融合RVO和路径规划的塔机动态避障算法

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作者 陈应霞 卫明明 +2 位作者 汪勇 万正龙 刘蕙绮 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第7期2643-2655,共13页

为了避免塔式起重机(简称塔机)在施工作业中发生碰撞事故,提出了一种基于互惠速度障碍法(Reciprocal Velocity Obstacles, RVO)的塔机动态避障算法。该算法在构建的三维空间中随机布置多台塔机,并为每台塔机分配独立的任务以保证任务分... 为了避免塔式起重机(简称塔机)在施工作业中发生碰撞事故,提出了一种基于互惠速度障碍法(Reciprocal Velocity Obstacles, RVO)的塔机动态避障算法。该算法在构建的三维空间中随机布置多台塔机,并为每台塔机分配独立的任务以保证任务分工的灵活性,然后将传统的RVO算法扩展到三维空间,对每台塔机的吊钩进行最优运动路径规划以避免吊钩与常规障碍物发生碰撞,最后将复杂的三维空间降维至二维空间,并根据吊钩与塔机各部件的关联规则设计出一系列避障策略,以确保每个塔机能够在期望速度下实现安全作业。仿真结果表明,所提的算法在复杂环境中能够有效地规划每个塔机的作业路径,实现了塔机与障碍物,以及塔机与塔机之间的安全避让。 展开更多

关键词 安全工程 塔式起重机 互惠速度障碍法 路径规划 动态避障

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RVO-DDPG算法在多UAV集结航路规划的应用 被引量：1

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作者 杨秀霞 高恒杰 +1 位作者 刘伟 张毅 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期308-316,共9页

针对传统智能优化算法处理不确定复杂环境下多UAV集结航路规划存在计算量大、耗时长的问题,提出了一种基于互惠速度障碍法(reciprocal velocity obstacle,RVO)的深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法。引... 针对传统智能优化算法处理不确定复杂环境下多UAV集结航路规划存在计算量大、耗时长的问题,提出了一种基于互惠速度障碍法(reciprocal velocity obstacle,RVO)的深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法。引入互惠速度障碍法指导UAV对不确定环境内障碍进行避碰,有效提高了目标actor网络的收敛速度,增强了算法的学习效率。设计了一种基于综合代价的奖励函数,将多UAV航路规划中的多目标优化问题转化为DDPG算法的奖励函数设计问题,该设计有效解决了传统DDPG算法易产生局部最优解的问题。基于Pycharm软件平台通过仿真验证了该算法的性能,并与多种算法进行对比。仿真实验表明,RVO-DDPG算法具有更快的决策速度和更好的实用性。 展开更多

关键词 无人机 航路规划 编队集结 深度确定性策略梯度算法(DDPG) 互惠速度障碍法(rvo)

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智能指示标志在提高人群疏散效率中的应用研究 被引量：1

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作者 牛恒 韩延彬 +3 位作者 李梁 陈威霖 牛四杰 侯清涛 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2383-2395,共13页

为了解决密闭空间内密集人群应急疏散效率低下的问题,构建了基于智能引导标志的人群疏散引导模型,提出了基于均衡拥堵策略的指示标志布局优化方法和基于社交网络搜索的指示标志引导权重优化方法,用以提高疏散效率。仿真实验证明:优化后... 为了解决密闭空间内密集人群应急疏散效率低下的问题,构建了基于智能引导标志的人群疏散引导模型,提出了基于均衡拥堵策略的指示标志布局优化方法和基于社交网络搜索的指示标志引导权重优化方法,用以提高疏散效率。仿真实验证明:优化后的智能指示标志布局可以有效缓解疏散过程中的局部拥堵,减少行人由拥堵引起的时间消耗;优化后的智能指示标志引导权重可进一步均衡出口利用率,有利于充分利用环境资源,进一步提升人群疏散效率。 展开更多

关键词 智能指示标志 疏散引导 交互速度障碍 社交网络搜索

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虚拟人群仿真的路径规划新算法 被引量：7

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作者 李晓娜 孙立博 秦文虎 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期420-424,共5页

提出了一种用于虚拟人群仿真的路径规划新算法.该算法由全局路径规划模块和局部避碰模块组成.全局路径规划模块利用具有最短距离约束的Delaunay三角形方法分割虚拟环境,并由具有距离信息的单元入口图进行表示;局部避碰模块利用相互速度... 提出了一种用于虚拟人群仿真的路径规划新算法.该算法由全局路径规划模块和局部避碰模块组成.全局路径规划模块利用具有最短距离约束的Delaunay三角形方法分割虚拟环境,并由具有距离信息的单元入口图进行表示;局部避碰模块利用相互速度障碍物方法,并加入了停止规则.实验结果表明:通过对具有距离信息的单元入口图的遍历可获得并存储具有最短距离值的路径,个体通过查询该图即可获得有效全局疏散路径从而实现全局导航;相互速度障碍物方法实现了虚拟人之间,虚拟人与静态障碍物之间的避碰,而停止规则的运用彻底消除了抖动现象.该路径规划新算法实时模拟了人群疏散的运动过程,较真实地再现了疏散特性. 展开更多

关键词 路径规划 相对速度障碍物 DELAUNAY三角形 单元入口图

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一种改进的多智能体碰撞避免行为 被引量：5

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作者 李猛 梁加红 李石磊 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期92-98,共7页

针对目前碰撞避免行为缺乏真实性和通用性的问题,本文提出一种改进的多智能体碰撞避免行为生成方法。通过引入角色参数和个性参数,使得智能体能够根据自身的属性调整避碰行为。改进的多智能体碰撞避免行为把碰撞避免行为与真实人的属性... 针对目前碰撞避免行为缺乏真实性和通用性的问题,本文提出一种改进的多智能体碰撞避免行为生成方法。通过引入角色参数和个性参数,使得智能体能够根据自身的属性调整避碰行为。改进的多智能体碰撞避免行为把碰撞避免行为与真实人的属性相联系,可以保持智能体前后运动的一致性和平滑性。因此,更符合真实人的碰撞避免行为特性,具有更强的"类人性"和通用性。仿真结果表明,加入了真实人属性的改进方法产生的避碰行为能有效地应用于具有多样化属性的虚拟人群行为仿真、多机器人系统和多智能体领域中。 展开更多

关键词 多智能体系统 碰撞避免行为 速度障碍 最优互惠碰撞避免速度

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复杂环境下多移动机器人控制算法研究 被引量：10

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作者 陈奕梅 康雪晶 徐鹏 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2021年第4期48-52,共5页

针对相互速度障碍法(RVO)避障速度理论上可选而实际应用中不可达的问题,综合考虑相互速度障碍法和动态窗口法(DWA)的优缺点,将两种算法进行融合,对可选避障速度进行运动学约束。进一步,针对复杂环境下多移动机器人相遇过程中膨胀半径可... 针对相互速度障碍法(RVO)避障速度理论上可选而实际应用中不可达的问题,综合考虑相互速度障碍法和动态窗口法(DWA)的优缺点,将两种算法进行融合,对可选避障速度进行运动学约束。进一步,针对复杂环境下多移动机器人相遇过程中膨胀半径可能导致移动机器人避障失败的问题,又提出了膨胀半径可变的自适应相互速度障碍法(ARVO)。该方法可以通过判断周边环境的复杂度对膨胀半径进行调整,既保障了移动机器人与周边障碍物的安全距离,又适当扩大了可选速度范围。最后,通过机器人操作系统(ROS)中的Gazebo仿真平台验证了算法的良好性能。 展开更多

关键词 相互速度障碍法 动态窗口法 算法融合 自适应相互速度障碍法

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社会行为驱动的疏散仿真方法研究 被引量：11

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作者 邓媛媛 郑利平 蔡瑞文 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期130-141,共12页

在紧急疏散场景中,个人具有的典型社会属性会对其疏散行为产生影响。将个体对环境的熟悉程度和个体所属团队这2种社会因素引入并应用到人群疏散仿真中,提出一种疏散仿真方法。利用RVO库的实时避碰技术模拟人群的动态运动过程,通过添加... 在紧急疏散场景中,个人具有的典型社会属性会对其疏散行为产生影响。将个体对环境的熟悉程度和个体所属团队这2种社会因素引入并应用到人群疏散仿真中,提出一种疏散仿真方法。利用RVO库的实时避碰技术模拟人群的动态运动过程,通过添加局部目标点以及对局部目标点的选择机制来动态模拟人群不同的社会行为。通过对不同熟悉度的人群以及不同团队数量的人群进行仿真实验,实验结果表明环境熟悉程度和团队因素对疏散时间存在一定影响,仿真结果具有较高真实性。 展开更多

关键词 疏散仿真 环境熟悉度 团队 rvo2(reciprocal velocity obstacle)

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一种基于疏散路径集合的路径选择模型在人群疏散仿真中的应用研究 被引量：9

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作者 韩延彬 刘弘 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期2653-2669,共17页

该文在分析影响人群路径选择因素的基础上,提出了一种基于疏散路径集合的路径选择模型.首先,该文提出了一种基于避障策略的社会力模型构建疏散路径集合,进而采用路径学习算法离散和优化集合中的路径;其次,模型采用影响行人路径选择的四... 该文在分析影响人群路径选择因素的基础上,提出了一种基于疏散路径集合的路径选择模型.首先,该文提出了一种基于避障策略的社会力模型构建疏散路径集合,进而采用路径学习算法离散和优化集合中的路径;其次,模型采用影响行人路径选择的四个因素,即行人距候选路径的距离、候选路径的长度、拥挤度和候选路径终点出口的疏散能力来实时评估候选路径的待选概率,模拟疏散过程中行人对环境的认知;再次,根据路径选择概率和轮盘赌策略实时更新行人的疏散路径,进一步模拟行人在紧急疏散过程中依据实时环境来调整疏散策略;最后,利用相互速度障碍物方法构建人群疏散仿真模型验证路径选择模型的有效性.仿真实验表明该文所提出的路径选择模型可以再现紧急情况下人群的疏散行为,有助于制定和优化此类情况下的人群疏散方案.此外,该文依据仿真结果提出了用于提高人群疏散效率的基本定理,且定理的理论证明也验证了模型的有效性. 展开更多

关键词 人群疏散 路径选择 路径集台 社会力模型 交互速度障碍

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一种基于动态感知的人群仿真局部避碰方法

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作者 史佳宾 刘箴 +3 位作者 肖苗苗 刘婷婷 刘翠娟 刘邦权 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2015年第10期3147-3150,共4页

针对最优相互避碰方法在人群仿真中对虚拟人感知行为缺乏考虑,以及在人群密度较大时导致的拥塞行为,提出一种改进的局部避碰方法。首先,在已有虚拟人感知模型的基础上,加入虚拟人视觉随周围人群的密度而变化的规则,以及听觉感知对避碰... 针对最优相互避碰方法在人群仿真中对虚拟人感知行为缺乏考虑,以及在人群密度较大时导致的拥塞行为,提出一种改进的局部避碰方法。首先,在已有虚拟人感知模型的基础上,加入虚拟人视觉随周围人群的密度而变化的规则,以及听觉感知对避碰行为的影响;其次,引入了有区别的避碰责任机制,使虚拟人在不同情况下采用不同的避碰行为;然后,加入一种拥塞响应规则缓解人群拥塞现象。最后通过多组实验与原方法进行对比,实验结果表明改进后的方法比原方法具有更真实的局部避碰行为,初步验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 动态感知 局部避碰 人群仿真 相对速度障碍物 最优相互避碰

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基于Leader-Follower的分队队形控制寻径算法研究 被引量：2

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作者 陈逸 高岩 王长波 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2018年第12期3812-3815,共4页

在战场环境中,战术分队的队形在面对复杂静态或动态障碍物时难以较好地保持,针对此问题,提出了基于Leader-Follower算法的改进队形控制方法。在leader寻径阶段,通过在战场导航网格中应用两阶段路径搜索方法,先使用A*算法寻找由三角形通... 在战场环境中,战术分队的队形在面对复杂静态或动态障碍物时难以较好地保持,针对此问题,提出了基于Leader-Follower算法的改进队形控制方法。在leader寻径阶段,通过在战场导航网格中应用两阶段路径搜索方法,先使用A*算法寻找由三角形通道和可利用地物组成的路径,再使用改进的Funnel算法在考虑队形规模的约束条件下对路径作平滑处理。在follower跟随阶段中,通过采用morphing技术,产生在复杂障碍约束下平滑的中间约束队形序列,并结合提出的队形弹簧模型,局部修正并控制follower每一时刻的速度。为解决面对动态障碍的避碰问题,基于相对速度障碍法,并加入速度协同控制,避免队形在避碰过程中失效。最后通过实验表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 队形控制 分队寻径 导航网格 相对速度障碍 队形弹簧 变形

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基于五因素人格模型的人群仿真研究

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作者 薛铸鑫 范湘涛 《计算机应用与软件》 CSCD 2015年第12期46-50,174,共6页

针对目前人群仿真在群体行为表达方面缺少个体间差异、多样化表达的问题,特别是个体的心理差异对群体行为的影响,提出一种基于人格模型对人群进行仿真的方法。首先,引入心理学中描述人格的五因素模型,对Agent进行人格建模,并制定人格与... 针对目前人群仿真在群体行为表达方面缺少个体间差异、多样化表达的问题,特别是个体的心理差异对群体行为的影响,提出一种基于人格模型对人群进行仿真的方法。首先,引入心理学中描述人格的五因素模型,对Agent进行人格建模,并制定人格与行为参数的映射关系;然后,设计由人格驱动的路径规划算法和动作姿态实现方法;最后,构建三维仿真系统,实现多种场景中人格因素对人群行为影响的模拟。实验结果表明,该方法能有效地表达个体的心理差异对人群行为产生的影响,使人群仿真更加真实可靠。 展开更多

关键词 人群仿真 智能体 五因素模型 认知路标 互惠式速度障碍区

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