方案其消除在此所描述的方法中的常規(guī)不足以便獲得對象流的有效的建模和模擬，所述模擬形成命令和監(jiān)控中心的模塊、即對象流、尤其是人流的控制單元。為了規(guī)劃大的建筑物或群體運輸工具，以常規(guī)的方式使用人流模擬，以便在盡可能早的規(guī)劃階段識別例如過道或樓梯中的局促位置和沖突點以及足夠地確定基礎設施的尺寸。常規(guī)人流模擬的首要目標是在異常事件的情況下、例如在發(fā)生火災的情況下計算疏散時間，以便能夠提供立法者所要求的關于疏散時間的證明。常選的人流模擬方案是基于“元胞狀態(tài)自動機(zellulaeren Zustandsautomaten)"[l]的方法。在此，用元胞柵格覆蓋例如街道之類的區(qū)域。例如在圖 1中選擇六邊形柵格。同樣常用的是方形元胞。每個元胞可以采取不同的狀態(tài)，譬如為充滿的、更確切而言被障礙物充滿或者被人占據(jù)、或者為空。這樣的狀態(tài)通過規(guī)則組或者自動機在時間變化曲線方面被更新。下面的子模型及其交互作用包含自動機的核心思想
-目標模型確定對象/人如何運動到目標； -目標或人運動的模型確定對象/人的彼此行為如何； -障礙物模型定義對象/人如何繞過障礙物運動。在此，現(xiàn)在被證實可行的是由電子設備的物理學來模仿公知機制的方案。在數(shù)學表達方式中，這通過勢場來實現(xiàn)。目標吸引對象/人，比如正電荷吸引電子。在現(xiàn)有技術[1]中，勢場的強度作為人 /對象與目標相距的歐幾里德距離的函數(shù)地被確定。對此，為了便于理解，給出如下例子
點狀目標的勢場從當前觀察的人的目標ζ的坐標xAP用因子S縮放以后得到。
I表亍歐幾里得范數(shù)。根據(jù)二維空間中的錐體，縮放因子S確定目標勢的開口的寬度。公式1示出了具有加權因子S的點狀目標的勢函數(shù)
公式⑴EZ(Jiip)= S·||z —Jti^l
對象/人相互排斥，就像電子相互排斥。勢場強度通常作為人/對象相互間的歐幾里德距離的函數(shù)地來確定。障礙物排斥對象/人，就像負電荷排斥電子。勢場強度通常作為人/對象同障礙物相距的歐幾里德距離的函數(shù)地來確定。利用元胞狀態(tài)自動機的方法具有下列優(yōu)點。其針對非常大的人或?qū)ο髷?shù)目也可以在計算機上高速地獲得模擬結(jié)果。這是以簡潔的實施方式為前提的。利用元胞狀態(tài)自動機的結(jié)果比譬如在宏觀模擬的情況下更接近事實。元胞狀態(tài)自動機的模型是非常靈活的，以便反映許多不同的場景。對被填充或空的元胞(Zellen)的表示同時提供直觀的可理解的可視化。此外，基于元胞狀態(tài)自動機的模擬器可以容易地擴展為交互式模擬器。根據(jù)現(xiàn)有技術利用元胞狀態(tài)自動機的方法顯示若干缺點。在原理上功能非常強的根據(jù)目前現(xiàn)有技術利用勢場的方案具有高度限制模擬結(jié)果的實際應用的一些缺點。這尤其是涉及正確反映所觀察和測量的群體性現(xiàn)象和運動現(xiàn)象，而不限制模擬器的實際應用。尤其是導致下列缺點
現(xiàn)有技術的一個缺點是，在人流情況下對在密度和速度之間的關聯(lián)的有誤的反映。人群的移動速度依賴于該人群的密度。人群的越密，則個體的前進就越慢，并且在道路空閑時對象所期望的速度為高時情況同樣如此。人群越密，則個體移動期望的影響就也越小。該現(xiàn)象以所謂的基本圖(Fimdamentaldiagramms)來表示，根據(jù)情況例如人行道區(qū)域、疏散、年齡結(jié)構、文化背景等等，基本圖可以彼此不同?；緢D顯示出對象速度與對象密度有關的頻率分布。最流行的是使用根據(jù)Weidmarm的基本圖，這在圖2中予以示出。為了符合實際地使用模擬器，以基本圖表示的行為在模擬中不僅必須在原理上和定性地被再現(xiàn)，而且必須定量地被再現(xiàn)。通過參數(shù)，行為必須被校正或校準到分別正確的基本圖。對于根據(jù)現(xiàn)有技術的方法而言，這是不可能的，這在圖3所示的實驗中予以證明。在此，模擬的速度在原理上過高，并且不能被校準。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是改善一種基于元胞狀態(tài)自動機對區(qū)域上運動的對象流進行模擬的方法，使得該模擬盡可能真實地反映對象流。尤其是在人流的情況下，尤其是應該進行密度與速度之間的關聯(lián)的正確反映。本申請中所描述的勢的函數(shù)同樣可以作為勢場函數(shù)來計算。例如，圖4在左邊示出了線性勢場函數(shù)并且在右邊示出了指數(shù)型勢場函數(shù)。任務是基于現(xiàn)有技術提供消除前述常規(guī)不足的附加方法。本發(fā)明專注于用于生成對象流或顆粒流的裝置和方法。所述裝置和方法一般用于顆粒流。本發(fā)明涉及任意可運動顆粒的顆粒流。這樣的對象或顆粒例如可以是金屬球。對象或顆粒例如可以是人、在諸如自行車或機動車輛之類的移動工具上的人，或者同樣可以是動物。本發(fā)明應提供一系列方法改進，其分別減輕或消除常規(guī)方法的一個或多個缺點。 應得出對象流的明顯改善的總體行為、即實際行為的正確反映。本發(fā)明消除了現(xiàn)有技術中所描述的不足。對象流、尤其是人流的模擬基本上由本發(fā)明來實現(xiàn)，對象群體或人群的在不同情況下的真實行為被更佳地反映。該任務通過根據(jù)主權利要求所述的方法來解決。
根據(jù)第一方面，要求保護一種裝置，其用于生成顆粒在該裝置的空間區(qū)域上的借助于第一檢測設備檢測的運動，其中該區(qū)域被元胞柵格覆蓋并且每個元胞都可以采取不同的占據(jù)狀態(tài)和總勢狀態(tài)，它們借助于計算機設備和控制設備被調(diào)節(jié)并且在時間過程中被更新，其中給每個元胞分配有目標勢，該目標勢確定顆粒如何被該目標吸引，并且分配有障礙物勢，該障礙物勢確定顆粒如何被障礙物排斥，并且其中給顆粒分配有顆粒勢，其中元胞中的總勢由元胞中的目標勢和障礙物勢的值以及該元胞的鄰近元胞中的借助于第一檢測設備檢測的顆粒的顆粒勢組成，并且，從各自的起始元胞出發(fā)，顆粒分別從一個元胞切換到具有最小總勢的鄰近元胞。目標勢、對象勢和障礙物勢例如可以通過對象與目標、對象彼此之間以及對象與障礙物的歐幾里德距離的函數(shù)來確定。根據(jù)第一方面，從開始時分配給顆粒的平均速度出發(fā)，隨著顆粒密度增加借助于計算機設備和在存儲設備中所存儲的具有一些制動等級的制動等級表通過速度減小將所述平均速度減小，使得根據(jù)基本圖得出顆粒密度與顆粒速度之間的關聯(lián)。檢測設備可以是光學檢測設備、例如攝像機。占據(jù)狀態(tài)例如可以是被顆粒、障礙物、目標或源占據(jù)、或者不被其占據(jù)。根據(jù)第二方面，要求保護一種用于生成顆粒流的方法，其具有步驟
-提供具有被元胞柵格覆蓋的空間區(qū)域的裝置，其中每個元胞都采取不同的占據(jù)狀態(tài)和總勢狀態(tài)，所述占據(jù)狀態(tài)和總勢狀態(tài)借助于控制設備和計算機設備被調(diào)節(jié)，其中給每個元胞分配有目標勢，該目標勢確定顆粒如何被該目標吸引，并且分配有障礙物勢，該障礙物勢確定顆粒如何被障礙物排斥，并且其中給每個顆粒分配有顆粒勢，其中元胞中的總勢由元胞中的目標勢和障礙物勢的值以及該元胞的鄰近元胞中的借助于第一檢測設備檢測的顆粒的顆粒勢組成；-將顆粒定位在各自的起始元胞處，其中之后顆粒分別從一個元胞切換到具有最小總勢的鄰近元胞中；-借助于第一檢測設備檢測顆粒的位置；-借助于第一檢測設備、計算機設備、和控制設備更新總勢狀態(tài)。根據(jù)第二方面，從開始時分配給顆粒的平均速度出發(fā)，隨著顆粒密度增加借助于計算機設備和在存儲設備中所存儲的具有一些制動等級的制動等級表通過速度減小將所述平均速度減小，使得根據(jù)基本圖得出顆粒密度與顆粒速度之間的關聯(lián)。根據(jù)第三方面，將根據(jù)本發(fā)明的裝置或根據(jù)本發(fā)明的方法用于對人流、車輛運動和/或動物運動的模擬和/或借助于中央控制臺進行的對人流、車輛運動和/或動物運動的控制。如果將常規(guī)模擬模型、尤其是常規(guī)顆粒勢函數(shù)或其速度行為與人的在文獻中描述的真實數(shù)據(jù)相比較，則會確定所模擬的人的速度明顯過大。盡管建立了密度與速度之間的依賴關系，但是該依賴關系的函數(shù)關聯(lián)在現(xiàn)實與模擬之間沒有精確地一致。這例如在圖 3予以示出。所導致的問題是較密人群中的過高的速度。這應通過用于速度匹配的方案來解決。要求保護的方法通過引入所謂的制動等級改善了速度行為。為了阻塞情況下的更佳行為，現(xiàn)在應相對于密度來匹配速度。為此，制動等級充當方案。本發(fā)明提供在群體的密度與移動速度之間的關聯(lián)方面進行模型校準的可能性，并且由此提供與真實數(shù)據(jù)相適配的第一可能性。另外的有利擴展方案結(jié)合從屬權利要求來要求保護。根據(jù)一個有利的擴展方案，該基本圖可以是根據(jù)Weidmarm的用于人流的基本圖。這在圖2中予以示出。其他基本圖可以從實驗中得出。譬如如果存在例如來自具有擁有航空行李和大箱子的人的機場的真實數(shù)據(jù)，則最可能得出密度與速度之間的與Weidmarm不同的關聯(lián)。根據(jù)另一有利擴展方案，可以使用具有高斯分布的平均速度作為開始時分配給顆粒的平均速度。常規(guī)情況下，每個人都具有其想要行進的所期望的速度。該速度在其生成時基于利用預先給定的平均速度的高斯分布在開始時被分配和賦予給該人了。根據(jù)另一有利的擴展方案，可以使用確定數(shù)目的開始時分配的不同平均速度以及分別屬于其的制動等級表。根據(jù)另一有利的擴展方案，顆粒密度可以是在元胞中的另外的顆粒在所述元胞的每總面積中的數(shù)目，所述另外的顆粒被定位在元胞柵格的圍繞顆粒的環(huán)中。根據(jù)另一有利的擴展方案，顆粒密度可以是在元胞中的具有比該顆粒更小目標勢的另外的顆粒在所述元胞的每總面積中的數(shù)目。尤其是參見圖1，針對模擬器中的人，例如在柵格的圍繞該人的兩個內(nèi)環(huán)中選出如下的位置該位置比該人更接近目標并且因此具有較小的目標勢。由于柵格具有不同的幾何特性，因此這些所觀察元胞的數(shù)目也依賴于到目標的方向和距離。圖1中的兩個示圖示出了所觀察元胞的數(shù)目和類型的區(qū)別。由此可以導出觀察域中的人密度。所述值涉及目標方向上的所觀察區(qū)域中、更確切而言目標方向上所觀察區(qū)域中的人的數(shù)目。對于當前的人到目標(即其接下來可能的元胞位置)的視角而言，在圖1的左側(cè)可以考慮8個元胞并且在圖1的右側(cè)可以考慮7個元胞。原理上，其他密度確定同樣是可能的。例如可以使用兩個、 三個或四個環(huán)。同樣可以考慮環(huán)內(nèi)的所有元胞而不僅僅是目標方向上的元胞。根據(jù)另一有利的擴展方案，可以從顆粒密度出發(fā)查找屬于該密度的制動等級的索引，并且將相應的速度減小與給顆粒在開始時分配的所屬平均速度相加。制動等級表的例子位于表2 (參見15頁)。根據(jù)另一有利的擴展方案，可以選擇元胞大小，使得針對開始時分配的平均顆粒速度生成每時間步長所經(jīng)過的元胞中的離散整數(shù)元胞速度值。開始時分配的平均顆粒速度是在顆粒密度處于0的范圍時顆粒所具有的速度。在模型中，顆粒或人以其在一個時間步長中經(jīng)過一定數(shù)目的元胞的方式運動。由此，這樣的速度為離散的。所討論的是平均元胞速度。這些平均元胞速度是整數(shù)值，該整數(shù)值被分配給確定的真實速度。譬如在表2中，真實速度1. 34m/s正好對應于顆?；蛉吮仨毥?jīng)過的每時間步長6個元胞。根據(jù)另一有利的擴展方案，速度減小分別可以是每時間步長經(jīng)過的元胞中的離散整數(shù)元胞速度值。制動等級被定義為使得通過減小元胞速度，來自所期望的元胞速度和減小之和的值再次相應于確定的離散整數(shù)元胞速度。這由表2的列5來表示。根據(jù)另一有利的擴展方案，制動等級可以被定義為使得分別將速度減小分配給制動等級。根據(jù)另一有利的擴展方案，可以借助于第二檢測設備檢測真實對象運動以用于初始化顆粒的位置、起始元胞、目標和顆粒速度。根據(jù)另一有利的擴展方案，可以提供分析設備用于分析借助于第一檢測設備檢測的顆粒運動。
根據(jù)另一有利的擴展方案，該分析設備可以生成至中央控制臺的控制脈沖。根據(jù)另一有利的擴展方案，該中央控制臺可以控制建筑物元件。根據(jù)另一有利的擴展方案，所述建筑物元件(15)可以是門、窗、指示牌、揚聲器、電梯、自動扶梯、和/或發(fā)光體。


根據(jù)實施例結(jié)合附圖進一步闡述本發(fā)明。其中
圖1示出了用于構造柵格網(wǎng)和用于確定對象密度的圖示； 圖2示出了根據(jù)Weidmann的基本圖3示出了在十字路口場景下利用常規(guī)模擬的移動速度的密度依賴關系； 圖4示出了線性和指數(shù)型勢場函數(shù)的圖示；
圖5示出了在十字路口場景下利用根據(jù)本發(fā)明的模擬的移動速度的密度依賴關系； 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例； 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例。
具體實施例方式圖1示出了用于構造柵格網(wǎng)和用于確定顆粒密度或?qū)ο竺芏鹊膱D示。圖1示出了人或顆粒針對在圖1中左側(cè)上示出的水平行進方向、以及針對在圖1的右側(cè)上示出的垂直行進方向的鄰居關系。與確定顆粒密度相關的所觀察的元胞被灰色地示出。黑色域示出了應當確定對象密度的人或?qū)ο笏挥诘脑?。在左?cè)的圖示中，目標在右側(cè)位于水平線上。 在右側(cè)，目標在上方處于垂直線上。圖1示出了基于元胞狀態(tài)自動機的用于人或?qū)ο罅髂M的常選方法。在此，例如用元胞柵格覆蓋區(qū)域例如街道。在圖1中示例性地選擇六邊形柵格。方形元胞也是可行的。每個元胞都可以采取不同狀態(tài)、譬如被障礙物填充、或者被人占據(jù)、或者為空。圖1示出了如何為相關顆粒或相關的人確定顆粒密度。為模擬器中的人在柵格的圍繞該人的兩個內(nèi)環(huán)中選出如下的位置該位置比人本身更接近目標并且因此具有較小的目標勢。由于柵格具有不同的幾何特性，因此這些所觀察元胞的數(shù)目也依賴于到目標的方向和距離。圖1中的兩個圖像示出了所觀察元胞的數(shù)目和類型和方式的區(qū)別。由此可以導出觀察域中的顆粒密度或人密度。所述值涉及目標方向上的所觀察區(qū)域、更確切而言目標方向上所觀察區(qū)域中的顆?；蛉说臄?shù)目。這是用灰色填充的元胞。對于當前顆?；虍斍暗娜说侥繕?即其接下來可能的元胞位置)的視角而言，根據(jù)圖1，在左側(cè)可以考慮8 個元胞并且在右側(cè)可以考慮7個元胞。原理上，其他密度確定同樣是可能的。例如可以使用三個或四個環(huán)。同樣可以考慮環(huán)內(nèi)的所有元胞而不僅僅是目標方向上的元胞。圖2示出了根據(jù)Weidmarm的基本圖。該圖示示出了移動速度與人群的密度的依賴關系。隨著密度增加，平均行進速度減小，其中在該平均行進速度周圍產(chǎn)生高斯分布。高值軸表示行進速度的頻率。右值軸表示行進速度。原理上可以根據(jù)本發(fā)明使用如下的基本圖該基本圖示出移動速度與人群密度和相應情況的依賴關系。也就是說，可以從試驗中得出不同于根據(jù)Weidmarm的基本圖的基本圖。譬如如果存在例如來自具有擁有航空行李和大箱子的人的機場的真實數(shù)據(jù)，則最可能的是得出密度與速度之間的與在Weidmarm情況下不同的關聯(lián)。
圖3示出了在十字路口場景下利用常規(guī)模擬的移動速度的密度依賴關系。最下面的曲線示出了根據(jù)Weidmarm的基本圖的文獻值。通過常規(guī)方式模擬的值整個地過高，也就是說，模擬的速度與密度的依賴關系過小。也就是說，如果將常規(guī)模擬模型、尤其是人勢函數(shù)或其速度行為與如在文獻中例如根據(jù)Weidmarm所描述的人的真實數(shù)據(jù)相比，則可以確定模擬的人的速度明顯過高。盡管建立了密度與速度之間的依賴關系，但是該依賴關系的函數(shù)關聯(lián)在現(xiàn)實與模擬之間不精確地一致。這由圖3來示出。因此，在較密人群中速度過高的情況下使用常規(guī)模擬存在問題。圖4示出了線性和指數(shù)型勢場函數(shù)的圖示。在此，根據(jù)圖4的兩個圖示示出了不同函數(shù)，例如障礙物的泛洪算法的函數(shù)的相應泛洪值的函數(shù)。因此，兩個圖示都示出了目標勢以及尤其是兩個不同障礙物勢的結(jié)果。根據(jù)圖4，障礙物勢僅僅從線性變?yōu)橹笖?shù)型。在左側(cè)示出了線性勢場函數(shù)，在右側(cè)示出了指數(shù)型勢場函數(shù)。圖4針對線性以及指數(shù)型勢場函數(shù)示出了基于目標對顆?；蛉说奈摹㈩w?；蛉吮徽系K物排斥的比較。每個點都表示顆?；蛉说奈恢?，每條劃線都表示運動方向。加入了相同的三角形作為定向輔助。障礙物勢場可以被填充上線性下降的值例如第二障礙物泛洪算法的值。附加地，可以用例如指數(shù)下降的另一勢場來代替這樣的定義的障礙物勢場。優(yōu)點是對真實數(shù)據(jù)的更佳的校準，因為一方面，值以及由此排斥或吸引的強度可以被改變，但是同時排斥或吸引下降的強度/速度也遠離障礙物地被校準。因此?？梢允菇Ｐ实男Чc真實數(shù)據(jù)相匹配。該效果在圖4 中予以示出。圖5示出了在十字路口場景下利用根據(jù)本發(fā)明的模擬的移動速度的密度依賴關系。這樣的結(jié)果通過引入制動等級的模型來產(chǎn)生。因此，圖5示出了在十字路口場景下利用借助制動等級的根據(jù)本發(fā)明的改善的模擬方法的移動速度的密度依賴關系。在密度<1 的情況下的最上面的曲線示出了根據(jù)Weidmarm的基本圖的文獻值。模擬值根據(jù)校準定性和定量地再現(xiàn)所觀察值。因此，如果將具有常規(guī)顆粒勢函數(shù)或?qū)ο髣莺瘮?shù)或其速度行為的以常規(guī)方式實現(xiàn)的模擬模型與人的例如在文獻中所述的真實數(shù)據(jù)相比較，則可以確定所模擬的人的速度明顯過高。盡管建立了密度與速度之間的依賴關系，但是該依賴關系的函數(shù)關聯(lián)在現(xiàn)實與模擬之間不精確地一致。圖3示出了常規(guī)模擬。以常規(guī)方式所導致的缺點是較密人群中的過高速度。這通過用于速度匹配的方案來解決。下面介紹一種方法，其中通過引入所謂的制動等級來改善速度行為。為了阻塞情況下的更佳行為，現(xiàn)在相對于密度匹配速度。通過該匹配，從圖3出發(fā)將速度與密度的依賴關系改變?yōu)楦鶕?jù)圖5的根據(jù)本發(fā)明的改變。為了阻塞情況下的更佳行為，現(xiàn)在相對于密度匹配速度。為此作為方案使用所謂的制動等級。針對人模擬器，在柵格的圍繞顆?；蛉说膬蓚€內(nèi)環(huán)中選出比顆?；蛉吮旧砀咏繕瞬⑶乙虼司哂懈∧繕藙莸奈恢谩＿@在圖1中示出。由于柵格具有不同幾何特性，因此這些所觀察的元胞的數(shù)目也依賴于到目標的方向和距離。圖1中的兩個圖示示出了所觀察的元胞的數(shù)目和類型和方式的區(qū)別。由此可以導出觀察域中的顆粒密度或人密度。這樣的顆粒密度或人密度在下面的表1的列2中予以示出
權利要求
1.一種裝置(I)，用于生成顆粒(3)在該裝置的空間區(qū)域上的借助于第一檢測設備 (1)檢測的運動，其中該區(qū)域被元胞柵格(5)覆蓋并且每個元胞都能夠采取不同的占據(jù)狀態(tài)和總勢狀態(tài)，它們借助于計算機設備(9)和控制設備(7)被調(diào)節(jié)并且在時間過程中被更新， 其中給每個元胞分配有目標勢，該目標勢確定顆粒(3)如何被目標(Z)吸引，并且分配有障礙物勢，該障礙物勢確定顆粒(3)如何被障礙物(H)排斥，并且其中給每個顆粒(3)分配有顆粒勢，其中元胞中的總勢由元胞中的目標勢和障礙物勢的值以及所述元胞的鄰近元胞中的借助于第一檢測設備(1)檢測的顆粒(3)的顆粒勢組成，并且顆粒(3)從各自的起始元胞 (S)出發(fā)分別從一個元胞切換到具有最小總勢的鄰近元胞中，其特征在于，從開始時分配給顆粒(3)的平均速度出發(fā)，隨著顆粒密度增加借助于計算機設備(9)和在存儲設備(10)中所存儲的具有一些制動等級的制動等級表將所述平均速度減小，使得根據(jù)基本圖得出顆粒密度與顆粒速度之間的關聯(lián)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，該基本圖是根據(jù)Weidmarm的用于人流的基本圖。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，開始時分配給該顆粒(3)的平均速度是具有高斯分布的平均速度。
4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的裝置，其特征在于，使用確定數(shù)目的開始時分配的不同平均速度以及分別屬于其的制動等級表。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，所述顆粒密度是在元胞中在所述元胞的每總面積中另外的顆粒(3)的數(shù)目，所述另外的顆粒被定位在元胞柵格的圍繞顆粒(3)的環(huán)中。
6.根據(jù)前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，所述顆粒密度是在元胞中的具有比該顆粒(3)更小目標勢的另外的顆粒(3)在所述元胞的每總面積中的數(shù)目。
7.根據(jù)前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，從顆粒密度出發(fā)查找屬于該顆粒密度的制動等級的索引，并且將相應速度減小與開始時給該顆粒(3)分配的平均速度相加。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，選擇元胞大小，使得針對開始時分配的平均顆粒速度生成每時間步長所經(jīng)過的元胞中的離散整數(shù)元胞速度值。
9.根據(jù)前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，速度減小分別是每時間步長經(jīng)過的元胞中的離散整數(shù)元胞速度值。
10.根據(jù)前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，相應地給制動等級分配速度減
11.根據(jù)前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于，借助于第二檢測設備(12)檢測真實對象運動以用于初始化顆粒的位置、起始元胞、目標和顆粒速度。
12.根據(jù)前述權利要求之一所述的裝置，其特征在于用于分析借助于第一檢測設備 (1)檢測的顆粒運動的分析設備(11)。
13.根據(jù)權利要求12連同權利要求11所述的裝置，其特征在于，所述分析設備(11)生成至中央控制臺(13)的控制脈沖。
14.根據(jù)權利要求13所述的裝置，其特征在于用于控制建筑物元件(15)的中央控制臺。
15.根據(jù)權利要求14所述的裝置，其特征在于，建筑物元件(15)是門、窗、指示牌、揚聲器、電梯、自動扶梯、和/或發(fā)光體。
16.一種用于生成顆粒流的方法，具有步驟-提供具有被元胞柵格(5)覆蓋的空間區(qū)域的裝置，其中每個元胞都采取不同的占據(jù)狀態(tài)和總勢狀態(tài)，它們借助于控制設備(7)和計算機設備(9)被調(diào)節(jié)，其中給每個元胞分配有目標勢，該目標勢確定顆粒(3)如何被該目標(Z)吸引，并且分配有障礙物勢，該障礙物勢確定顆粒(3)如何被障礙物(H)排斥，并且其中給每個顆粒(3)分配有顆粒勢，其中元胞中的總勢由元胞中的目標勢和障礙物勢的值以及所述元胞的鄰近元胞中的借助于第一檢測設備(1)檢測的顆粒(3)的顆粒勢組成；-將顆粒(3)定位在各自的起始元胞(S)處，其中之后所述顆粒(3)分別從一個元胞切換到具有最小總勢的鄰近元胞中；-借助于第一檢測設備(1)檢測顆粒(3)的位置；-借助于第一檢測設備(1)、計算機設備(9)、和控制設備(7)更新總勢狀態(tài)，其特征在于，從開始時分配給顆粒(3)的平均速度出發(fā)，隨著顆粒密度增加借助于計算機設備(9)和在存儲設備(10)中所存儲的具有一些制動等級的制動等級表通過速度減小將所述平均速度減小，使得根據(jù)基本圖得出顆粒密度與顆粒速度之間的關聯(lián)。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，該基本圖是根據(jù)Weidmarm的用于人流的基本圖。
18.根據(jù)權利要求16或17所述的方法，其特征在于，開始時分配給顆粒(3)的平均速度是具有高斯分布的平均速度。
19.根據(jù)權利要求16至18之一所述的方法，其特征在于，使用確定數(shù)目的開始時分配的不同平均速度以及分別屬于其的制動等級表。
20.根據(jù)權利要求16至19之一所述的方法，其特征在于，所述顆粒密度是在元胞中的另外的顆粒(3)在所述元胞的每總面積中的數(shù)目，所述另外的顆粒被定位在元胞柵格的圍繞顆粒(3)的環(huán)中。
21.根據(jù)前述權利要求16至20之一所述的方法，其特征在于，所述顆粒密度是在元胞中的具有比該顆粒(3)更小目標勢的另外的顆粒(3)在所述元胞的每總面積中的數(shù)目。
22.根據(jù)前述權利要求16至21之一所述的方法，其特征在于，從顆粒密度出發(fā)查找屬于所述顆粒密度的制動等級的索引，并且將相應的速度減小與開始時給顆粒(3)分配的平均速度相加。
23.根據(jù)前述權利要求16至22之一所述的方法，其特征在于，選擇元胞大小，使得針對開始時分配的平均顆粒速度生成每時間步長所經(jīng)過的元胞中的離散整數(shù)元胞速度值。
24.根據(jù)前述權利要求16至23之一所述的方法，其特征在于，速度減小分別是每時間步長經(jīng)過的元胞中的離散整數(shù)元胞速度值。
25.根據(jù)前述權利要求16至M之一所述的方法，其特征在于，將速度減小相應地分配給制動等級。
26.根據(jù)前述權利要求16至25之一所述的方法，其特征在于，借助于第二檢測設備 (12)檢測真實對象運動以用于初始化顆粒的位置、起始元胞、目標和顆粒速度。
27.根據(jù)前述權利要求16至沈之一所述的方法，其特征在于用于分析借助于第一檢測設備(1)檢測的顆粒運動的分析設備(11)。
28.根據(jù)權利要求27連同權利要求沈所述的方法，其特征在于，所述分析設備(11)生成至中央控制臺(13)的控制脈沖。
29.根據(jù)權利要求觀所述的方法，其特征在于，用于控制建筑物元件(15)的中央控制臺。
30.根據(jù)權利要求四所述的方法，其特征在于，建筑物元件(15)是門、窗、指示牌、揚聲器、電梯、自動扶梯、和/或發(fā)光體。
31.將根據(jù)權利要求1至15之一所述的裝置或根據(jù)權利要求16至30之一所述的方法用于模擬和/或借助于中央控制臺控制人流、車輛運動和/或動物運動的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于基于元胞狀態(tài)自動機模擬在區(qū)域上運動的對象流的方法。本發(fā)明的任務是改善用于基于元胞狀態(tài)自動機模擬在區(qū)域上運動的對象流的方法，使得該模擬盡可能真實地反映對象流。此外提出，從由對象所期望的速度出發(fā)，隨著顆粒密度增加借助于具有一些制動等級的制動等級表將所述速度減小，使得根據(jù)基本圖得出對象密度與對象速度之間的關聯(lián)。根據(jù)本發(fā)明，改善了用于模擬對象流的常規(guī)方法。本發(fā)明尤其適用于人流。
文檔編號G06N3/00GK102257518SQ200980150826
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2008年12月17日
發(fā)明者邁斯特 A., 克斯特 G., 克萊因 W. 申請人:西門子公司