基于多目标差分进化算法的大型场所人群路径规划技术

作     者：李东芮 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钟竞辉

授予年度：2022年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0835[工学-软件工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：路径规划 人群安全 人群仿真 进化算法 

摘      要：随着社会经济的发展,人们的生活日益丰富,人群聚集的大型场所也日渐增多。然而,随着人群聚集现象的增加,发生踩踏事件等事故的风险也随之增大。因此,政府与学界对于如何有效预防这类事故发生非常关注。其中,给予人群正确且完整的引导,使行人可以顺利通过人群密集场所,是预防此类事件的重要手段。本研究对影响密集人群安全的因素进行了分析,并探索了如何同时兼顾人群经过场景的效率与安全。对于人流持续大量通过、人群密度始终较高的场景,通过对引导路径进行规划,尽可能降低不同方向的人流之间发生冲突的可能性,将有效提高安全性。除了安全以外,人群通过场景的效率也需要得到保障,避免人群大量滞留带来的安全隐患。本研究为路径规划方案设计了一套编码解码方式,并提出了一个评估密集人群的与人流冲突相关的安全性的指标,将这两者与效率指标相结合,提出了一个基于多目标差分进化算法的自动化路径规划的搜索框架。利用这个框架,对于给定的场景,可以搜索兼顾人群通行效率与人群安全性的路径规划方案。将所得路径规划方案转化为行人指引,即可引导行人安全且高效地通过场景。为了验证该框架,本研究用三个测试场景进行了实验与仿真,实验数据显示,在本研究所得的路径规划方案的引导下,行人的安全性与效率优于用传统路径搜索方法行走的人群,所得路径规划方案能够持续引导人流通过场景,没有出现传统路径搜索方法导致的严重拥堵现象。实验与仿真的结果验证了该框架在搜索兼顾人群安全与引导效率的路径规划方案上的有效性。