Matlab实现基于元胞自动机模拟室内人员疏散的最基本模型

1 简介

为了消除礼堂的安全隐患,制定行之有效的应急预案,有必要对礼堂人群疏散运动进行研究,掌握礼堂人群疏散的一般特点和规律.采用基于二维元胞自动机模型对某高校礼堂发生人群疏散运动进行仿真,找出影响礼堂人群疏散效率的关键因素,为高校礼堂设计提供支持;为高校礼堂制定突发事件应急预案提供参考.

2 部分代码

function [Occupied, DynField, cur_evacuated] = myUpdate(OccupiedOld, DynFieldOld, StatField, params)% 在这个函数里面将完成障碍物静止与人员移动% 这个函数能跑通，本来的update不知道为什么跑不通。global neibrs; global neighborFlags; global inverseNeighbors; global inverseNeighborFlags;neibrs = [-1 0 ; +1 0 ; 0 -1; 0 +1; 0 0]; neighborFlags = [1, 2, 4, 8, 16, 0];inverseNeighbors = [2 1 4 3 0];          % 与neibrs互为倒置关系，会在move的32行体现出来inverseNeighborFlags(1) = 0;             % 跟前面的 neighborFlags 相对应inverseNeighborFlags(2) = 1;  inverseNeighborFlags(4) = 2; inverseNeighborFlags(8) = 3; inverseNeighborFlags(16) = 4;            % 0 1 0 2 0 0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 4[n, m] = size(OccupiedOld);    % 即 n = m = 50.Occupied = OccupiedOld;        % 这里的OccupiedOld就是更新前的Occupied，即evacuation.m中的Occupied。DynField = DynFieldOld;        % 同上。miu = params(5);               % friction parameter = 0.1cur_evacuated = 0;for i = 2: n-1                                                  % 因为1和n是墙 for j = 2: m-1                                                  % 1和m是墙if(OccupiedOld(i,j) == 0 || OccupiedOld(i,j) == 100)            % 找到不是空和障碍物的(i,j)    continue;                                                   % 即布置了人的(i,j)，不然一直对i,j进行循环end% 每循环出一个有人的(i,j)，就进一次move，确定移动的方向[moveI, moveJ, id] = move(OccupiedOld, DynFieldOld, StatField, i, j, params);if(id ~= 0)                            % if we moved - to door or to empty cell ，如果不是停步不前，对应的是move里面id=5id = neighborFlags(id+1); DynField(i, j) = DynField(i, j)+1;     % 该位置有人经过，则Dyn+1Occupied(i, j) = 0;                    % 这一点的人走了过后，这个位置的Occupied就又重置为0了%if not door         keep tracking who is in if ((moveI>1) && (moveI<n) && (moveJ>1) && (moveJ<m))          % 如果这个点的下一步，即moveI和moveJ都还在房间内Occupied(moveI,moveJ) = bitor(Occupied(moveI, moveJ),id);      % bitor 是按位逻辑或运算，赋值为之后的惯性方向寻找做铺垫else cur_evacuated = cur_evacuated + 1; endendend end% resolve conflicts 解决冲突，miu的概率所有人原地不动% if several pedestrains decided to move to the same cell % with probability miu all pedestrains stay on thier previous places % and with probability 1 - miu one random pedestrain movesfor i = 2: n-1 for j = 2: m-1if(Occupied(i,j) == 0)           % 找到不是0的即已经被占据的(i,j)continue; endcandidates = zeros(1); cnt = 1; for k=1:4                                                % 为什么k只需要是1:4？and_ = bitand(Occupied(i,j), neighborFlags(k+1));        % bitand 是按位逻辑且运算if(and_ == neighborFlags(k+1))                           % if somebody entered cell candidates(cnt) = k;                                     % from direction of k-th neighbor cnt = cnt + 1; end endif(length(candidates) > 1) event = rand(1);if(event > miu)           % one moves% chose moving with equal probability move_id = randi(length(candidates));Occupied(i, j) = neighborFlags(candidates(move_id)+1);if( (i <= 1) || (i >= n) || (j <= 1) || (j >= m))           %if door cur_evacuated = cur_evacuated-length(candidates)+1; endfor k=1:length(candidates)if(k ~= move_id)[moveI, moveJ] = getNeighbor(i, j, candidates(k)); DynField(moveI, moveJ) = DynField(moveI, moveJ)-1; Occupied(moveI,moveJ) = 1; end endelse            % nobody moves Occupied(i,j) = 0;if((i <= 1) || (i >= n) || (j <= 1) || (j >= m))         % if door cur_evacuated = cur_evacuated - length(candidates); endfor k=1:length(candidates)[moveI, moveJ] = getNeighbor(i, j, candidates(k)); DynField(moveI, moveJ) = DynField(moveI, moveJ)-1; Occupied(moveI,moveJ) = 1; endendendend end%update Dynamic fieldalpha = params(3);       % diffusion of dynamic field delta = params(4);        % decay of dynamic fieldfor i = 2: n -1 for j = 2: m -1eventDecay = rand(1); if(DynField(i,j) == 0)        % D must be non-negative continue; endif(eventDecay < delta)DynField(i, j) = DynField(i, j) - 1;    % decayendif(DynField(i,j) == 0)            % D must be non-negative 非负continue; endeventDiffuse = rand(1); if(eventDiffuse < alpha)DynField(i, j) = DynField(i, j) - 1;           % diffuse% choose neight to which boson will move nightborToDecay = randi(4); [moveI, moveJ] = getNeighbor(i, j, nightborToDecay); DynField(moveI, moveJ) = DynField(moveI, moveJ) + 1;endend end% Occupied=zeros(50,50);% DynField=zeros(50,50);% cur_evacuated=0;end

3 仿真结果

4 参考文献

[1]梅圣显. 基于元胞自动机模型的公共场所人员应急疏散研究. Diss. 哈尔滨工业大学.

博主简介：擅长智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真，相关matlab代码问题可私信交流。

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