基于神经网络的群体行为仿真技术研究

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1、ＩＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ硕±学化论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＇．補＼Ｊ■＇论文题目基于神经网络的群体行为仿真技术讲究Ｖ学科专业计算机应用技术Ｉ学号２０１２２１０６０４１９作者姓名杨中元指导教师卢光辉副教授分类号密级注1UDC学位论文基于神经网络的群体行为仿真技术研究（题名和副题名）杨中元（作者姓名）指导教师卢光辉副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业计算机应用技术提交论文日期2016.

2、03.29论文答辩日期2016.05.17学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHOFCROWDSSIMULATIONBASEDONNEURALNETWORKAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ComputerApplicationTechnologyAuthor:YangZhongyuanSupervisor:A.P.LuGuanghuiSchool:SchoolofComputerS

3、cience&Engineering独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在巧师指巧下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特別加Ｗ标注和致谢的地方夕ｂ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技火学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。：作者签名：＾円期从／乙年月日均卞ｊ论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被賓阅和借阅。本人

4、授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：衫）朽Ｌｉ导师签名：＼１＾刖月：年＾月日１－／（７文／摘要摘要虚拟群体运动仿真一直是各大虚拟现实课题组的重要研究方向。仿真技术的成果在群体管理（检阅系统、暴乱处理）、公共空间设计（建筑、城市设施规划）、灾害防演等方面发挥举足轻重的作用。然而国内研究环境单一，对群体行为的认识与构建处于较低水平。因此人们迫切地希望能够通过对群体行为的仿真研究，对灾害发生的场景进行模拟预演，从而提前发现潜在问题，保障人

5、生安全。本论文基于以上研究背景，对群体行为各项关键仿真技术进行了深入的分析。主要在个体特征建模、全局碰撞规避、以及群体控制规划三个方面提出具有不同侧重的技术改进方案。主要内容有：1.研究群体环境下的个体特征，改进基于个体情绪特征的人群建模方法。本方法采用PEN模型，将情绪特征映射于个体，反映出了群体行为的多样性特征。同时结合GAS模型，将情绪特征主动化，实现了个体能够动态地进行情绪变化的目标。2.研究大规模群体仿真中相对个体间的碰撞规避问题，提出一种新的基于神经网络的局部控制方法。该方法利用人工神经网络的学习特性，从群体行为过程中提取特征信息产生预判空间，从而使个体具有更高概率完成规避动作，避

6、免了传统规避过程中群体间过多的交互运算。另一方面，对碰撞查询进行全局优化，减少了资源耗费，降低了时间复杂度。3.研究大规模群体仿真中的控制规划方法，使用一种基于导航力场的路径规划算法。并能够根据人群密度的不同，动态的改变行进速度，更贴近真实情况。由于大规模遍历造成的高复杂度，个体间的距离查询效率上仍然存在不足。本文提出存储结构上的优化策略，保证高效可靠的遍历过程。基于上述改进方法和研究内容，本论文实现了一个城市环境下大规模群体行为的仿真程序，能够较为逼真的模拟大规模群体行为。并对该程序进行实例演示和分析。最后，对本论文所取成果进行了总结概括，并对未来的工作方向进行了展望。关键词：群体仿真，碰撞

7、避免，路径规划，神经网络，人群建模IABSTRACTABSTRACTVirtualcrowdmotionsimulationhasbeenanimportantresearchfieldofthemajorvirtualrealitygroup.Resultsofsimulationtechniquesplayapivotalroleinthecrowdmanagement（paradesyste