CN110110389B - 一种虚实结合的室内外疏散仿真方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，本发明具体包括以下步骤：S1、根据疏散研究的对象区域，S2、通过手机内置的传感器进行定位，室外使用GPS和惯性导航传感器辅助定位，S3、在获得位置后，通过位置关联虚拟仿真空间和实际空间，本发明涉及地理空间信息系统技术领域。该虚实结合的室内外疏散仿真方法，克服了单纯使用虚拟疏散仿真所带来的结果不真实缺陷，解决在真实场景中再现灾害影响的困难，并通过虚实融合给予参与疏散人员增强现实的体验，同时使得疏散仿真结果兼具使用海量仿真体的高效特性和使用真实人员的数据可信度，发明能够应用于针对各种室内外复杂场景的疏散效能分析中，以及制定应急预案的过程中。
Description
技术领域
本发明涉及地理空间信息系统技术领域，具体为一种虚实结合的室内外疏散仿真方法。
背景技术
由于现代人的生活主要集中在室内及其毗邻的周边区域，所以针对该区域进行疏散研究对于减少次生灾害影响，具有十分重要的意义，当前的疏散研究主要采用三种方式进行：
(1)、对已有的疏散数据进行统计，以得到相应的场景状况和疏散模型，然而这种方式由于只是对已发生灾害事件场景的数据再现，基于此数据生成的模型存在缺乏对于新的疏散场景的适应性。
(2)、对于疏散进行场景的虚拟再现，该方法针对待研究场景，进行基于数据运算的虚拟空间内疏散仿真，该方法能够大幅度降低对于研究场景的经济投入和风险，同样由于纯粹基于虚拟空间的疏散仿真，导致该结果和待研究场景内实际结果对比存在一定的偏差。
(3)、对于疏散的实地仿真是目前最接近实际情况的疏散研究手段，该方法具有研究对象和场景的真实性，所以被认为能够客观反映人员在特定场景下的实际疏散行为和对灾害的反应，然而这种方法也存在巨大缺陷，即对于极端灾害情况无法完全重现，极端情况诸如浓烟和火焰对于参与者的身体可能会带来潜在且无法恢复的生理和心理损伤，因而无法被完整重现。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，解决了现有仿真方法缺乏对于新的疏散场景的适应性，并且会导致仿真结果和待研究场景内实际结果对比存在一定的偏差，同时对于极端灾害情况无法完全重现，极端情况诸如浓烟和火焰对于参与者的身体可能会带来潜在且无法恢复的生理和心理损伤，因而无法被完整重现的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，具体包括以下步骤：
S1、根据疏散研究的对象区域，采集实地数据或者利用现有的数字化设计图纸构建虚拟场景，并且将所用的外部定位设备进行虚实映射；
S2、通过手机内置的传感器进行定位，室外使用GPS和惯性导航传感器辅助定位；
S3、在获得位置后，通过位置关联虚拟仿真空间和实际空间，建立实际物理空间的坐标；
S4、利用虚拟仿真空间模拟火灾等极端灾害情况；
S5、在移动设备上利用声光电等手段展示灾害影响；
S6、用户在接收反馈后，综合当前情况做出加速、减速、转向和停止疏散行为；
S7、仿真系统通过收集用户的行为实时模拟虚拟疏散者的行为并将其与真实用户进行互动；
S8、通过真实用户和虚拟用户的互动完成全部室内外疏散活动；
S9、将疏散仿真结果通过统计和图表的方式进行展示和分析。
优选的，所述步骤S3中是采用基于笛卡尔坐标系的局部坐标系或基于大地坐标系的全球坐标系。
优选的，所述步骤S4中可采用火灾演化模型描述火焰和烟气的发展状况。
优选的，所述步骤S5中可使用图像显示火灾蔓延态势，利用声音反应火灾和使用者之间距离的远近，并利用震动回馈反应使用者和虚拟智能体之间的包含碰撞在内的互动。
优选的，所述步骤S2中室内使用无线信号定位和惯性导航传感器辅助定位。
优选的，所述步骤S9中可对统计的图表进行分析，以提高室内疏散效率和降低包含踩踏在内次生灾害的潜在发生概率。
(三)有益效果
本发明提供了一种虚实结合的室内外疏散仿真方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该虚实结合的室内外疏散仿真方法，具体包括以下步骤：S1、根据疏散研究的对象区域，采集实地数据或者利用现有的数字化设计图纸构建虚拟场景，并且将所用的外部定位设备进行虚实映射，S2、通过手机内置的传感器进行定位，室外使用GPS和惯性导航传感器辅助定位，S3、在获得位置后，通过位置关联虚拟仿真空间和实际空间，建立实际物理空间的坐标，S4、利用虚拟仿真空间模拟火灾等极端灾害情况，S5、在移动设备上利用声光电等手段展示灾害影响，S6、用户在接收反馈后，综合当前情况做出加速、减速、转向和停止疏散行为，S7、仿真系统通过收集用户的行为实时模拟虚拟疏散者的行为并将其与真实用户进行互动，S8、通过真实用户和虚拟用户的互动完成全部室内外疏散活动，S9、将疏散仿真结果通过统计和图表的方式进行展示和分析，利用室内外定位技术将虚拟场景和真实场景之间通过空间坐标位置进行契合，之后利用这种虚实空间的位置映射关联，将虚拟疏散仿真体和真实疏散用户之间进行虚实融合的对照，然后，在虚拟空间中设置灾害并将其蔓延利用多媒体手段反向影响到真实用户的认知和决策过程，之后将仿真体模拟疏散行为和真实用户实际疏散行为之间的互动融合体现到整个疏散过程中，最后，分析仿真体和真实人员之间的疏散行为和效率，对于所研究区域给出疏散分析结果并给出改进疏散效能的具体建议，本发明内容克服了单纯使用虚拟疏散仿真所带来的结果不真实缺陷，以及解决了在真实场景中再现灾害影响的困难，并通过虚实融合给予参与疏散人员增强现实的体验，同时使得疏散仿真结果兼具使用海量仿真体的高效特性和使用真实人员的数据可信度，发明能够应用于针对各种室内外复杂场景的疏散效能分析中，以及制定应急预案的过程中。
附图说明
图1为本发明仿真方法的流程图；
图2为本发明仿真方法的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，具体包括以下实施例：
针对火灾的动态矢栅一体化动态室内通行网络表达技术，包括有以下步骤：
S1、利用通行网格描述整个建筑内部通行空间，并构建室内通行网格集合；
S2、在具备火灾烟雾传感器和监控摄像头的室内空间内，利用火灾烟雾传感器探测火灾烟雾范围，并利用监控摄像头的视频数据确定烟雾以及火焰范围和强度；
S3、在未布设传感器和摄像头的范围内，通过肉眼识别的方式鉴别火焰和烟雾的范围和强度，并将其在建筑物空间进行标示；
S4、融合自动和人工界定的火灾强度和范围，将火焰覆盖网格和烟雾覆盖网格分别在通行网格中分别进行标示；
S5、利用虚拟仿真空间模拟火灾等极端灾害情况，可采用火灾演化模型描述火焰和烟气的发展状况；
S6、在确定了当前起始位置和终点位置之后，利用考虑火灾影响的智能寻路算法，并利用可通行网格和不可通行网格数据推导出规避火灾影响的室内通行路径；
S7、利用室内精细通行网络提取室内粗略通行网络，只保留明显的转弯和上下楼梯等移动方向和行为发生明显变化的节点位置信息，去除其它细微改变的行为信息；
S8、同时保留粗略路径信息和精细路径信息，以便于根据具体需求提供特定的路径结果；
S9、根据火灾演化，实时更新通行路径，即废弃已经不可用的通行路径，并提供可用的新路径。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、根据疏散研究的对象区域，采集实地数据或者利用现有的数字化设计图纸构建虚拟场景，并且将所用的外部定位设备进行虚实映射；
S2、通过手机内置的传感器进行定位，室外使用GPS和惯性导航传感器辅助定位；
S3、在获得位置后，通过位置关联虚拟仿真空间和实际空间，建立实际物理空间的坐标；
S4、利用虚拟仿真空间模拟火灾等极端灾害情况；
S5、在移动设备上利用声光电等手段展示灾害影响；
S6、用户在接收反馈后，综合当前情况做出加速、减速、转向和停止疏散行为；
S7、仿真系统通过收集用户的行为实时模拟虚拟疏散者的行为并将其与真实用户进行互动；
S8、通过真实用户和虚拟用户的互动完成全部室内外疏散活动；
S9、将疏散仿真结果通过统计和图表的方式进行展示和分析。
2.根据权利要求1所述的一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，其特征在于：所述步骤S3中是采用基于笛卡尔坐标系的局部坐标系或基于大地坐标系的全球坐标系。
3.根据权利要求1所述的一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，其特征在于：所述步骤S4中可采用火灾演化模型描述火焰和烟气的发展状况。
4.根据权利要求1所述的一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，其特征在于：所述步骤S5中可使用图像显示火灾蔓延态势，利用声音反应火灾和使用者之间距离的远近，并利用震动回馈反应使用者和虚拟智能体之间的包含碰撞在内的互动。
5.根据权利要求1所述的一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，其特征在于：所述步骤S2中室内使用无线信号定位和惯性导航传感器辅助定位。
6.根据权利要求1所述的一种虚实结合的室内外疏散仿真方法，其特征在于：所述步骤S9中可对统计的图表进行分析，以提高室内疏散效率和降低包含踩踏在内次生灾害的潜在发生概率。
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