(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111591249.0 (22)申请日 2021.12.23 (71)申请人 杭州电子科技大 学 地址 310018 浙江省杭州市江干区2号大街 1158号 (72)发明人 张旭光　郑子泽　王有浪　 (74)专利代理 机构 杭州浙科专利事务所(普通 合伙) 33213 代理人 孙孟辉 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 基于分数阶势场模型的多情绪人群运动仿 真方法 (57)摘要 本发明属于人群的建模与仿真领域， 公开了 一种基于分数阶势场模型的多情绪人群运动仿 真方法。 本发 明依据行人在运动过程中会由于环 境等因素产生不同的情绪状态将个体的情绪状 态划分成Calm、 Anxiety、 Panic、 Hysteria四种状 态并为不同的情绪状态划分对应的视域范围， 将 分数阶势场模型重新定义为符合人群运动规律 的情绪场， 根据其他个体所在区域、 运动状态和 情绪状态 求得个体间情绪作用力， 利用牛顿第二 定律仿真个体与环境及其他个体的交互行为。 本 发明方法可以有效地仿真个体在情绪作用下与 周围个体 之间的相互影 响， 不同情绪状态的行人 在疏散过程中呈现不一样的交互形式， 具有新 颖、 简单易懂且运 算简便有效的优点。 权利要求书2页 说明书6页 附图9页 CN 114417568 A 2022.04.29 CN 114417568 A 1.一种基于分数阶势场模型的多情绪人群运动仿真方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 根据人群的运动过程中处于不同的情绪状态进行划分； 步骤2： 根据行人疏散的情绪状态及与之对应的视域划分， 将分数阶势场重新定义为符 合人群运动规 律的情绪场模型； 步骤3： 根据步骤2， 依据其他个体所在区域、 运动状态、 情绪状态及视域计算求得个体 间的情绪作用力； 步骤4： 结合情绪力仿真模拟个 体与环境及其 他个体的交互行为。 2.根据权利要求1所述的基于分数阶势场模型的多情绪人群运动仿真方法， 其特征在 于， 所述步骤1的具体步骤为将情绪状态分成Calm、 Anxiety、 Panic、 Hysteria四种状态， 同 时为四种不同情绪状态的行人划分焦虑程度范围， 并为四种不同情绪状态的行人设置最大 期望速度和视域范围。 3.根据权利要求2所述的基于分数阶势场模型的多情绪人群运动仿真方法， 其特征在 于， 所述步骤2包括如下 具体步骤： 步骤2.1： 由真空中的点电荷产生的场强开始推导， 电场公式为： 其中ε是真空中介电常数， r表示距离电荷q的距离， 对其做一次积分可以得到一阶势场 V1(r)， 势场公式为： 其中ε是真空中介电常数， r 表示距离电荷q的距离； 步骤2.2： 二次积分得到二阶势场V2(r)， 势场公式为： 其中ε是真空中介电常数， r 表示距离电荷q的距离； 步骤2.3： 通过计算得到任意整数阶的势场、 分数阶势场， 分数阶势场由Weyl分式积分 给出， 公式为： 其中n＞0,Γ(n)是伽马函数， ε是真空中介电常数， r 表示距离电荷q的距离， 通过变形， 等式写成如下 形式： 其中n＞0,Γ(n)是伽马函数， ε是真空中介电常数， r 表示距离电荷q的距离； 步骤2.4： 将势场做归一化处理， 其中电势在rmin处取1， 在rmax时取0， 就可以将其简化， 得到最终的情绪场， 情绪场公式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114417568 A 2其中Udrep(r)表示情绪场， 其中n就是分数阶的阶数， 也可以表示焦虑程度或者紧急程 度， n越大表示焦虑程度越高， rmax表示情绪作用力的最大有效距离， rmin表示情绪作用力的 最小有效距离， r 表示两个行 人之间的距离 。 4.根据权利要求3所述的基于分数阶势场模型的多情绪人群运动仿真方法， 其特征在 于， 所述步骤3包括如下 具体步骤： 计算个体与视域范围内的其他个体的情绪作用力， 个体与视域范围内的其他个体之间 的情绪力 定义为情绪场的负梯度， 公式为： 其中n表示行人的焦虑 程度， rmin和rmax表示最小影响半径和最大影响半径， 为单位向 量， 方向为个 体j指向个 体i。 5.根据权利要求4所述的基于分数阶势场模型的多情绪人群运动仿真方法， 其特征在 于， 所述步骤4包括如下 具体步骤： 步骤4.1： 根据牛 顿第二定律， 计算人群运动过程中个 体的受力情况， 公式为： 其中， 为目的地驱动力， 为障碍物的排斥力， 个体间的排斥力， 为人群运动 过程中受到的不确定力； 步骤4.2： 通过个体间排斥力、 目的地的驱动力、 障碍物的排斥力和个体间的情绪力仿 真模拟个 体与环境及其 他个体的交互行为， 经仿真平台un ity3D对仿真方法进行仿真验证。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114417568 A 3