一种考虑个体行为及特性的乘客登机仿真方法

1.一种考虑个体行为及特性的乘客登机仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.定义登机过程中乘客个体行为，基于每位乘客都在临近自己座位的一侧放置行李的条件下，建立乘客的登机顺序、座位位置、乘客登机过程中不同个体行为的位置，设定乘客的期望速度方向；S2.建立基于改进社会力模型的乘客登机仿真模型；步骤S2的具体实现方法包括如下步骤：S2.1.构建椭圆乘客模型，具体为：其中，r i a 为乘客i椭圆形躯体的长半轴，r i b 为乘客i椭圆形躯体的短半轴； 为乘客i在t时刻的实际椭圆形躯体朝向，即其椭圆形躯体短轴所指方向； 为乘客i在t时刻的期望椭圆形躯体朝向；θ i (t)为乘客i当前的运动方向v i (t)与其椭圆形躯体的当前朝向 的夹角，用来表示乘客i当前的侧身程度，ω i 为乘客i的侧身速度，表示乘客身体侧身时每秒调整的角度；S2.2.构建改进的社会力模型，具体为：其中，f will 为意愿力，f ij 为乘客间作用力，f iw 为乘客与运动边界的作用力，m i 为乘客i的质量， 为乘客i的加速度；S2.2.1.对意愿力进行改进，具体如下：其中， 为折减系数，用来表示乘客侧身后的期望速度降低程度，μ∈[0,1]，μ为乘客期望速度降低的最大限度，θ i (t)为乘客i当前的运动方向v i (t)与其椭圆形躯体的当前朝向 的夹角，用来表示乘客当前的侧身程度，v i 0 (t)为乘客i的期望速度， 为乘客i的期望速度方向，v i (t)为乘客i的运动方向，τ i 为调整的反应时间；S2.2.2.对乘客间作用力进行改进，具体如下：其中，A i 和B i 表示第一位置参数、第二位置参数，r ij 表示乘客i和乘客j的椭圆形躯体半径之和，d ij 表示乘客i和乘客j的椭圆形躯体间的距离，n ij 表示由乘客j指向乘客i的方向单位向量，Δv ij 表示乘客i和乘客j的切线方向上的相对速度，t ij 表示乘客i和乘客j的切线方向， 表示乘客i的椭圆形躯体短轴与乘客i和乘客j的椭圆形躯体圆心连线之间的夹角，k表示挤压系数，g表示分段函数，r i b 表示乘客i的椭圆形躯体短半轴半径，r i a 表示乘客i的椭圆形躯体长半轴半径，r j b 表示乘客j的椭圆形躯体短半轴半径，r j a 表示乘客j的椭圆形躯体长半轴半径，O i 为乘客i的椭圆形躯体中心，O j 表示乘客j的椭圆形躯体中心；S2.2.3.对乘客与运动边界的作用力进行改进，具体如下：f iw ＝{A i exp[(r i -d iw )/B i ]+kg(r i -d iw )}n iw +kg(r i -d iw )(v i ·t iw )t ijd iw ＝||O i w||-r i其中，d iw 表示乘客i的椭圆形躯体向障碍物作垂线的长度，n iw 由障碍物指向乘客i的方向单位向量，w表示运动边界；S3.基于步骤S1定义的乘客登机过程中不同个体行为的位置，构建乘客登机行为规则判断规则，包括乘客停驻行为规则、乘客排队行为规则、乘客侧身穿越行为规则；S4.利用步骤S2得到的基于改进社会力模型的乘客登机仿真模型，对乘客登机过程进行仿真，基于步骤S3得到的乘客登机行为规则判断方法判断所述乘客是否进行旅客放置行李、等待让座、进入座位的行为，对乘客进行仿真乘客进入座位的过程进行数据统计；步骤S4的具体实现方法包括如下步骤：S4.1.根据不同的登机策略确定乘客的登机顺序与座位位置，并根据乘客的初始位置、飞机内部设施信息、座位位置，分阶段的设定乘客的期望速度方向，并计算行走路径；S4.2.仿真开始，基于改进社会力模型的乘客登机仿真模型，考虑排队行为、停驻行为、侧身行为仿真乘客在放置行李前的登机过程；S4.3.判断是否需要放置行李，判断为否，则进行下一步；判断为是，则考虑放置行李时间，仿真乘客放置行李过程，然后考虑身体姿态的变化，仿真放置行李后到等待进入座位之间的过程；若需要放置行李，则计算乘客放置行李过程停驻时间 计算公式为：其中，a 0 是存放行李需要的基本时间；a 1 是修正系数；a 2 是行李架的容量；N e 为行李架上已经存放的行李数，N i 为乘客i所携带的行李；a 0 、a 1 、a 2 的取值可以由测算标定；而乘客所带的行李数，假设所有乘客携带行李数量的比例为：P(N i ＝0)＝20％,P(N i ＝1)＝60％,P(N i ＝2)＝20％；其中，P表示所有乘客携带行李的数量比例，N i 表示乘客i携带的行李件数；考虑乘客身体侧身角度发生变化的过程，模拟乘客放置行李后到等待进入座位之间的过程，得到乘客身体侧身时间 为：其中，θ i (t)表示乘客由放置行李时朝向行李架的方向到进入座位侧身朝向的角度之差，v i (t)表示乘客转向的角速度；S4.4.判断是否需要等待让座，判断为否，则进行下一步；判断为是，则考虑需要让座的人数，仿真等待让座过程；判断条件为乘客在到达放置行李的位置 与其座位所在位置 之间是否有其他已经落座的乘客；若需要等待让座，则根据已落座乘客的数量计算需要等待的时间 为：其中，n表示已落座乘客的数量，s 1 表示一名已落座乘客起身让座的时间，s 2 表示两名已落座乘客起身让座的时间；S4.5.仿真乘客进入座位的过程，进行数据统计；当乘客放置行李的位置 与其座位所在位置 之间的距离，随后进行数据统计，计算乘客由放置行李的位置进入到座位所耗费的时间 其中， 表示折减系数，反映乘客侧身对其期望速度的影响，这里取社会力模型中侧身程度最大时的折减系数值， 表示乘客期望速度，D i34 表示乘客放置行李的位置 与其座位所在位置 之间的距离。 2.根据权利要求1所述的一种考虑个体行为及特性的乘客登机仿真方法，其特征在于，步骤S1的具体实现方法包括如下步骤：S1.1.定义登机过程中乘客个体行为包括停驻行为、排队行为和侧身穿越行为；S1.2.基于随机登机策略、行策略、从窗户到过道、从后向前、倒金字塔式、斯蒂芬法六种登机策略中的一种，设置乘客的登机顺序、座位位置；S1.3.设置乘客登机过程中不同个体行为的位置；建立直角坐标系，其X轴方向是沿着过道方向、Y轴方向是沿着座位的行方向；设定第i个乘客在登机队列中的初始位置为P i 0 ，乘客i进入机舱通道的位置 乘客i放置行李前进行侧身行为的位置 乘客i放置行李的位置 乘客i座位所在位置 S1.4.设定乘客的期望速度方向为 3.根据权利要求2所述的一种考虑个体行为及特性的乘客登机仿真方法，其特征在于，步骤S3的具体实现方法包括如下步骤：S3.1.构建乘客停驻行为规则：乘客在跟随前方乘客登机过程中，若其与前方乘客之间的距离小于设定阈值，则停止运动，即将乘客的期望速度 设置为0；S3.2.构建乘客排队行为规则：设置在时刻t、乘客i所在位置指向登机方向上距乘客i最近的乘客所在位置的单位方向向量 在时刻t 0 为空，然后基于每一个仿真步长进行更新并用于判断是否跟随前方乘客；设置满足以下任意乘客排队行为的条件：条件1：如果乘客处于放置行李前的登机过程中且与前方最近乘客放置行李位置相同；条件2：如果乘客处于放置行李前的登机过程中，且前方最近乘客也处于放置行李前的登机过程中；则乘客进行排队，将期望速度方向 设定为 所指方向；S3.3.构建乘客侧身穿越行为规则，包括乘客主动侧身行为和乘客被动侧身行为；S3.3.1.设置满足以下全部乘客被动侧身行为的条件：条件1：如果乘客i没有到达需要主动侧身的位置D i2 ；条件2：如果存在侧身穿越的空间，即乘客i和距离最近乘客j的短轴长度之和小于过道宽度L aisle ；条件3：如果乘客i和距离最近乘客j不在相同位置放置行李；条件4：如果距离最近乘客j正处于放置行李、等待进入座位或正在进入自己的座位的状态；则乘客i选择侧身穿越行为超越与其距离最近乘客j；S3.3.2.设置乘客主动侧身行为的条件为：如果乘客i已经到达需要主动侧身的位置D i2 ；则乘客进行主动侧身行为放置行李。 4.根据权利要求3所述的一种考虑个体行为及特性的乘客登机仿真方法，其特征在于，步骤S3.3中乘客侧身方向选择设计如下：如果乘客进行被动侧身行为，乘客侧身时的期望躯体朝向选择有两种，一种是前进方向的左侧转身侧身，一种是前进方向的右侧转身侧身；乘客当前的实际躯体朝向更近于哪个方向，则把期望躯体朝向设定为哪个方向，如果二者相同则随机选择一个期望面部朝向；如果乘客进行主动侧身行为，乘客侧身的方向是面向其放置行李位置一侧的方向。