Matlab实现基于元胞自动机模拟室内人员疏散的最基本模型
Matlab实现基于元胞自动机模拟室内人员疏散的最基本模型
TT_Matlab
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，完整matlab代码或者程序定制加qq1575304183。
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
.
1
cur_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=
5
id = neighborFlags(id+
1
);
DynField(i, j) = DynField(i, j)+
1
; % 该位置有人经过，则Dyn+
1
Occupied(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
;
end
end
end
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 moves
for
i =
2
: n-
1
for
j =
2
: m-
1
if
(Occupied(i,j) ==
0
) % 找到不是
0
的即已经被占据的(i,j)
continue;
end
candidates = 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
end
if
(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
;
end
for
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
end
else
% nobody moves
Occupied(i,j) =
0
;
if
((i <=
1
)
||
(i >= n)
||
(j <=
1
)
||
(j >= m)) %
if
door
cur_evacuated = cur_evacuated - length(candidates);
end
for
k=
1
:length
(candidates)
[moveI, moveJ] = getNeighbor(i, j, candidates(k));
DynField(moveI, moveJ) = DynField(moveI, moveJ)-
1
;
Occupied(moveI,moveJ) =
1
;
end
end
end
end
end
%update Dynamic field
alpha = params(
3
); % diffusion of dynamic field
delta = params(
4
); % decay of dynamic field
for
i =
2
: n -
1
for
j =
2
: m -
1
eventDecay = rand(
1
);
if
(DynField(i,j) ==
0
) % D must be non-negative
continue;
end
if
(eventDecay < delta)
DynField(i, j) = DynField(i, j) -
1
; % decay
end
if
(DynField(i,j) ==
0
) % D must be non-negative 非负
continue;
end
eventDiffuse = 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
;
end
end
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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