基于导航网格的室内火灾逃生路径动态规划

论文摘要

利用虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术进行消防安全教育与应急处置训练具有重要的意义,其中高效合理的人员逃生路径规划分析是关键。但现有室内火灾逃生路径规划方法往往静态、低效,其与虚拟现实结合度较差。针对上述问题,本文对基于导航网格的室内火灾逃生路径动态规划方法进行研究,通过构建室内火灾VR场景、设计导航网格动态生成算法、提出人员逃生路径动态规划方法,选择案例场景,研发原型系统并开展试验分析。本文主要研究工作和成果如下所示:(1)基于数值模拟的室内火灾VR场景构建与优化。首先构建了室内虚拟地理场景;然后基于场模型模拟得到火灾温度数值,构建了真实感室内火灾VR场景;并通过遮挡剔除和LOD技术对室内火灾VR场景进行了优化;设计了多模式用户与查询分析两种交互方法,实现了室内火灾VR场景的高效真实感表达。(2)基于导航网格的室内火灾逃生路径动态规划。首先对场景进行了分类,将室内场景分为可通行区域与不可通行区域;并基于可通行区域构建了室内场景初始导航网格;然后基于火势蔓延情况实时动态更新导航网格,生成基于室内火灾场景的动态导航网格;并选择基于导航网格的拐角点算法进行逃生路径规划;此外,设计了室内人员疏散模拟方法,可支持实现室内火灾人员逃生路径的动态规划与展示。(3)原型系统研发与案例试验分析。基于Unity3D、Visual Studio 2017以及HTC VIVE等软、硬件设备,研发了室内火灾VR场景逃生路径动态规划原型系统,选择了案例区域并开展了试验分析。结果表明:导航网格的更新时间均不超过10毫秒每次,逃生路径的更新时间平均为50毫秒每次,本方法可有效地支持实现室内火灾逃生路径的动态规划。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 室内火灾可视化模拟
•     1.2.2 逃生路径规划方法
•     1.2.3 研究现状小结
•   1.3 研究目标与研究内容
•     1.3.1 研究目标
•     1.3.2 研究内容
•   1.4 论文章节安排
• 第2章 路径规划方法综述
•   2.1 路径规划方法原理
•     2.1.1 传统路径规划算法
•     2.1.2 基于图的搜索算法
•     2.1.3 智能仿生学算法
•   2.2 路径规划方法对比分析
•   2.3 本章小结
• 第3章 室内火灾VR场景真实感构建方法
•   3.1 室内虚拟地理场景构建
•   3.2 VR室内火灾场景构建
•     3.2.1 火灾物理真实感模拟
•     3.2.2 可视化效果真实感表达
•   3.3 场景优化
•     3.3.1 遮挡剔除
•     3.3.2 LOD技术
•   3.4 场景交互
•     3.4.1 多模式用户交互
•     3.4.2 查询分析方法
•   3.5 本章小结
• 第4章 室内火灾逃生路径动态规划方法
•   4.1 初始导航网格构建方法
•     4.1.1 室内场景分类
•     4.1.2 初始导航网格构建
•   4.2 导航网格动态生成方法
•   4.3 逃生路径动态规划方法
•   4.4 人员疏散模拟
•   4.5 本章小结
• 第5章 原型系统与案例分析
•   5.1 原型系统开发
•     5.1.1 开发环境
•     5.1.2 系统功能介绍
•   5.2 案例区域与数据处理
•     5.2.1 案例区域介绍
•     5.2.2 数据处理
•   5.3 案例试验分析
•     5.3.1 室内火灾VR场景构建
•     5.3.2 导航网格动态生成效率分析
•     5.3.3 室内火灾人员疏散结果分析
•   5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
•   6.1 论文工作总结
•   6.2 创新点
•   6.3 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 佘平

导师: 朱军

关键词: 室内火灾,虚拟现实,导航网格,逃生路径,动态规划

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,建筑科学与工程

单位: 西南交通大学

基金: 国家自然科学基金面上项目“任务驱动的灾害场景自适应可视化方法”(项目号:41871289),国家重点研发计划“大规模复杂灾害场景融合与增强可视化”(项目号:2016YFC0803105)

分类号: TU998.1;O221.3

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.002145

总页数: 59

文件大小: 2861K

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