可计算模型的计算机仿真建模

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可计算模型的计算机仿真建模

环境模型

为了保持连续空间的仿真优势,和利用离散空间的简易降低计算机仿真的难度,在两种层面上分别采用连续和离散的空间模型。对于个体的内部状态及自身运动学变量,采用连续空间的物理坐标,,与笛卡儿坐标系一致。对于个体的对外表现及仿真中的可视化,采用二维网格离散化空间模型,网格坐标为,,凡,分别代表个体所在的网格的行和列。空间环境中的障碍物是对个体而言的外在表现物,也采用网格空间,其只具有网格坐标。这主要是为了方便的感知动作。

空间的网格化采用流行的做法,即将平面空间划分成边长为的正方形网格。每一个网格只有三种状态,即为障碍、被其他人员所占据或空闲。三种状态必居其一,也只能居其一。在任意时刻,一个也只能占据一个单元格,因此个体对外表现出来的位置可以用其所处的单元格表示。同一单元格内属性相同,即该单元格若为障碍占据,则障碍占据该单元格所代表的全部空间,其他情况类似。

网格空间以网格坐标,,凡表示每一网格,每一个网格的状态当为障碍或被其他人员所占据时为,当为空时为。根据上述约定可知,当某一感知到某一网格状态为时,表示该网格所代表的全部面积非空,当状态为时,则全部为空。反之,当某一的物理坐标,力落在某一网格时,

则认为该占据了该网格的全部面积且仅在该网格内。因此,当个体的习坐标落入目标格时,表示该到达了目的地。计算过程中用到的目标位置,选取目标网格的中心点。

个体的行为

(1)感知

智能体从当前位置移向目标位置的过程中,其位置根据其速度而变化,这里所说的速度是一个向量,它表示智能体位置在方向和大小上的改变。智能体的速度根据来自环境的观察并结合自身内部状态而改变,尽管感知行动对世界本身没有影响,但是它却改变了七内部关于世界的知识,因此,感知行动被称为“产生知识的行动”￡侧。对局部相邻环境的感知是仿真智能体行为的重要组成部分。由空间模型可知,对外部环境的感知是以网格为基本单位。只有一定范围的局部空间环境对的运动产生影响,将该影响范围定义为的可见区域,或称为视野.

(2) 决策

在本模型的动态行为中, 体进行三种级别的决策战略级决策, 战术级决策和动作级反应式决策。如前一章所述,疏散过程中的人员宏观上要进行目标的选择和路径的规划,我们称之为人员疏散行为的战略级决策,也被称为全局路径规划.

本模型采用前一章介绍的基于子目标的最短路径规划算法,同时结合如前所述空间离散化的特点,对算法中的子目标设定建立新的方法。在组成建筑物边界的轮廓线线段端点附近设立一个单独的点作为子目标,造成疏散过程中某一时间内许多个体将同一个点作为自己的当前目标,而忽略该点附近更多可供通行的区域,形成不现实的拥挤。因此,把任何由两个障碍形成的狭窄通道的起始和结束处看作出入口,组成它们的网格均为可选子目标,