1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1目的及意义：
虚拟人群运动行为仿真是在虚拟空间中对人类在行走过程中的感知、规划、行为和认知方式进行模拟，旨在更真实地反映运动人群的各种特性。虚拟人群运动行为仿真在行人设施设计、电影动画、游戏和大型活动管理等领域都有着广泛的应用。如何在动态的环境中模拟出真实行人的智能路径规划和局部的碰撞避免行为，一直是群体行为仿真领域的亟待解决的关键问题。
建模仿真是行人行为研究中非常重要的一种研究方法，从宏观建模到微观仿真，都已经取得了相当多的研究成果。行人行为仿真也己经成为近年来非常热门的研究领域，仿真模型被广泛应用在各种场合，如虚拟现实、建筑规划、紧急疏散和电影动画。而如何建立真实可信的行为仿真模型是急需解决的问题。
2. 研究的基本内容与方案
2.1目标：
在基于轨迹数据的小群组行人行走行为特性分析的基础上，建立基于智能体的微观行人行为仿真模型。本研究基于心理学、社会学和真实场景实验的研究发现，以智能体的形式，模拟人类行走过程中的决策过程，建立环境感知、行为决策和行动的三层仿真模型，重点对行人小群组的行走行为进行实验分析。
2.2 基本内容
2.2.2.1基于轨迹数据的小群组行人行走行为特性分析
在前人的研究观察中发现，社会群体中行人行走时大多以小群组的形式行走。在一个人群数量足够大的群体中，小群组的比例将近三分之二，而且小群组之间表现出了很高的聚合力。在组成小群组的过程中，人数多以2-4个人为单位。
经过观察发现，典型的群体行走模式在群体成员之间有局部相互作用时发生。在低密度时，组成员倾向于并排行走，形成一条垂直于行走方向的线，从而在街道上占据一个大区域。因此，当局部密度水平的增加，组需要适应去减少适当的空间。在高密度人群中，群组周围可用空间被减少了。组成员在没有其他组成员的干扰下不再保持相同的行走方式。当组内有三个或四个成员时，步行模式分别形成“V”字型和“U”字型。这些情况是由于每个行人倾向去找到一个更加舒适的步行位置以方便与组内的其他成员沟通而形成的突发模式。
2.2.2基于智能体的微观行人行为仿真模型
本课题所进行的是基于智能体的微观行人行为仿真模型，包括了感知、决策和行动三个层面。
1.感知层：相对于感知来说，主要包括基于视野的动态环境感知，即静态障碍物、动态行人、同组行人的速度方向的感知，在感知的基础上进行预期碰撞检测以避免碰撞的发生。感知的工作是通过允许一个模拟的实体来感觉附近的实体的相对位置和速度以及静态障碍物。
2.决策层：在完成感知后，进行决策，在给定其他可见实体和障碍的情况下，基于感知到的信息来决定当前的期望速度和方向，综合各方面的吸引力和排斥力产生下一步速度和方向以及期望位置；
3.行动层：进行决策之后，就是依照决策进行运动，即控制Agent移动到下一个目标点。总的来说，就是要模拟行人小群组对向行走的碰撞避免行为以及行人小群组同向行走的跟随超越行为。
在我们的计算机模拟中，行人开始是处于随机的位置和平行于街道行走方向的随机行走行为。每组的成员之间刚开始相聚一米以外的距离，然后具有相同期望的行走方向。所需的速度通常分布的平均值为1.3米/秒和标准偏差为0.2米/秒，以反映行人行为的自然改变。模型设定一个系统中每个个体i的质量为且有一个预定的速度，面朝一个特定的方向在一个特定的时间间隔t达到瞬时速度。同时，应该保持和其他实体j和墙w之间距离相关的速度，并且速度由相互作用力和来控制，而引入新的作用力表示个体i其他组成员之间的相互作用力。随时间变化的动力学方程如下：
2.2.3典型场景仿真实验
实验过程中将模拟行人小群组对向行走的碰撞避免行为以及模拟行人小群组同向行走的跟随超越行为。将人群中的个体简化为一个点。除了模拟上述两个主要的内容外。不可缺少的是要将人群的行为特征表现出来，即表现为人群的分离、跟随、聚拢和避免碰撞等。考虑这些因素之后，应该体现出小群组从低密度到高密度的情况下，小群组的组织结构有线型到“V”字型或“U”字型以及像河流型的变化过程。
2.3技术方案
2.3.1 平台环境
操作系统：系统开发时基于Windows10操作系统
代码编写调试软件：Visual Studio 2013、matlab
数据库软件：SQL Server
2.3.2 技术路线
图1 技术路线
本课题研究的主要技术路线如图1所示。
在基于轨迹数据的小群组行人行走行为特性分析的基础上，建立基于智能体的微观行人行为仿真模型。
本研究基于心理学、社会学和真实场景实验的研究发现，以智能体的形式，模拟人类行走过程中的决策过程，建立环境感知、行为决策和行动的三层仿真模型，重点对行人小群组的行走行为进行实验分析。
在基于轨迹数据的小群组行人行走行为特性分析的基础上，建立基于智能体的微观行人行为仿真模型。
本研究基于心理学、社会学和真实场景实验的研究发现，以智能体的形式，模拟人类行走过程中的决策过程，建立环境感知、行为决策和行动的三层仿真模型，重点对行人小群组的行走行为进行实验分析。
本课题所进行的是基于智能体的微观行人行为仿真模型，包括了感知、决策和行动三个层面。
3. 研究计划与安排
第1—3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需知识与各项技能。确定方案，完成开题报告，书写摘要并完成相关英文文献翻译。
第4－6周：前期可行性研究，需求分析，进行系统的初步设计。
第7－12周：系统具体实现，主要完成代码的编写，调试以及功能的实现。
4. 参考文献（12篇以上）
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