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《武汉理工大学》 2012年
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虚拟逃生系统中路径规划技术的研究与应用

赵映杰  
【摘要】:随着社会的不断进步,我国城市化建设的不断推进,各种大型公共设施随处可见。对于这些高密度人群聚集的场所,由于其在紧急情况下人群疏散工作存在很大的不安全性和不确定性,一旦疏散工作安排不合理,就会造成不可预计的生命和财产损失,因此做好人员的安全疏散工作显得尤为重要。近年来,人群疏散工作已经成为安全领域的一个研究重点。然而,在紧急情况下,逃生人群的行为是一个相当复杂的现象,它不但被外界环境所影响,而且与人的心情、身体素质等也有很大的关系,因此仅仅用一组数学公式来描述疏散过程是不够严谨的,也是不太现实的。但是,组织大量人员进行现实的疏散演练,又费力耗时,难以实现。所以,目前对于人群疏散的研究工作主要是基于虚拟场景下的计算机仿真。 虚拟逃生系统的仿真中,最为重要的部分是逃生系统的路径规划部分,这也是本文的主要研究内容。本文通过对已有算法的研究,尤其是现有经典算法A*算法的研究之后,提出了三种路径规划改进措施,来提高算法的运行效率:在标准A*算法的基础上,采用二叉堆的方法来对A*算法开启列表进行快速排序,从而提升算法在开启列表中查找和删除节点的效率;将单个物体的寻径过程和A*算法相结合,加快虚拟环境下的路径搜索速度;在路径规划中运用分层寻路的思想,先根据虚拟环境的信息进行全局规划,把整个虚拟环境划分为几个小区域,然后在各个小区域内进行局部搜索以完成局部路径规划。来减少路径搜索过程中系统搜索的节点数,加快路径搜索速度。 本文通过仿真实验验证了算法的优化特性,实验结果表明,改进后的算法相比改进前搜索效率提高14.7%。 最后本文将改进后的算法成功的应用于实例中,在VS环境下,结合MFC(Microsoft Foundation Classes)框架结构和OGRE (Object-Oriented Graphics Rendering Engine)3d渲染引擎开发出一套虚拟现实的疏散仿真系统,由疏散结果可知,本文建立的路径规划算法针对虚拟场景下的紧急疏散达到了很好的模拟效果。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.9

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