CN103278171A

CN103278171A - 室内应急路径导航方法

Info

Publication number: CN103278171A
Application number: CN2013101933069A
Authority: CN
Inventors: 汪晓楠; 张肖
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明公开了一种室内应急路径导航方法，包括以下步骤：在室内场景走廊部署探测节点，在交叉路口和出口部署导向节点；通过探测节点和导向节点，获取室内场景的节点和路径信息；通过探测节点获取人员的起始点和危险点位置信息；建立路径网络图并采用邻接表数据结构存储；确定人员的转移的目标点；将搜索区域限制在以起始点和目标点的连线为对角线的矩形区域中进行最短路径计算；将搜索区域扩大为包含矩形区域的以起始点和目标点为两个焦点的最小椭圆中进行最短路径计算；根据计算结果，得到最短路径。本发明可满足医院等规模较大，空间分布较复杂，人员类型多样的公共室内空间在突发情况下的应急疏散导航需要，降低时空复杂度，提高效率。

Description

室内应急路径导航方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种室内应急路径导航方法。

背景技术

目前，由于突发性灾害事故较多，且危害性大，当发生灾害事故时，由于灾情发展的动态性和避难人员在灾变时期的恐慌心理状态，所以人群选择逃生路线会有很大的盲目性。

事故救援的首要任务就是引导事故发生地人员迅速撤离到安全区域，因此，要在最短的时间里选择一条最佳的逃生路线即最短距离逃生路线。

通过搜索算法和Dijkstra（最短路径）来找出一条最佳逃生路线是比较常用的方法，但该方法存在以下缺陷：一是对于复杂多层次、超过1000 个节点（路口称为节点）的复杂场景，搜索速度很慢，决策时间长，因此，该方法不适合实时应急逃生时的决策；二是该算法未将发生灾害事故时道路的安全通行性考虑在内，而实际逃生路线的选择是与不同灾情的发生、灾情的发展趋势和通道条件有密切的关系，因此，该方法仅仅计算出最短逃生路线是不适合实际应用的。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种室内应急路径导航方法，解决现有技术中最短路径导航方法决策时间长，不适合实时应急逃生的缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种室内应急路径导航方法，包括以下步骤：

（1）在室内场景走廊部署探测节点，在交叉路口和出口部署导向节点；

（2）通过探测节点和导向节点，获取室内场景的节点和路径信息；

（3）通过探测节点获取室内人员的起始点和危险点位置信息；

（4）根据室内场景的节点和路径信息以及室内人员的起始点和危险点位置信息建立路径网络图；

（5）采用邻接表数据结构存储上述路径网络图；

（6）确定室内人员的转移的目标点；

（7）将搜索区域限制在以起始点和目标点的连线为对角线的路径网络图的矩形区域中；在限制搜索区域中，根据给定的起始点和目标点使用Dijkstra算法进行最短路径计算；

（8）若步骤（7）计算出最短路径，则进行下一步；否则将搜索区域扩大为包含矩形区域的以起始点和目标点为两个焦点的最小椭圆中，并根据给定的起始点和目标点使用Dijkstra算法进行最短路径计算；

（9）输出起始点和目标点之间的最短路径。

按上述方案，步骤（7）和步骤（9）中使用改进的Dijkstra算法进行最短路径计算，所述的改进的Dijkstra算法是增加决策属性并转化为新的路径权重。

按上述方案，增加的决策属性包括通过时间，拥挤程度，安全性，道路级别，救助设施和通讯状况。

按上述方案，所述决策属性通过时间，拥挤程度，安全性，道路级别，救助设施和通讯状况的权重值使用层次分析法确定。

按上述方案，所述决策属性通过时间，拥挤程度，安全性，道路级别，救助设施和通讯状况的权重值分别为0.3621，0.0922，0.3434，0.0597，0.0497，0.0929。

本发明产生的有益效果是：

1.本发明通过限制搜索区域对基于Dijkstra算法的应急路径导航方法进行了优化，在不损害搜索结果准确性的前提下提高了搜索效率，减少了计算复杂度，节约了时间；

2. 本发明将道路的长度、宽度等静态属性与逃生人员类型、道路安全性等动态因素结合，使用层次分析法确定各因素所占权重，将现实中的道路情况抽象为各边权值不等的有向图，对Dijkstra算法进行改进，从而达到应急环境下科学、及时导航，疏散受灾人群的目的。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的室内应急路径导航方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的室内场景的节点和路径信息示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，

一种室内应急路径导航方法，包括以下步骤：

（1）在室内场景走廊部署探测节点，在交叉路口和出口部署导向节点；如图2所示；

（5）采用邻接表数据结构存储上述路径网络图；

（6）确定室内人员的转移的目标点；

（7）将搜索区域限制在以起始点和目标点的连线为对角线的路径网络图的矩形区域中；在限制搜索区域中，根据给定的起始点和目标点使用改进的Dijkstra算法进行最短路径计算；

（8）若步骤（7）计算出最短路径，则进行下一步；否则将搜索区域扩大为包含矩形区域的以起始点和目标点为两个焦点的最小椭圆中，并根据给定的起始点和目标点使用改进的Dijkstra算法进行最短路径计算；

（9）输出起始点和目标点之间的最短路径。

改进的Dijkstra算法是增加决策属性并转化为新的路径权重，其中增加的决策属性包括通过时间，拥挤程度，安全性，道路级别，救助设施和通讯状况，权重值使用层次分析法确定。

决策属性通过时间，拥挤程度，安全性，道路级别，救助设施和通讯状况的权重值分别为0.3621，0.0922，0.3434，0.0597，0.0497，0.0929。

以医院火灾应急为例，决策属性的选择如图2所示。综合考虑道路的通过时间、拥挤程度、安全性、道路级别、救助设施和通讯状况6个决策属性，以下介绍这6个属性的具体含义及确定方法。

（1）通过时间：结合路径长度这一静态属性，考虑道路上不同的人员类型（移动障碍人员、无障碍人员、携带移动障碍人员的救助人员）通过道路所需时间，给出不同等级的通过时间指标值。

（2）拥挤程度：指一定时间内道路的通过需求超过道路通行能力的情况。

（3）安全性：这里的安全性主要考虑火灾点到道路的距离，此距离越近，则道路的安全性越高，否则安全性低。在选择道路时，安全性高的道路优先度高。

（4）道路级别：仿照公路的划分，根据道路的宽度将室内的路径划分成不同等级，对不同等级的道路在权重分配时有所区分。

（5）救助设施：由于灾害的危害是一个蔓延的过程，在逃生过程中，逃生人员可以能动地进行自救（如打开火灾灭火水阀等），此类自救资源对于提高逃生人员的生还率及救助人员的成功率也相当重要，因此在逃生路径选择时，将此类资源列入救助设施因素中。

（6）通讯状况：指该道路上的通讯网络覆盖状况，包括GSM、CDMA等无线通信网络覆盖情况。在灾害情况下，通信传输设备是否被破坏及特殊情况时的通信条件等。

权重标度的选择

本方法从各种标度的均匀性、一致性等方面考虑，选择了指数标度法构造判别矩阵，其描述如表一所示：

编号标度含义

（1） 1.000 两属性相比具有同等重要性

（2） 1.316 两属性重要性介于（1）和（3）之间

（3） 1.732 两属性相比，一个比另一个更重要

（4） 2.280 两属性重要性介于（3）和（5）之间

（5） 3.000 两属性相比，一个比另一个明显重要

（6） 3.948 两属性重要性介于（5）和（7）之间

（7） 5.196 两属性相比，一个比另一个强烈重要

（8） 6.839 两属性重要性介于（7）和（9）之间

（9） 9.000 两属性相比，一个比另一个极端重要

决策权值分配

在综合评价过程中，通常是由专家凭自己的主观经验和知识分别给出自己的评价判断，然后再将这些信息按照某种方法综合为最终评价结论。在专家决策过程中，专家们依据自己的经验或评价准则往往做出重要性比值是不相同的，为了使得专家的最终决策方案尽可能的接近实际情况，本技术采用以下专家决策方法:

(1) 专家根据自己的知识、经验、能力等给出决策属性重要性比值;

(2) 对专家给出的重要性比值进行分析，得到一个综合的重要性比值;

(3) 构造判断矩阵，并进行一致性校验和修正。

对m位专家给出的对比结果（D1i,D2i,D3i,D4i,D5i,D6i）(i=1,2,3…...m)分别在不同的属性上求平均值，取与平均值最接近的标度为专家决策结果。若平均值与上下两个相邻标度的差值相同，则进行方差分析，取方差分析结果较小的标度为专家决策结果。

确定判别矩阵后，求出最大特征根及对应的特征向量，进行一致性检验和修正。最后归一化处理，可得出各因素权重分配结果。

在应急疏散中，时间和安全性是最主要的考虑因素，因此需要基于时间和安全性偏好分配。在医院火灾应急情况下，考虑以上6个主要因素得出的权重分配为：

w= (0.3621，0.0922，0.3434，0.0597，0.0497，0.0929)

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种室内应急路径导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

（5）采用邻接表数据结构存储上述路径网络图；

（6）确定室内人员的转移的目标点；

（9）根据计算结果，得到起始点和目标点之间的最短路径。

2.根据权利要求1所述的室内应急路径导航方法，其特征在于，步骤（7）和步骤（9）中使用改进的Dijkstra算法进行最短路径计算，所述的改进的Dijkstra算法是增加决策属性并转化为新的路径权重。

3.根据权利要求2所述的室内应急路径导航方法，其特征在于，增加的决策属性包括通过时间，拥挤程度，安全性，道路级别，救助设施和通讯状况。

4.根据权利要求3所述的室内应急路径导航方法，其特征在于，所述决策属性通过时间，拥挤程度，安全性，道路级别，救助设施和通讯状况的权重值使用层次分析法确定。

5.根据权利要求3所述的室内应急路径导航方法，其特征在于，所述决策属性通过时间，拥挤程度，安全性，道路级别，救助设施和通讯状况的权重值分别为0.3621，0.0922，0.3434，0.0597，0.0497，0.0929。