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KR102108850B1 - Method and apparatus for pedestrian simulation using cellualar automata - Google Patents

Method and apparatus for pedestrian simulation using cellualar automata Download PDF

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Publication number
KR102108850B1
KR102108850B1 KR1020180029933A KR20180029933A KR102108850B1 KR 102108850 B1 KR102108850 B1 KR 102108850B1 KR 1020180029933 A KR1020180029933 A KR 1020180029933A KR 20180029933 A KR20180029933 A KR 20180029933A KR 102108850 B1 KR102108850 B1 KR 102108850B1
Authority
KR
South Korea
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pedestrian
cell
walking
cells
group
Prior art date
Application number
KR1020180029933A
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Korean (ko)
Other versions
KR20190108428A (en
Inventor
이승재
김주영
안치원
Original Assignee
서울시립대학교 산학협력단
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Publication date
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    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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Abstract

복수의 보행자 그룹 중에서, 실내 공간에 위치하는 보행자에 대응하는 보행자 셀이 포함되는 보행자 그룹을 결정하고, 보행자 셀이 실내 공간 네트워크 내에서 이동하는 방향을 나타내는 보행 방향을 결정하는 단계, 그리고 시뮬레이션을 위한 보행 데이터와, 보행 방향에 기반하여 보행자 셀이 다른 셀로 이동할 확률을 계산함으로써 보행을 시뮬레이션하는 단계를 통해, CA 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 방법 및 장치가 제공된다.Determining a pedestrian group including a pedestrian cell corresponding to a pedestrian located in an indoor space among a plurality of pedestrian groups, determining a walking direction indicating a direction in which the pedestrian cell moves within the indoor space network, and for simulation Provided is a method and apparatus for simulating walking based on a CA algorithm through the step of simulating walking by calculating a probability that a pedestrian cell moves to another cell based on walking data and a walking direction.

Description

셀룰러 오토마타 알고리즘을 이용한 보행 상황 시뮬레이션 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PEDESTRIAN SIMULATION USING CELLUALAR AUTOMATA}METHOD AND APPARATUS FOR PEDESTRIAN SIMULATION USING CELLUALAR AUTOMATA}

본 발명은 CA 알고리즘을 이용하여 실내의 보행 상황을 시뮬레이션하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for simulating indoor walking conditions using a CA algorithm.

최근, 교통 약자에게 이동 편의를 제공하기 위한 연구들이 진행 중이다. 교통 약자가 대중 교통을 원활하게 이용하기 위한 연구들도 있고, 보행 약자의 일반 보도에서의 접근성 및 이동성에 관한 연구도 있다. 하지만 위와 같은 연구들은, 실내 공간에 위치한 교통 약자 및 보행 약자에 대해 수행되지 않았다. 따라서, 실내 공간에 일반인과 교통 약자, 보행 약자들이 혼재되어 있을 때, 실내 공간 내의 보행 상황을 정교하게 시뮬레이션할 수 있는 연구가 필요하다. 실내 공간 내의 보행 상황의 정교한 시뮬레이션을 통해 건축물의 피난 전략이 수립될 수 있고 건축 단계에서 적절한 소방 설계 등이 수행될 수 있다.Recently, studies are being conducted to provide mobility convenience for the weak. There are studies to facilitate the use of public transportation for the disabled, and studies on accessibility and mobility on the sidewalk for the disabled. However, the above studies have not been performed on the traffic and walking weaks in the indoor space. Therefore, when the public, the weak, and the walking weak are mixed in the indoor space, a study capable of accurately simulating the walking situation in the indoor space is required. The evacuation strategy of the building can be established through a sophisticated simulation of the walking situation in the interior space, and appropriate firefighting design can be performed at the construction stage.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, CA 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for simulating walking based on a CA algorithm.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, CA 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 장치를 제공하는 것이다.In addition, a problem to be solved by the present invention is to provide an apparatus for simulating walking based on a CA algorithm.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, CA 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 다른 장치를 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide another device for simulating walking based on a CA algorithm.

본 발명의 실시예에 따르면, 실내 공간을 복수의 셀로 구성되는 실내 공간 네트워크로 모델링하는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata, CA) 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 방법이 제공된다. 상기 보행 시뮬레이션 방법은, 복수의 보행자 그룹 중에서, 실내 공간에 위치하는 보행자에 대응하는 보행자 셀이 포함되는 보행자 그룹을 결정하고, 보행자 셀이 실내 공간 네트워크 내에서 이동하는 방향을 나타내는 보행 방향을 결정하는 단계, 그리고 시뮬레이션을 위한 보행 데이터와, 보행 방향에 기반하여 보행자 셀이 다른 셀로 이동할 확률을 계산함으로써 보행을 시뮬레이션하는 단계를 포함하고, 복수의 보행자 그룹은, 일반인 보행자 그룹, 어린이 보행자 그룹, 휠체어 보행자 그룹, 및 고령 보행자 그룹을 포함하고, 복수의 보행자 그룹의 점유 공간은 서로 다르다. According to an embodiment of the present invention, a method for simulating walking is provided based on a cellular automata (CA) algorithm that models an indoor space as an indoor space network composed of a plurality of cells. The walking simulation method determines a pedestrian group including a pedestrian cell corresponding to a pedestrian located in an indoor space among a plurality of pedestrian groups, and determines a walking direction indicating a direction in which the pedestrian cell moves within the indoor space network. Steps, and the step of simulating walking by calculating the probability that a pedestrian cell moves to another cell based on the walking data for the simulation and the walking direction, the plurality of pedestrian groups, the public pedestrian group, children's pedestrian group, wheelchair pedestrian The group, and the elderly pedestrian group, and the occupied spaces of the plurality of pedestrian groups are different.

상기 보행 시뮬레이션 방법에서 보행 데이터는 보행자 셀의 초기 속력을 포함하고, 복수의 보행자 그룹에 포함되는 각 보행자 셀은 서로 다른 초기 속력을 가질 수 있다.In the walking simulation method, walking data includes initial speeds of a pedestrian cell, and each pedestrian cell included in a plurality of pedestrian groups may have different initial speeds.

상기 보행 시뮬레이션 방법에서 일반인 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 가장 빠르고, 어린이 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 일반인 보행자 그룹의 다음으로 빠르고, 휠체어 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 어린이 보행자 그룹의 다음으로 빠르며, 고령 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 가장 느릴 수 있다.In the walking simulation method, the initial speed of the pedestrian cell belonging to the general pedestrian group is the fastest, the initial speed of the pedestrian cell belonging to the child pedestrian group is the next fastest of the general pedestrian group, and the initial speed of the pedestrian cell belonging to the wheelchair pedestrian group is the child. It is the next fastest of the pedestrian group, and the initial speed of the pedestrian cell belonging to the old pedestrian group may be the slowest.

상기 보행 시뮬레이션 방법은, 보행을 시뮬레이션하는 단계의 종료 이후에, 복수의 보행자 그룹의 구성 비율을 변경하여 보행자 셀의 이동 속도를 계산함으로써 보행을 다시 시뮬레이션하는 단계를 더 포함할 수 있다.The walking simulation method may further include the step of simulating walking again by calculating a moving speed of a pedestrian cell by changing a configuration ratio of a plurality of pedestrian groups after the step of simulating walking.

상기 보행 시뮬레이션 방법에서, 실내 공간 네트워크 상에서 복수의 보행자 그룹 중 일반인 보행자 그룹의 보행자 셀이 가장 작은 점유 공간을 차지하고, 휠체어 보행자 그룹의 보행자 셀이 가장 큰 점유 공간을 차지할 수 있다.In the walking simulation method, among the plurality of pedestrian groups on the indoor space network, the pedestrian cell of the public pedestrian group occupies the smallest occupied space, and the pedestrian cell of the wheelchair pedestrian group occupies the largest occupied space.

상기 보행 시뮬레이션 방법에서 보행자 셀은 Pi,j에 위치할 때 수학식 1을 통해 다른 셀로 이동할 확률을 계산하는 단계는, 수학식 1을 통해 보행자 셀의 왼쪽 이동 인자 및 보행자 셀의 오른쪽 이동 인자를 계산하는 단계를 포함하고, 왼쪽 이동 인자가 오른쪽 이동 인자보다 크면 보행자 셀은 왼쪽으로 이동하고, 오른쪽 이동 인자가 왼쪽 이동 인자보다 크면 보행자 셀은 오른쪽으로 이동할 수 있다.In the walking simulation method, calculating a probability that a pedestrian cell moves to another cell through Equation 1 when it is located at P i, j includes: a left movement factor of the pedestrian cell and a right movement factor of the pedestrian cell through Equation 1; Including a step of calculating, if the left shift factor is greater than the right shift factor, the pedestrian cell moves to the left, and if the right shift factor is greater than the left shift factor, the pedestrian cell can shift to the right.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 실내 공간을 복수의 셀로 구성되는 실내 공간 네트워크로 모델링하는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata, CA) 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 장치가 제공된다. 상기 보행 시뮬레이션 장치는, 복수의 보행자 그룹 중에서, 실내 공간에 위치하는 보행자에 대응하는 보행자 셀이 포함되는 보행자 그룹을 결정하고, 보행자 셀이 실내 공간 네트워크 내에서 이동하는 방향을 나타내는 보행 방향을 결정하는 보행자 결정부, 그리고 보행 데이터와, 보행 방향 및 보행자 셀의 초기 속력에 기반하여 보행자 셀이 다른 셀로 이동할 확률을 계산함으로써 보행을 시뮬레이션하는 보행 속도 계산부를 포함하고, 복수의 보행자 그룹은, 일반인 보행자 그룹, 어린이 보행자 그룹, 휠체어 보행자 그룹, 및 고령 보행자 그룹을 포함하고, 복수의 보행자 그룹의 점유 공간은 서로 다르다.According to another embodiment of the present invention, an apparatus for simulating walking is provided based on a cellular automata (CA) algorithm that models an indoor space as an indoor space network composed of a plurality of cells. The walking simulation apparatus, among a plurality of pedestrian groups, determines a pedestrian group including a pedestrian cell corresponding to a pedestrian located in the indoor space, and determines a walking direction indicating a direction in which the pedestrian cell moves within the indoor space network A pedestrian determination unit and a walking speed calculation unit that simulates walking by calculating the probability of a pedestrian cell moving to another cell based on the walking data and the initial direction of the walking direction and the pedestrian cell, and the plurality of pedestrian groups comprises: , A children's pedestrian group, a wheelchair pedestrian group, and an elderly pedestrian group, and the occupied spaces of the plurality of pedestrian groups are different.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 실내 공간을 복수의 셀로 구성되는 실내 공간 네트워크로 모델링하는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata, CA) 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 장치가 제공된다. 상기 보행 시뮬레이션 장치는, 복수의 보행자 그룹 중에서, 실내 공간에 위치하는 보행자에 대응하는 보행자 셀이 포함되는 보행자 그룹을 결정하고, 보행자 셀이 실내 공간 네트워크 내에서 이동하는 방향을 나타내는 보행 방향을 결정하는 보행자 결정부, 보행자 셀의 실내 공간 네트워크 내에서의 보행 시뮬레이션을 위한 보행 데이터를 저장하는 데이터베이스, 및 보행 데이터 및 보행 방향에 기반하여 보행자 셀의 이동 속도를 계산함으로써 보행을 시뮬레이션하는 보행 속도 계산부를 포함하고, 복수의 보행자 그룹은, 일반인 보행자 그룹, 어린이 보행자 그룹, 휠체어 보행자 그룹, 및 고령 보행자 그룹을 포함하고, 복수의 보행자 그룹의 점유 공간은 서로 다르다.According to another embodiment of the present invention, an apparatus for simulating walking is provided based on a cellular automata (CA) algorithm that models an indoor space as an indoor space network composed of a plurality of cells. The walking simulation apparatus, among a plurality of pedestrian groups, determines a pedestrian group including a pedestrian cell corresponding to a pedestrian located in the indoor space, and determines a walking direction indicating a direction in which the pedestrian cell moves within the indoor space network Includes a pedestrian decision unit, a database for storing walking data for walking simulation in the indoor space network of a pedestrian cell, and a walking speed calculation unit for simulating walking by calculating the moving speed of the pedestrian cell based on the walking data and walking direction Then, the plurality of pedestrian groups includes a public pedestrian group, a children's pedestrian group, a wheelchair pedestrian group, and an elderly pedestrian group, and the occupied spaces of the plurality of pedestrian groups are different.

본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 보행자 유형을 고려하여 실내 공간 내에서의 보행자의 보행을 정교하게 시뮬레이션할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to elaborately simulate a pedestrian's walking in an indoor space in consideration of various types of pedestrians.

도 1은 한 실시예에 따른 실내의 보행 상황을 시뮬레이션 하기 위한 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 실내 보행 상황의 시뮬레이션 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 실내 공간을 나타내는 실내 공간 네트워크 데이터의 몇 가지 예시를 나타낸 개념도이다.
도 4는 한 실시예에 따른 CA 알고리즘의 보행자 셀을 나타낸 개념도이다.
도 5는 도 4에 따른 CA 알고리즘의 보행자 유형을 나타낸 개념도이다.
도 6은 한 실시예에 따른 CA 알고리즘의 보행자 셀과 이웃 보행자 셀의 관계를 나타낸 개념도이다.
도 7은 한 실시예에 따른 보행자의 전방 이동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 한 실시예에 따른 타임 스텝이 홀수일 때의 보행자의 측방 이동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 한 실시예에 따른 타임 스텝이 짝수일 때의 보행자의 측방 이동 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 한 실시예에 따른 보행 시뮬레이션 중 캡쳐된 시뮬레이션 화면을 나타내는 도면이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 보행 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도이다.
1 is a block diagram showing a simulation apparatus for simulating indoor walking conditions according to an embodiment.
2 is a flowchart illustrating a method for simulating indoor walking conditions according to an embodiment.
3 is a conceptual diagram illustrating some examples of indoor spatial network data representing an indoor space according to an embodiment.
4 is a conceptual diagram showing a pedestrian cell of the CA algorithm according to an embodiment.
5 is a conceptual diagram showing a pedestrian type of the CA algorithm according to FIG. 4.
6 is a conceptual diagram showing a relationship between a pedestrian cell and a neighboring pedestrian cell of a CA algorithm according to an embodiment.
7 is a flowchart illustrating a method for moving a pedestrian forward according to an embodiment.
8 is a flowchart illustrating a method of moving a pedestrian sideways when the time step is odd according to an embodiment.
9 is a flowchart illustrating a method of moving a pedestrian sideways when the time step is even according to an embodiment.
10 is a diagram showing a simulation screen captured during a walking simulation according to an embodiment.
11 is a block diagram showing a walking simulation apparatus according to another embodiment.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.In this specification, redundant description of the same components is omitted.

또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, in this specification, when a component is referred to as being 'connected' or 'connected' to another component, it may be directly connected to or connected to the other component, but other components in the middle It should be understood that may exist. On the other hand, in this specification, when a component is referred to as being 'directly connected' or 'directly connected' to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다. In addition, the terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.

또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. Also, in this specification, a singular expression may include a plural expression unless the context clearly indicates otherwise.

또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.Also, in the present specification, terms such as 'include' or 'have' are only intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more of the terms are included. It should be understood that the existence or addition possibilities of other features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.Also in this specification, the term 'and / or' includes a combination of a plurality of listed items or any one of a plurality of listed items. In this specification, 'A or B' may include 'A', 'B', or 'both A and B'.

또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.Also, in this specification, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 한 실시예에 따른 실내의 보행 상황을 시뮬레이션 하기 위한 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 한 실시예에 따른 실내 보행 상황의 시뮬레이션 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 3은 한 실시예에 따른 실내 공간을 나타내는 실내 공간 네트워크 데이터의 몇 가지 예시를 나타낸 개념도이다.1 is a block diagram showing a simulation apparatus for simulating an indoor walking situation according to an embodiment, FIG. 2 is a flow chart showing a simulation method of an indoor walking situation according to an embodiment, and FIG. 3 is an embodiment It is a conceptual diagram showing some examples of indoor space network data representing indoor space according to the present invention.

도 1을 참조하면, 한 실시예에 따른 보행 시뮬레이션 장치(100)는, 보행자 결정부(110), 보행 속도 계산부(120), 및 데이터베이스(130)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the walking simulation apparatus 100 according to an embodiment includes a pedestrian determination unit 110, a walking speed calculation unit 120, and a database 130.

한 실시예에 따른 보행 시뮬레이션 장치(100)는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata, CA) 알고리즘에 기반하여 실내 공간 내에 위치한 보행자의 보행을 시뮬레이션 한다. 즉, 보행 시뮬레이션 장치(100)는 복수의 셀로서 실내 공간을 모델링하는 CA 알고리즘에 기반하여 적어도 하나의 셀로 표현되는 각 보행자가 실내 공간 네트워크 내에서 이동하는 모습을 시뮬레이션할 수 있다.The walking simulation apparatus 100 according to an embodiment simulates a pedestrian's walking located in an indoor space based on a cellular automata (CA) algorithm. That is, the walking simulation apparatus 100 may simulate how each pedestrian represented by at least one cell moves within the indoor space network based on a CA algorithm that models the indoor space as a plurality of cells.

보행자 결정부(110)는 실내 공간에서 보행하는 보행자를 복수의 서로 다른 보행자 그룹으로 구분한다. 또한 보행자 결정부(110)는 보행 시뮬레이션을 시작할 때 각 유형의 보행자가 실내 공간 네트워크 내에 위치하는 시작 셀 및 보행 방향을 결정한다. 보행자의 시작 셀 및 보행 방향은 무작위로 또는 미리 결정된 방법에 따라 결정된다. 시뮬레이션에서 각 보행자는 보행자 결정부(110)에 의해 결정된 셀에서 보행자 결정부(110)에 의해 결정된 보행 방향으로 움직인다. The pedestrian determining unit 110 divides pedestrians walking in the indoor space into a plurality of different pedestrian groups. In addition, the pedestrian determining unit 110 determines a starting cell and a walking direction in which each type of pedestrian is located in the indoor spatial network when starting walking simulation. The starting cell of the pedestrian and the walking direction are determined randomly or according to a predetermined method. In the simulation, each pedestrian moves in the walking direction determined by the pedestrian determination unit 110 in the cell determined by the pedestrian determination unit 110.

보행 속도 계산부(120)는 보행자가 이동하는 속도를 매 타임 스텝마다 결정한다. 보행 속도 계산부(120)는 보행자의 보행 방향의 전방에서 보행 방향과 반대 방향으로 보행하는 대향 보행자에 따라 보행자가 어떤 속력과 방향으로 이동하는지 결정할 수 있다. 한 실시예에 따른 시뮬레이션에서 보행자는 셀로 표현되는 실내 공간 네트워크 내에서 보행 방향의 전방 또는 보행 방향의 좌우 방향으로 움직인다고 가정된다. The walking speed calculator 120 determines a speed at which the pedestrian moves every time step. The walking speed calculator 120 may determine in what speed and direction the pedestrian moves according to the opposite pedestrian walking in the direction opposite to the walking direction from the front of the pedestrian's walking direction. In the simulation according to an embodiment, it is assumed that the pedestrian moves in the front or the left and right directions of the walking direction in the indoor space network represented by the cell.

데이터베이스(130)는 보행 시뮬레이션을 위한 각종 보행 데이터를 저장한다. 아래에서는 데이터베이스(130)에 저장되는 보행 데이터에 대해 설명한다.The database 130 stores various types of walking data for walking simulation. Hereinafter, walking data stored in the database 130 will be described.

도 2를 참조하면, 먼저, 보행 시뮬레이션 장치(100)의 데이터베이스(130)에 보행 데이터가 입력된다(S110). 데이터베이스(130)에 입력되는 보행 데이터는, 실내 공간을 나타내기 위한 실내 공간 네트워크 데이터 및 보행자 속성 데이터를 포함한다. 또한 보행 데이터는 시뮬레이션 장치의 출력 형식을 나타내는 자료를 포함할 수 있다. 아래 표 1은 한 실시예에 따른 CA 모델의 보행 데이터를 나타낸다.Referring to FIG. 2, first, walking data is input to the database 130 of the walking simulation apparatus 100 (S110). The walking data input to the database 130 includes indoor spatial network data and pedestrian attribute data for indicating the indoor space. In addition, the walking data may include data indicating the output format of the simulation device. Table 1 below shows walking data of a CA model according to an embodiment.

구분division 보행 데이터Walking data 단위unit 실내 공간
네트워크
Indoor space
network
단위 셀의 길이Unit cell length mm
단위 셀의 면적Area of unit cell m2 m 2 네트워크의 길이The length of the network mm 네트워크의 면적Network area m2 m 2 시뮬레이션 시간Simulation time s(초)s (seconds) 시간 간격(interval time)Interval time s(초)s (seconds) 타임 스텝Time step s(초)s (seconds) 보행자 속성Pedestrian property 보행자 셀의 방향별 교통량Pedestrian cell traffic by direction 명/h(시)/mPerson / h (hour) / m 보행자 그룹의 구성 비율Pedestrian Group Composition %% 보행자 그룹별 보행자 셀의 초기 속력Initial speed of the pedestrian cell for each pedestrian group m/sm / s 보행자 그룹별 용량Capacity per pedestrian group 명/h(시)/mPerson / h (hour) / m 출력 형식Output format 시간 간격 당 보행자 공간이용분포 시공도Pedestrian space use distribution per time interval 시간 간격 당 방향별 평균 통행 속도Average traffic speed per direction per hour interval m/sm / s 개별 셀 점유율/개별 셀 중 최대 점유율Individual cell share / maximum share among individual cells %%

한 실시예에 따른 보행 데이터는 일반 상황 및 재난 상황에 관한 연구 사례, 보고서 등의 보행 속도 데이터로부터 수집된다. 데이터베이스(130)는 보행 데이터를 상황, 위치, 보행자 연령 등의 기준에 따라 구분하여 저장할 수 있다. 연령 구분에서 같은 10대 연령대에서도 중학생, 고등학생 등으로 명확하게 구분될 수도 있다. 실내 공간 네트워크 데이터는 한 실시예에 따른 시뮬레이션의 시나리오에 따라 다양하다. 도 3을 참조하면, (a)는 일반 복도를 나타낸 실내 공간 네트워크 데이터이고, 길이 30m, 폭 4.5m(0.5mХ9셀)이다. (b)는 장애물이 있는 복도를 나타낸 실내 공간 네트워크 데이터이고, 길이와 폭은 일반 복도와 동일하다. 복도 중간의 해칭 표시된 1개의 셀은 일반 보행자를 나타내고, 흑색으로 칠해진 여러 개의 셀은 각각 복도에 존재하는 장애물을 나타낸다. (c)는 좁은 계단을 나타낸 실내 공간 네트워크 데이터이고, 길이는 10m, 폭은 1.2m(약 0.5mХ2셀)이다. (d)는 넓은 계단을 나타낸 실내 공간 네트워크 데이터이고, 길이는 10m, 폭은 2.5m(0.5mХ5셀)이다. 넓은 계단의 중앙에는 난간 장애물을 나타내는 복수의 흑색 셀이 위치한다. Walking data according to an embodiment is collected from walking speed data such as research cases and reports on general and disaster situations. The database 130 may store and store walking data according to criteria such as a situation, a location, and pedestrian age. In the same age group, it can be clearly divided into middle school students and high school students. The indoor spatial network data varies according to a simulation scenario according to an embodiment. Referring to FIG. 3, (a) is indoor spatial network data showing a general corridor, and is 30 m long and 4.5 m wide (0.5 m Х9 cells). (b) is the indoor space network data showing the corridor with obstacles, and the length and width are the same as the normal corridor. One hatched cell in the middle of the hallway represents a normal pedestrian, and several cells painted in black represent obstacles present in the hallway. (c) is the indoor space network data showing a narrow staircase, the length is 10m, and the width is 1.2m (about 0.5mХ2 cells). (d) is the indoor space network data showing a wide staircase, the length is 10m, and the width is 2.5m (0.5mХ5 cells). In the center of a wide staircase, a plurality of black cells representing railing obstacles are located.

다음, 보행자 결정부(110)는 보행자가 속할, 복수의 서로 다른 보행자 그룹을 결정한다(S120). 또한, 보행자 결정부(110)는 각 보행자 그룹에 포함된 보행자에 대응하는 보행자 셀의, 실내 공간 네트워크 내의 시작 셀 및 보행 방향을 결정한다. 한 실시예에 따른 실내 공간 네트워크 내에는 다양한 계층의 보행자가 존재할 수 있다. 보행자는 보행 속도에 따라 빠른 보행자, 보통 보행자, 느린 보행자로 분류될 수 있고, 보행시 차지하는 영역의 크기에 따라 일반 보행자, 휠체어 보행자, 지팡이를 사용하는 고령 보행자, 목발 보행자 등으로 분류될 수 있다. 한 실시예에 따른 시뮬레이션에서 일반 보행자 1인이 차지하는 영역(점유 공간)은 0.25m2(0.5m×0.5m)로 고려되었다. Next, the pedestrian determining unit 110 determines a plurality of different pedestrian groups to which the pedestrian belongs (S120). In addition, the pedestrian determining unit 110 determines the starting cell and the walking direction in the indoor space network of the pedestrian cells corresponding to the pedestrians included in each pedestrian group. Pedestrians of various levels may exist in the indoor space network according to an embodiment. Pedestrians may be classified as fast pedestrians, normal pedestrians, and slow pedestrians according to the walking speed, and may be classified as general pedestrians, wheelchair pedestrians, elderly pedestrians using a cane, crutches, etc. according to the size of the area occupied when walking. In the simulation according to an embodiment, the area occupied by one general pedestrian (occupied space) was considered to be 0.25 m 2 (0.5 m × 0.5 m).

도 4는 한 실시예에 따른 CA 알고리즘의 보행자 셀을 나타낸 개념도이고, 도 5는 도 4에 따른 CA 알고리즘의 보행자 유형을 나타낸 개념도이며, 도 6은 한 실시예에 따른 CA 알고리즘의 보행자 셀과 이웃 보행자 셀의 관계를 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing a pedestrian cell of the CA algorithm according to an embodiment, FIG. 5 is a conceptual diagram showing a pedestrian type of the CA algorithm according to FIG. 4, and FIG. 6 is a pedestrian cell and a neighbor of the CA algorithm according to an embodiment It is a conceptual diagram showing the relationship between pedestrian cells.

도 4를 참조하면, 한 실시예에 따른 CA 알고리즘에서 현재 보행자 셀이 P i,j 일 때, 각 보행자 셀은 현재 셀의 좌우 셀(P i,j-1 , P i,j+1 ) 또는 상하 셀(P i-1,j , P i+1,j )로 이동할 수 있다고 가정된다. 도 5를 참조하면, 한 실시예에 따른 CA 알고리즘에서 각 보행자 그룹에 포함되는 보행자 셀의 점유 공간은 서로 다르다. 도 5에서는 각 보행자 셀의 보행 방향이 지면의 왼쪽에서 오른쪽으로 가정된다. 도 5를 참조하면, 일반 보행자 및 어린이를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 1개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 현재 셀의 오른쪽에 위치한 셀 및 상하에 위치한 각 1개의 셀로서 모두 3개이다. 목발(crutch)을 사용하는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 상하로 2개(또는 3개)의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 셀의 오른쪽에 위치한 2개의 셀 및 상하에 위치한 각 1개의 셀로서 모두 4개이다. 지팡이를 사용하는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 좌우로 2개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 오른쪽에 위치한 1개의 셀 및 상하에 위치한 각각 2개의 셀로서 모두 5개이다. 휠체어에 타고 있는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 상하좌우로 4개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 오른쪽에 위치한 2개의 셀 및 상하에 위치한 각각 2개의 셀로서 모두 6개이다. 그리고 각 보행자 그룹의 초기 속력은 서로 다르다. 각 보행자 그룹의 초기 속력은, 일반인 보행자 그룹이 가장 빠르고(예를 들어, 1.2m/s), 어린이 보행자 그룹이 그 다음이며(예를 들어, 0.9m/s), 휠체어 보행자 그룹 및 목발 보행자 그룹이 그 다음이고(예를 들어, 0.6m/s), 고령자 보행자 그룹이 가장 느리다(예를 들어, 0.3m/s).Referring to FIG. 4, in the CA algorithm according to an embodiment, when the current pedestrian cell is P i, j , each pedestrian cell is a left-right cell ( P i, j-1 , P i, j + 1 ) of the current cell or It is assumed that it can move to the upper and lower cells P i-1, j and P i + 1, j . Referring to FIG. 5, in the CA algorithm according to an embodiment, occupied spaces of pedestrian cells included in each pedestrian group are different. In FIG. 5, the walking direction of each pedestrian cell is assumed to be from left to right of the ground. Referring to FIG. 5, a pedestrian cell of a pedestrian group including a general pedestrian and a child occupies one cell, and there are three movable cells, one cell located to the right of the current cell and one cell located up and down. Pedestrian cells in the pedestrian group, including pedestrians using crutches, occupy two (or three) cells up and down, and the movable cells are two cells located to the right of the cell and one each located up and down. Cells are all four. The pedestrian cell of the pedestrian group including the pedestrian using the cane occupies two cells to the left and right, and the movable cells are five, one cell on the right and two cells on the top and bottom respectively. The pedestrian cell of the pedestrian group including the pedestrian in the wheelchair occupies four cells up, down, left, and right, and the movable cells are two cells located on the right and two cells located up and down, all six. And the initial speed of each pedestrian group is different. The initial speed of each pedestrian group is the fastest for the public pedestrian group (for example, 1.2 m / s), followed by the child pedestrian group (for example, 0.9 m / s), the wheelchair pedestrian group and the crutches pedestrian group. This is followed (eg 0.6m / s) and the elderly pedestrian group is the slowest (eg 0.3m / s).

한 실시예에 따른 CA 알고리즘의 보행자 이동 모델의 변수는 다음 표 2와 같다.The variables of the pedestrian movement model of the CA algorithm according to an embodiment are shown in Table 2 below.

변수variable 내용(단위)Content (unit) GapGap ff 전방 보행자까지의 셀 개수(cell)Number of cells up to pedestrians ahead GapGap ll 좌측 전방 보행자까지의 셀 개수(cell)Number of cells to the left front pedestrian (cell) GapGap rr 우측 전방 보행자까지의 셀 개수(cell)Number of cells to the right front pedestrian V(t)V (t) 시각 t의 보행자 속도(cell/단위시간)Pedestrian speed at time t (cell / unit time) VV maxmax 보행자 최대 속도(cell/단위시간)Maximum pedestrian speed (cell / unit time) X(t)X (t) 시간 t의 보행자 셀 위치Pedestrian cell position at time t GapGap ff (t)(t) 보정된 전방 보행자까지의 셀 개수(cell)Cell count to the corrected forward pedestrian PP noisenoise 불규칙 감속 확률Irregular deceleration probability PrPr 무작위 추출 확률Randomization probability DpDp 전방에 위치한 대향 보행자를 인식하는 거리(20cell)Distance to recognize facing pedestrians located in front (20cell) PdgPdg 전방 Gap의 감속 확률Deceleration probability of forward gap PP oo 강압적 진로 변경 확률Coercive career change probability PP mm 최대 속도일 때의 진로 변경 확률Chance to change course at full speed PP ll 최대 속도 미만일 때의 진로 변경 확률Chance to change course at less than maximum speed

도 6을 참조하면, 보행자 셀 n으로부터 전방 보행자 셀까지의 셀 개수 Gapf는 7이고, 좌측 전방 보행자 셀까지의 셀 개수 Gapl은 2이며, 우측 전방 보행자 셀까지의 셀 개수 Gapr은 5이다.Referring to FIG. 6, the number of cells Gap f from the pedestrian cell n to the front pedestrian cell is 7, the number of cells Gap l to the left front pedestrian cell is 2, and the number of cells Gap r to the right front pedestrian cell is 5 .

다시 도 2를 참조하면, 보행 속도 계산부(120)는 데이터베이스(130)에 저장된 보행 데이터 및 보행자 결정부(110)에 의해 결정된 보행자의 시작 셀 및 보행 방향에 기반하여 보행자 셀의 이동 속도를 계산함으로써 보행자 셀의 이동 상황을 시뮬레이션한다(S130). 즉, 보행자의 이동 상황의 시뮬레이션은 각 유형의 보행자 셀의 이동 속도를 계산함으로써 수행될 수 있다. 일반적으로 보행자 셀은 대향 보행자 셀과 충돌을 피하는 방향으로 이동 속력 및 이동 방향을 결정한다고 가정되고, 각 보행자 셀은 대향 보행자까지의 유효 공간이 확보되어 있다면 전방으로 이동하고, 남은 유효 공간의 크기(셀 개수) 등에 따라 측방 이동을 결정한다. 한 실시예에 따른 보행 시뮬레이션에서 보행자 셀은 다음과 같은 규칙에 따라 이동한다. 아래 수학식 1은 보행자 셀이 셀 P i,j 에 위치할 때 다른 셀로 이동할 확률을 나타낸다. P i,j 는 각 셀의 이동가능 확률/전체 이동가능영역 셀의 확률의 합으로 구해질 수 있다.Referring back to FIG. 2, the walking speed calculation unit 120 calculates the moving speed of the pedestrian cell based on the walking data stored in the database 130 and the starting cell and the walking direction of the pedestrian determined by the pedestrian determination unit 110. By doing so, the movement state of the pedestrian cell is simulated (S130). That is, the simulation of the pedestrian movement situation can be performed by calculating the movement speed of each type of pedestrian cell. In general, it is assumed that the pedestrian cell determines the moving speed and the moving direction in a direction to avoid collision with the opposing pedestrian cell, and each pedestrian cell moves forward if the effective space up to the opposing pedestrian is secured, and the size of the remaining effective space ( Lateral movement is determined according to the number of cells). In the walking simulation according to an embodiment, the pedestrian cell moves according to the following rules. Equation 1 below shows the probability that a pedestrian cell moves to another cell when it is located in the cell P i, j . P i, j may be obtained as a sum of the probability of each cell / the probability of the total movable area cell.

Figure 112018025728197-pat00001
Figure 112018025728197-pat00001

수학식 1에서 N은 모든 이동 가능한 셀의 확률의 합의 역수이고,

Figure 112018025728197-pat00002
이다.In Equation 1, N is the reciprocal of the sum of the probability of all movable cells,
Figure 112018025728197-pat00002
to be.

수학식 1에서,

Figure 112018025728197-pat00003
는 정적 플로어 필드(static floor field)의 민감 파라미터(sensitive parameter)이고,
Figure 112018025728197-pat00004
는 동적 플로어 필드(dynamic floor field)의 민감 파라미터이고,
Figure 112018025728197-pat00005
는 정적 값(static value)이며,
Figure 112018025728197-pat00006
는 동적 값(dynamic value)이다. 그리고 수학식 1의
Figure 112018025728197-pat00007
는 셀 (i,j)가 비어있을 때 0이고, 경계에 의해 점유되어 있을 때 1이다.
Figure 112018025728197-pat00008
은 셀 (i,j)가 보행자에 의해 점유되어 있을 때 0이고, 비어있을 때 1이다. In Equation 1,
Figure 112018025728197-pat00003
Is a sensitive parameter of the static floor field,
Figure 112018025728197-pat00004
Is a sensitive parameter of the dynamic floor field,
Figure 112018025728197-pat00005
Is a static value,
Figure 112018025728197-pat00006
Is a dynamic value. And Equation 1
Figure 112018025728197-pat00007
Is 0 when cell (i, j) is empty, and 1 when occupied by boundary.
Figure 112018025728197-pat00008
Is 0 when cell (i, j) is occupied by pedestrians and 1 when empty.

수학식 1에 따른 전방 이동 규칙(forward movement rule)은 아래 수학식 2와 같다.The forward movement rule according to Equation 1 is as shown in Equation 2 below.

Figure 112018025728197-pat00009
Figure 112018025728197-pat00009

그리고 수학식 1에 따른 측방 이동 규칙(side movement rule)은 아래 수학식 3과 같다.In addition, the side movement rule according to Equation 1 is as shown in Equation 3 below.

Figure 112018025728197-pat00010
Figure 112018025728197-pat00010

또한, 정규화와 함께 왼쪽 측방 이동 규칙 및 오른쪽 측방 이동 규칙은 아래 수학식 4와 같다.In addition, the left lateral movement rule and the right lateral movement rule together with normalization are as shown in Equation 4 below.

Figure 112018025728197-pat00011
Figure 112018025728197-pat00011

수학식 4에서 Pl은 각 보행자 셀의 왼쪽 이동 인자(left side movement factor)이고 Pr은 각 보행자 셀의 오른쪽 이동 인자(right side movement factor)이다. 따라서, Pr이 Pl보다 크면 보행자 셀은 오른쪽으로 이동하고, Pl이 Pr보다 크면 보행자 셀은 왼쪽으로 이동한다. 아래에서는 도 7 내지 도 9를 이용하여 보행자의 전방 이동 방법 및 측방 이동 방법을 상세히 설명한다.In Equation 4, P l is the left side movement factor of each pedestrian cell and P r is the right side movement factor of each pedestrian cell. Therefore, if P r is greater than P l , the pedestrian cell moves to the right, and if P l is greater than P r , the pedestrian cell moves to the left. Hereinafter, a method of moving forward and a side of a pedestrian will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 9.

도 7은 한 실시예에 따른 보행자의 전방 이동 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 8은 한 실시예에 따른 타임 스텝이 홀수일 때의 보행자의 측방 이동 방법을 나타낸 흐름도이며, 도 9는 한 실시예에 따른 타임 스텝이 짝수일 때의 보행자의 측방 이동 방법을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method for moving a pedestrian forward according to an embodiment, and FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for moving a pedestrian sideways when the time step according to an embodiment is odd, and FIG. 9 is a flowchart for one embodiment It is a flow chart showing a method of moving a pedestrian sideways when the time step is even.

한 실시예에 따른 보행 시뮬레이션에서 각각의 보행자 셀의 속력은 가속되거나 감속될 수 있고, 감속 확률은 불규칙적인 것으로 가정된다. In the walking simulation according to an embodiment, the speed of each pedestrian cell may be accelerated or decelerated, and the deceleration probability is assumed to be irregular.

도 7을 참조하면, 보행 속도 계산부(120)는 각 보행자 그룹의 초기 속력과 유효 공간을 고려하여 보행자 셀의 가속 또는 감속 여부를 결정한다(S210). 보행 속도 계산부(120)는 각 타임 스텝에서 보행자 셀의 속도를 갱신한다. Referring to FIG. 7, the walking speed calculator 120 determines whether to accelerate or decelerate the pedestrian cell in consideration of the initial speed and effective space of each pedestrian group (S210). The walking speed calculating unit 120 updates the speed of the pedestrian cell at each time step.

보행자 셀의 가속 규칙은 다음 설명 및 수학식 5과 같다.The acceleration rules of the pedestrian cell are as follows and Equation 5.

- 전방 유효 공간이 시각 t의 속력보다 크다면, 시각 t+1의 속력을 단위가속력 1cell/s만큼 증가시킨다. 보행자 셀의 속력은 최대속력(Vmax)을 초과할 수 없다.-If the effective space ahead is greater than the speed at time t, the speed at time t + 1 is increased by 1 cell / s. The speed of the pedestrian cell cannot exceed the maximum speed (V max ).

Figure 112018025728197-pat00012
Figure 112018025728197-pat00012

보행자 셀의 감속 규칙은 다음 설명 및 수학식 6과 같다.The deceleration rules of the pedestrian cell are as follows and Equation 6.

- 전방 유효 공간이 시각 t의 속도보다 작다면, 시각 t+1의 속도를 유효 공간으로 감소시킨다.-If the forward effective space is smaller than the speed of time t, the speed of time t + 1 is reduced to the effective space.

Figure 112018025728197-pat00013
Figure 112018025728197-pat00013

그리고, 보행 속도 계산부(120)는 불규칙 감속 확률 Pnoise를 고려하여 보행자 셀의 불규칙 감속 여부를 결정한다(S220). 보행자 셀의 불규칙 감속 규칙은 다음 설명 및 수학식 7 및 8과 같다.Then, the walking speed calculator 120 determines whether the pedestrian cell is irregularly decelerated in consideration of the irregular deceleration probability P noise (S220). The irregular deceleration rules of the pedestrian cell are as follows and Equations 7 and 8.

- 불규칙 감속 확률 Pnoise가 무작위 추출 확률 Pr보다 크면 보행자 셀의 속력을 단위가속력 1cell/초 만큼 감속시킨다.-If the random deceleration probability P noise is greater than the random sampling probability P r , the speed of the pedestrian cell is decelerated by 1 acceleration / cell.

Figure 112018025728197-pat00014
Figure 112018025728197-pat00014

- 불규칙 감속 확률 Pnoise가 무작위 추출 확률 Pr보다 작으면 가속 및 감속 규칙에 의해 결정된 속력에 따른다.-If the random deceleration probability P noise is smaller than the random sampling probability P r , it depends on the speed determined by the acceleration and deceleration rules.

Figure 112018025728197-pat00015
Figure 112018025728197-pat00015

보행 속도 계산부(120)는 각 보행자 셀의 시각 t+1에서의 전방 이동 속력을 위의 설명과 같이 갱신한다.The walking speed calculating unit 120 updates the speed of the forward movement at the time t + 1 of each pedestrian cell as described above.

그리고 보행 속도 계산부(120)는 각 보행자 셀의 측방 이동 여부도 결정한다(S230). 각 보행자 셀의 측방 이동은 측방 조건, 전방 조건, 및 진로 변경 확률 조건이 모두 만족될 때 수행된다. 또한 각 보행자 셀의 진로 변경은, 대향 보행자의 유무에 따른 강압적 진로 변경, 최대 속도로 보행하고자 하는 보행자의 잠재 선호 의식에 따른 진로 변경, 및 통행 시간을 최적화하기 위한 진로 변경으로 구분될 수 있다. 각 진로 변경의 유형에서 만족되어야 하는 전방 조건, 측방 조건, 및 확률 조건은 아래와 같다.In addition, the walking speed calculator 120 determines whether each pedestrian cell moves sideways (S230). The lateral movement of each pedestrian cell is performed when the lateral condition, the forward condition, and the path change probability condition are all satisfied. In addition, the path change of each pedestrian cell may be divided into a coercive path change according to the presence or absence of an opposing pedestrian, a path change according to a potential preference of a pedestrian wishing to walk at a maximum speed, and a path change to optimize the passage time. The forward conditions, lateral conditions, and probability conditions that must be satisfied for each type of course change are as follows.

- 강압적 진로 변경: 각 보행자 셀은 전방 인식 거리 내에 대향 보행자가 존재하면 충돌 회피를 위해 진로 변경을 수행할 수 있다.-Coercive course change: Each pedestrian cell can perform course change to avoid collisions if an opposite pedestrian exists within the forward recognition distance.

먼저, 타임 스텝이 홀수일 때, 전방 인식 거리 내에 대향 보행자가 존재하고(전방 조건), 보행 방향의 왼쪽 셀이 비점유이고(측방 조건), P0 ≥ Pr이면, 보행자 셀은 왼쪽 셀로 진로를 변경한다.First, when the time step is odd, there is an opposite pedestrian within the forward recognition distance (forward condition), if the left cell in the walking direction is not occupied (lateral condition), and if P 0 ≥ P r , the pedestrian cell proceeds to the left cell To change.

그리고, 타임 스텝이 짝수일 때, 전방 인식 거리 내에 대향 보행자가 존재하고(전방 조건), 보행 방향의 오른쪽 셀이 비점유이고(측방 조건), P0 ≥ Pr이면, 보행자 셀은 오른쪽 셀로 진로를 변경한다.And, when the time step is even, if the opposite pedestrian exists in the forward recognition distance (forward condition), the right cell in the walking direction is non-occupied (lateral condition), and if P 0 ≥ P r , the pedestrian cell proceeds to the right cell To change.

- 선호적 진로 변경: 보행자 셀은 최대 속도를 유지하기 위해 진로 변경을 수행하고, 보행자는 실제로 일직선으로 보행하지 않는다는 가정이 전제된다. v(t)=vmax 이고, 전방 인식거리 내에 대향보행자가 존재하지 않을 때 선호적 진로 변경이 수행될 수 있다.-Preferred course change: It is assumed that the pedestrian cell performs a course change to maintain the maximum speed, and that the pedestrian does not actually walk in a straight line. When v (t) = v max, and there is no opposing walker within the front recognition distance, a preferred path change can be performed.

먼저, 타임 스텝이 홀수이고 보행 방향의 왼쪽 셀이 비점유이고(측방 조건), gapf(t)≤gapl이며(전방 조건), Pm≥Pr이면, 보행자 셀은 왼쪽으로 진로를 변경한다.First, if the time step is odd and the left cell in the walking direction is non-occupied (lateral condition), gap f (t) ≤ gap l (forward condition), and P m ≥P r , the pedestrian cell changes course to the left do.

그리고, 타임 스텝이 짝수이고 보행 방향의 오른쪽 셀이 비점유이고(측방 조건), gapf(t)≤gapl이며(전방 조건), Pm≥Pr이면, 보행자 셀은 오른쪽으로 진로를 변경한다.Then, if the time step is even and the right cell in the walking direction is non-occupied (lateral condition), gap f (t) ≤ gap l (forward condition), and P m ≥P r , the pedestrian cell changes course to the right. do.

- 통행시간 최적화 진로 변경: 보행자 셀은 최대 속도 이하에서도 자신의 통행 시간을 최적화 하기 위해 진로를 변경한다. v(t) < vmax 이고, 전방 인식거리 내에 대향보행자가 존재하지 않을 때 통행시간 최적화 진로 변경이 수행될 수 있다.-Optimized travel time course: Pedestrian cells change course to optimize their travel time even at the maximum speed or less. When v (t) <v max, and there is no opposing walker within the front recognition distance, a travel time optimization course change can be performed.

먼저, 타임 스텝이 홀수이고, 왼쪽 셀이 비점유이고(측방 조건), gapf(t)≤ gapl이며(전방 조건), Pl ≥ Pr 이면(확률 조건), 보행자 셀은 왼쪽으로 진로를 변경한다.First, if the time step is odd, the left cell is non-occupied (lateral condition), gap f (t) ≤ gap l (forward condition), and if P l ≥ P r (probability condition), the pedestrian cell proceeds to the left To change.

그리고, 타임 스텝이 짝수이고, 오른쪽 셀이 비점유이고(측방 조건), gapf(t)≤ gapl이며(전방 조건), Pl ≥ Pr 이면(확률 조건), 보행자 셀은 오른쪽으로 진로를 변경한다.And, if the time step is even, the right cell is non-occupied (lateral condition), gap f (t) ≤ gap l (forward condition), and if P l ≥ P r (probability condition), the pedestrian cell proceeds to the right To change.

도 10은 한 실시예에 따른 보행 시뮬레이션 중 캡쳐된 시뮬레이션 화면을 나타내는 도면이다.10 is a diagram showing a simulation screen captured during a walking simulation according to an embodiment.

도 10을 참조하면, 실내 공간 네트워크(4.5m×30m)에서 서로 다른 점유 공간으로 표현된 보행자 그룹이 서로 다른 이동 속도로 보행하고 있다. 각 보행자 그룹은 전방의 대향 보행자 셀의 유무에 따라 이동 속도를 가속하기도 하고 감속하기도 하며, 무작위로 감속하기도 하고, 이동 방향을 바꾸기도 한다. Referring to FIG. 10, in the indoor space network (4.5m × 30m), pedestrian groups represented by different occupied spaces are walking at different moving speeds. Each pedestrian group may accelerate or decelerate the movement speed depending on the presence or absence of an opposing pedestrian cell, decelerate randomly, or change the direction of movement.

다시 도 2를 참조하면, 한 실시예에 따른 보행 시뮬레이션 장치(100)는 도 10과 같이 수행되는 보행 시뮬레이션의 결과에 기반하여 보행자 구성비에 따른 보행자 밀도, 보행자 속도, 보행교통류율을 비교한다(S140). 보행자 밀도는 실내 공간 네트워크의 면적 내에 위치하는 보행자의 인원 수로 표현될 수 있다(단위는 명/m2). 보행자의 최종 속도는 위에서 설명한 가속 규칙, 감속 규칙, 불규칙 감속 규칙에 따라 결정된다. 보행교통류율은 보행자 밀도×보행자 속도로 표현될 수 있고,분 간격으로 계산될 수 있다(단위는 명/(m·분)). 예를 들어, 보행 시뮬레이션 장치(100)는 미리 결정된 실내 공간 시나리오에 따라 정상인 비율을 75&에서 15%씩 줄여가며 보행 시뮬레이션을 반복할 수 있다. 정상인 보행자의 비율이 75%일 때(초기값), 어린이 보행자의 비율은 15.55%이고, 고령 보행자 비율은 5.79%이며, 휠체어 보행자의 비율은 3.66%일 수 있다. 이후 반복되는 보행 시뮬레이션에서 각 보행자 그룹의 구성 비율은 변경된다. Referring again to FIG. 2, the walking simulation apparatus 100 according to an embodiment compares pedestrian density, pedestrian speed, and walking traffic flow rate according to the pedestrian composition ratio based on the results of the walking simulation performed as shown in FIG. 10 (S140) ). Pedestrian density can be expressed as the number of pedestrians located within the area of the indoor space network (unit: persons / m 2 ). The final speed of the pedestrian is determined according to the acceleration rules, deceleration rules, and irregular deceleration rules described above. Pedestrian traffic flow rate can be expressed as pedestrian density × pedestrian speed, and can be calculated in minute intervals (unit: persons / (m · min)). For example, the walking simulation apparatus 100 may repeat the walking simulation while reducing the ratio of normal people by 75% to 15% according to a predetermined indoor space scenario. When the proportion of normal pedestrians is 75% (initial value), the proportion of child pedestrians may be 15.55%, the proportion of elderly pedestrians may be 5.79%, and the proportion of wheelchair pedestrians may be 3.66%. Then, in the repeated walking simulation, the composition ratio of each pedestrian group is changed.

도 11은 다른 실시예에 따른 보행 시뮬레이션 장치를 나타낸 블록도이다.11 is a block diagram showing a walking simulation apparatus according to another embodiment.

한 실시예에 따른 보행 시뮬레이션 장치는, 컴퓨터 시스템, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현될 수 있다. 도 11을 참조하면, 컴퓨터 시스템(1100)은, 버스(1170)를 통해 통신하는 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1150), 사용자 인터페이스 출력 장치(1160), 및 저장 장치(1140) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1100)은 또한 네트워크에 결합된 통신 장치(1120)를 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU)이거나, 또는 메모리(1130) 또는 저장 장치(1140)에 저장된 명령을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 저장 장치(1140)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(read only memory) 및 RAM(random access memory)를 포함할 수 있다. The walking simulation apparatus according to an embodiment may be implemented as a computer system, for example, a computer-readable medium. Referring to FIG. 11, the computer system 1100 includes a processor 1110 communicating with a bus 1170, a memory 1130, a user interface input device 1150, a user interface output device 1160, and a storage device It may include at least one of (1140). Computer system 1100 may also include a communication device 1120 coupled to a network. The processor 1110 may be a central processing unit (CPU) or a semiconductor device that executes instructions stored in the memory 1130 or the storage device 1140. The memory 1130 and the storage device 1140 may include various types of volatile or nonvolatile storage media. For example, the memory may include read only memory (ROM) and random access memory (RAM).

따라서, 본 발명의 실시예는 컴퓨터에 구현된 방법으로서 구현되거나, 컴퓨터 실행 가능 명령이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서 구현될 수 있다. 한 실시예에서, 프로세서에 의해 실행될 때, 컴퓨터 판독 가능 명령은 본 기재의 적어도 하나의 양상에 따른 방법을 수행할 수 있다.Thus, embodiments of the present invention may be implemented as a computer-implemented method or as a non-transitory computer-readable medium having computer-executable instructions stored thereon. In one embodiment, when executed by a processor, computer readable instructions may perform a method according to at least one aspect of the present disclosure.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (15)

컴퓨터로 구현되는 보행 시뮬레이션 장치에 의해 수행되는 실내 공간을 복수의 셀로 구성되는 실내 공간 네트워크로 모델링하는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata, CA) 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 방법으로서,
복수의 보행자 그룹 중에서, 상기 실내 공간에 위치하는 보행자에 대응하는 보행자 셀이 포함되는 보행자 그룹을 결정하고, 상기 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크 내에서 이동하는 방향을 나타내는 보행 방향을 결정하는 단계, 그리고
상기 시뮬레이션을 위한 보행 데이터와, 상기 보행 방향에 기반하여 상기 보행자 셀이 다른 셀로 이동할 확률을 계산함으로써 상기 보행을 시뮬레이션하는 단계
를 포함하고,
상기 복수의 보행자 그룹은, 일반인 보행자 그룹, 어린이 보행자 그룹, 휠체어 보행자 그룹, 및 고령 보행자 그룹을 포함하고,
상기 휠체어 보행자 그룹의 보행자 셀 또는 상기 고령 보행자 그룹의 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크에서 차지하는 셀의 개수는 상기 일반인 보행자 그룹의 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크에서 차지하는 셀의 개수와 다르게 설정되며,
각 보행자 셀의 보행 방향이 지면의 왼쪽에서 오른쪽으로 가정될 때,
일반 보행자 및 어린이를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 1개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 현재 셀의 오른쪽에 위치한 셀 및 상하에 위치한 각 1개의 셀로서 모두 3개이고,
목발을 사용하는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 상하로 2개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 셀의 오른쪽에 위치한 2개의 셀 및 상하에 위치한 각 1개의 셀로서 모두 4개이며,
지팡이를 사용하는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 좌우로 2개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 오른쪽에 위치한 1개의 셀 및 상하에 위치한 각각 2개의 셀로서 모두 5개이고,
휠체어에 타고 있는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 상하좌우로 4개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 오른쪽에 위치한 2개의 셀 및 상하에 위치한 각각 2개의 셀로서 모두 6개인 보행 시뮬레이션 방법.
As a method for simulating walking based on a cellular automata (CA) algorithm that models an indoor space performed by a computer-implemented walking simulation device into an indoor space network composed of a plurality of cells,
Determining a pedestrian group including a pedestrian cell corresponding to a pedestrian located in the indoor space among a plurality of pedestrian groups, and determining a walking direction indicating a direction in which the pedestrian cell moves within the indoor space network, and
Simulating the walking by calculating the walking data for the simulation and the probability that the pedestrian cell moves to another cell based on the walking direction
Including,
The plurality of pedestrian groups includes a public pedestrian group, a children pedestrian group, a wheelchair pedestrian group, and an elderly pedestrian group,
The number of cells occupied in the indoor space network by the pedestrian cell of the wheelchair pedestrian group or the pedestrian cell of the elderly pedestrian group is set differently from the number of cells occupied by the pedestrian space of the public pedestrian group in the indoor space network,
When the walking direction of each pedestrian cell is assumed from left to right of the ground,
Pedestrian cells in the pedestrian group including general pedestrians and children occupy one cell, and the movable cells are all three, one cell located to the right of the current cell and one cell located up and down,
A pedestrian group of a pedestrian group including a pedestrian using crutches occupies two cells up and down, and four movable cells are two cells located to the right of the cell and one cell located up and down, respectively.
The pedestrian cell of the pedestrian group including the pedestrian using the cane occupies 2 cells from side to side, and the movable cell is 5 cells, 1 cell on the right and 2 cells on the top, respectively.
The pedestrian simulation method of a pedestrian group of a pedestrian group including a pedestrian in a wheelchair occupies four cells up, down, left, and right, and the movable cells are two cells located on the right and two cells located on the top, each of which is six.
제1항에서,
상기 보행 데이터는 상기 보행자 셀의 초기 속력을 포함하고, 상기 복수의 보행자 그룹에 포함되는 각 보행자 셀은 서로 다른 초기 속력을 가지는, 보행 시뮬레이션 방법.
In claim 1,
The walking data includes an initial speed of the pedestrian cell, and each pedestrian cell included in the plurality of pedestrian groups has different initial speeds.
제2항에서,
상기 일반인 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 가장 빠르고, 상기 어린이 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 상기 일반인 보행자 그룹의 다음으로 빠르고, 상기 휠체어 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 상기 어린이 보행자 그룹의 다음으로 빠르며, 상기 고령 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 가장 느린, 보행 시뮬레이션 방법.
In claim 2,
The initial speed of the pedestrian cell belonging to the public pedestrian group is the fastest, the initial speed of the pedestrian cell belonging to the child pedestrian group is the next fastest of the public pedestrian group, and the initial speed of the pedestrian cell belonging to the wheelchair pedestrian group is the child A walking simulation method, which is the next fastest of a pedestrian group, and has the slowest initial speed of a pedestrian cell belonging to the elderly pedestrian group.
제1항에서,
상기 보행을 시뮬레이션하는 단계의 종료 이후에, 상기 복수의 보행자 그룹의 구성 비율을 변경하여 상기 보행자 셀의 이동 속도를 계산함으로써 상기 보행을 다시 시뮬레이션하는 단계
를 더 포함하는 보행 시뮬레이션 방법.
In claim 1,
After the step of simulating the walking, the step of simulating the walking again by calculating the movement speed of the pedestrian cell by changing the configuration ratio of the plurality of pedestrian groups
Walking simulation method further comprising a.
제1항에서,
상기 실내 공간 네트워크 상에서, 상기 복수의 보행자 그룹 중 상기 일반인 보행자 그룹의 보행자 셀이 가장 적은 개수의 셀을 차지하고, 상기 휠체어 보행자 그룹의 보행자 셀이 가장 많은 개수의 셀을 차지하는, 보행 시뮬레이션 방법.
In claim 1,
On the indoor space network, the pedestrian simulation method of the public pedestrian group among the plurality of pedestrian groups occupies the smallest number of cells, and the pedestrian cell of the wheelchair pedestrian group occupies the largest number of cells.
제1항에서,
상기 보행을 시뮬레이션하는 단계는,
상기 보행자 셀이 Pi,j에 위치할 때 아래 수학식 1을 통해 상기 다른 셀로 이동할 확률을 계산하는 단계를 포함하는, 보행 시뮬레이션 방법.
[수학식 1]
Figure 112018025728197-pat00016

(N: 모든 이동 가능한 셀의 확률의 합의 역수,
Figure 112018025728197-pat00017
: 정적 플로어 필드(static floor field)의 민감 파라미터(sensitive parameter),
Figure 112018025728197-pat00018
: 동적 플로어 필드(dynamic floor field)의 민감 파라미터,
Figure 112018025728197-pat00019
: 정적 값(static value),
Figure 112018025728197-pat00020
: 동적 값(dynamic value),
Figure 112018025728197-pat00021
: 셀 (i,j)가 비어있을 때 0이고 경계에 의해 점유되어 있을 때 1,
Figure 112018025728197-pat00022
: 셀 (i,j)가 보행자에 의해 점유되어 있을 때 0이고 비어있을 때 1)
In claim 1,
The step of simulating the walking,
And calculating a probability of moving to the other cell through Equation 1 below when the pedestrian cell is located at P i, j .
[Equation 1]
Figure 112018025728197-pat00016

(N: reciprocal of the sum of the probability of all movable cells,
Figure 112018025728197-pat00017
: Sensitive parameter of static floor field,
Figure 112018025728197-pat00018
: Sensitive parameter of dynamic floor field,
Figure 112018025728197-pat00019
: Static value,
Figure 112018025728197-pat00020
: Dynamic value,
Figure 112018025728197-pat00021
: 0 when cell (i, j) is empty and 1 when occupied by boundary,
Figure 112018025728197-pat00022
: 0 when cell (i, j) is occupied by pedestrians and 1 when empty
제6항에서,
상기 보행자 셀은 Pi,j에 위치할 때 상기 수학식 1을 통해 상기 다른 셀로 이동할 확률을 계산하는 단계는,
상기 수학식 1을 통해 상기 보행자 셀의 왼쪽 이동 인자 및 상기 보행자 셀의 오른쪽 이동 인자를 계산하는 단계를 포함하고,
상기 왼쪽 이동 인자가 상기 오른쪽 이동 인자보다 크면 상기 보행자 셀은 왼쪽으로 이동하고, 상기 오른쪽 이동 인자가 상기 왼쪽 이동 인자보다 크면 상기 보행자 셀은 오른쪽으로 이동하는, 보행 시뮬레이션 방법.
In claim 6,
When the pedestrian cell is located at P i, j , calculating the probability of moving to the other cell through Equation 1,
And calculating a left shift factor of the pedestrian cell and a right shift factor of the pedestrian cell through Equation 1,
When the left shift factor is greater than the right shift factor, the pedestrian cell moves to the left, and when the right shift factor is greater than the left shift factor, the pedestrian cell moves to the right.
실내 공간을 복수의 셀로 구성되는 실내 공간 네트워크로 모델링하는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata, CA) 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 장치로서,
복수의 보행자 그룹 중에서, 상기 실내 공간에 위치하는 보행자에 대응하는 보행자 셀이 포함되는 보행자 그룹을 결정하고, 상기 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크 내에서 이동하는 방향을 나타내는 보행 방향을 결정하는 보행자 결정부, 그리고
보행 데이터와, 상기 보행 방향 및 상기 보행자 셀의 초기 속력에 기반하여 상기 보행자 셀이 다른 셀로 이동할 확률을 계산함으로써 상기 보행을 시뮬레이션하는 보행 속도 계산부
를 포함하고,
상기 복수의 보행자 그룹은, 일반인 보행자 그룹, 어린이 보행자 그룹, 휠체어 보행자 그룹, 및 고령 보행자 그룹을 포함하고,
상기 휠체어 보행자 그룹의 보행자 셀 또는 상기 고령 보행자 그룹의 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크에서 차지하는 셀의 개수는 상기 일반인 보행자 그룹의 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크에서 차지하는 셀의 개수와 다르게 설정되며,
각 보행자 셀의 보행 방향이 지면의 왼쪽에서 오른쪽으로 가정될 때,
일반 보행자 및 어린이를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 1개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 현재 셀의 오른쪽에 위치한 셀 및 상하에 위치한 각 1개의 셀로서 모두 3개로 설정되고,
목발을 사용하는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 상하로 2개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 셀의 오른쪽에 위치한 2개의 셀 및 상하에 위치한 각 1개의 셀로서 모두 4개로 설정되며,
지팡이를 사용하는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 좌우로 2개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 오른쪽에 위치한 1개의 셀 및 상하에 위치한 각각 2개의 셀로서 모두 5개로 설정되고,
휠체어에 타고 있는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 상하좌우로 4개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 오른쪽에 위치한 2개의 셀 및 상하에 위치한 각각 2개의 셀로서 모두 6개로 설정되는 보행 시뮬레이션 장치.
As a device for simulating walking based on a cellular automata (CA) algorithm that models an indoor space as an indoor space network composed of a plurality of cells,
Among the plurality of pedestrian groups, a pedestrian determination unit for determining a pedestrian group including a pedestrian cell corresponding to a pedestrian located in the indoor space, and determining a walking direction indicating a direction in which the pedestrian cell moves within the indoor space network , And
A walking speed calculation unit that simulates the walking by calculating the probability of the pedestrian cell moving to another cell based on the walking data and the initial speed of the walking cell and the pedestrian cell
Including,
The plurality of pedestrian groups includes a public pedestrian group, a children pedestrian group, a wheelchair pedestrian group, and an elderly pedestrian group,
The number of cells occupied in the indoor space network by the pedestrian cell of the wheelchair pedestrian group or the pedestrian cell of the elderly pedestrian group is set differently from the number of cells occupied by the pedestrian space of the public pedestrian group in the indoor space network,
When the walking direction of each pedestrian cell is assumed from left to right of the ground,
Pedestrian cells in the pedestrian group including general pedestrians and children occupy one cell, and the movable cells are set to three as cells located to the right of the current cell and one cell located at the top and bottom, respectively.
The pedestrian cell of the pedestrian group including the pedestrian using crutches occupies two cells up and down, and the movable cells are set to four, two cells located to the right of the cell and one cell located up and down, respectively.
The pedestrian cell of the pedestrian group including the pedestrian using the cane occupies two cells to the left and right, and the movable cell is set to five, one cell on the right and two cells on the top and bottom, respectively.
Pedestrian cells in the pedestrian group, including pedestrians in wheelchairs, occupy 4 cells up, down, left, and right, and the movable cell is a walking simulation device that is set to 6 as two cells located at the right and two cells located at the top and bottom. .
제8항에서,
상기 보행 데이터는 상기 보행자 셀의 초기 속력을 포함하고, 상기 복수의 보행자 그룹에 포함되는 각 보행자 셀은 서로 다른 초기 속력을 가지는, 보행 시뮬레이션 장치.
In claim 8,
The walking data includes an initial speed of the pedestrian cell, and each pedestrian cell included in the plurality of pedestrian groups has different initial speeds.
제9항에서,
상기 일반인 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 가장 빠르고, 상기 어린이 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 상기 일반인 보행자 그룹의 다음으로 빠르고, 상기 휠체어 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 상기 어린이 보행자 그룹의 다음으로 빠르며, 상기 고령 보행자 그룹에 속한 보행자 셀의 초기 속력이 가장 느린, 보행 시뮬레이션 장치.
In claim 9,
The initial speed of the pedestrian cell belonging to the public pedestrian group is the fastest, the initial speed of the pedestrian cell belonging to the child pedestrian group is the next fastest of the public pedestrian group, and the initial speed of the pedestrian cell belonging to the wheelchair pedestrian group is the child A walking simulation device that is the next fastest in the pedestrian group and has the slowest initial speed of the pedestrian cell belonging to the elderly pedestrian group.
제8항에서,
상기 보행 속도 계산부는, 상기 보행을 시뮬레이션한 이후에, 상기 복수의 보행자 그룹의 구성 비율을 변경하여 상기 보행자 셀의 이동 속도를 계산함으로써 상기 보행을 다시 시뮬레이션하는, 보행 시뮬레이션 장치.
In claim 8,
The walking speed calculating unit, after simulating the walking, by simulating the walking again by calculating the movement speed of the pedestrian cell by changing the configuration ratio of the plurality of pedestrian groups, walking simulation apparatus.
제8항에서,
상기 실내 공간 네트워크 상에서, 상기 복수의 보행자 그룹 중 상기 일반인 보행자 그룹의 보행자 셀이 가장 적은 개수의 셀을 차지하고, 상기 휠체어 보행자 그룹의 보행자 셀이 가장 많은 개수의 셀을 차지하는, 보행 시뮬레이션 장치.
In claim 8,
On the indoor space network, a pedestrian simulation device, among the plurality of pedestrian groups, the pedestrian cell of the public pedestrian group occupies the smallest number of cells, and the pedestrian cell of the wheelchair pedestrian group occupies the largest number of cells.
제8항에서,
상기 보행 속도 계산부는,
상기 보행자 셀이 Pi,j에 위치할 때 아래 수학식 1을 통해 상기 다른 셀로 이동할 확률을 계산하는, 보행 시뮬레이션 장치.
[수학식 1]
Figure 112018025728197-pat00023

(N: 모든 이동 가능한 셀의 확률의 합의 역수,
Figure 112018025728197-pat00024
: 정적 플로어 필드(static floor field)의 민감 파라미터(sensitive parameter),
Figure 112018025728197-pat00025
: 동적 플로어 필드(dynamic floor field)의 민감 파라미터,
Figure 112018025728197-pat00026
: 정적 값(static value),
Figure 112018025728197-pat00027
: 동적 값(dynamic value),
Figure 112018025728197-pat00028
: 셀 (i,j)가 비어있을 때 0이고 경계에 의해 점유되어 있을 때 1,
Figure 112018025728197-pat00029
: 셀 (i,j)가 보행자에 의해 점유되어 있을 때 0이고 비어있을 때 1)
In claim 8,
The walking speed calculation unit,
When the pedestrian cell is located at P i, j , a walking simulation apparatus for calculating a probability of moving to the other cell through Equation 1 below.
[Equation 1]
Figure 112018025728197-pat00023

(N: reciprocal of the sum of the probability of all movable cells,
Figure 112018025728197-pat00024
: Sensitive parameter of static floor field,
Figure 112018025728197-pat00025
: Sensitive parameter of dynamic floor field,
Figure 112018025728197-pat00026
: Static value,
Figure 112018025728197-pat00027
: Dynamic value,
Figure 112018025728197-pat00028
: 0 when cell (i, j) is empty and 1 when occupied by boundary,
Figure 112018025728197-pat00029
: 0 when cell (i, j) is occupied by pedestrians and 1 when empty
제13항에서,
상기 보행 속도 계산부는,
상기 확률을 계산할 때, 상기 수학식 1을 통해 상기 보행자 셀의 왼쪽 이동 인자 및 상기 보행자 셀의 오른쪽 이동 인자를 계산하고,
상기 왼쪽 이동 인자가 상기 오른쪽 이동 인자보다 크면 상기 보행자 셀은 왼쪽으로 이동하고, 상기 오른쪽 이동 인자가 상기 왼쪽 이동 인자보다 크면 상기 보행자 셀은 오른쪽으로 이동하는, 보행 시뮬레이션 장치.
In claim 13,
The walking speed calculation unit,
When calculating the probability, the left movement factor of the pedestrian cell and the right movement factor of the pedestrian cell are calculated through Equation 1,
When the left shift factor is greater than the right shift factor, the pedestrian cell moves to the left, and when the right shift factor is greater than the left shift factor, the pedestrian cell moves to the right.
실내 공간을 복수의 셀로 구성되는 실내 공간 네트워크로 모델링하는 셀룰러 오토마타(Cellular Automata, CA) 알고리즘에 기반하여 보행을 시뮬레이션하는 장치로서,
복수의 보행자 그룹 중에서, 상기 실내 공간에 위치하는 보행자에 대응하는 보행자 셀이 포함되는 보행자 그룹을 결정하고, 상기 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크 내에서 이동하는 방향을 나타내는 보행 방향을 결정하는 보행자 결정부,
상기 보행자 셀의 상기 실내 공간 네트워크 내에서의 보행 시뮬레이션을 위한 보행 데이터를 저장하는 데이터베이스, 및
상기 보행 데이터 및 상기 보행 방향에 기반하여 상기 보행자 셀의 이동 속도를 계산함으로써 상기 보행을 시뮬레이션하는 보행 속도 계산부
를 포함하고,
상기 복수의 보행자 그룹은, 일반인 보행자 그룹, 어린이 보행자 그룹, 휠체어 보행자 그룹, 및 고령 보행자 그룹을 포함하고,
상기 휠체어 보행자 그룹의 보행자 셀 또는 상기 고령 보행자 그룹의 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크에서 차지하는 셀의 개수는 상기 일반인 보행자 그룹의 보행자 셀이 상기 실내 공간 네트워크에서 차지하는 셀의 개수와 다르게 설정되며,
각 보행자 셀의 보행 방향이 지면의 왼쪽에서 오른쪽으로 가정될 때,
일반 보행자 및 어린이를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 1개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 현재 셀의 오른쪽에 위치한 셀 및 상하에 위치한 각 1개의 셀로서 모두 3개로 설정되고,
목발을 사용하는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 상하로 2개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 셀의 오른쪽에 위치한 2개의 셀 및 상하에 위치한 각 1개의 셀로서 모두 4개로 설정되며,
지팡이를 사용하는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 좌우로 2개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 오른쪽에 위치한 1개의 셀 및 상하에 위치한 각각 2개의 셀로서 모두 5개로 설정되고,
휠체어에 타고 있는 보행자를 포함하는 보행자 그룹의 보행자 셀은 상하좌우로 4개의 셀을 차지하고, 이동 가능한 셀은 오른쪽에 위치한 2개의 셀 및 상하에 위치한 각각 2개의 셀로서 모두 6개로 설정되는 보행 시뮬레이션 장치.
As a device for simulating walking based on a cellular automata (CA) algorithm that models an indoor space as an indoor space network composed of a plurality of cells,
Among the plurality of pedestrian groups, a pedestrian determining unit that determines a pedestrian group including a pedestrian cell corresponding to a pedestrian located in the indoor space, and determines a walking direction indicating a direction in which the pedestrian cell moves within the indoor space network ,
A database for storing walking data for walking simulation of the pedestrian cell in the indoor space network, and
A walking speed calculation unit that simulates the walking by calculating the moving speed of the pedestrian cell based on the walking data and the walking direction
Including,
The plurality of pedestrian groups includes a public pedestrian group, a children pedestrian group, a wheelchair pedestrian group, and an elderly pedestrian group,
The number of cells occupied in the indoor space network by the pedestrian cell of the wheelchair pedestrian group or the pedestrian cell of the elderly pedestrian group is set differently from the number of cells occupied by the pedestrian space of the public pedestrian group in the indoor space network,
When the walking direction of each pedestrian cell is assumed from left to right of the ground,
The pedestrian cell of the pedestrian group including the general pedestrian and the children occupies one cell, and the movable cell is set to three as a cell located to the right of the current cell and one cell located at the top and bottom, respectively.
The pedestrian cell of the pedestrian group including the pedestrian using crutches occupies two cells up and down, and the movable cell is set to four, two cells located to the right of the cell and one cell located up and down, respectively,
The pedestrian cell of the pedestrian group including the pedestrian using the cane occupies two cells to the left and right, and the movable cell is set to five, one cell located on the right and two cells located on the top and bottom, respectively.
Pedestrian cells in the pedestrian group, including pedestrians in wheelchairs, occupy 4 cells up, down, left, and right, and the movable cell is a walking simulation device that is set to 6 as two cells located at the right and two cells located at the top and bottom. .
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