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Parallele Verkehrsflusssimulation von Fußgängern basierend auf physikalischen Kräftemodellen
Jan Siever
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Informatik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Computational Science
Betreuer*in
Eduard Mehofer
DOI
10.25365/thesis.45538
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24370.37496.243752-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines massiv parallelen Programms zur Simulation der
Bewegung interagierender Fußgänger. Die möglichste exakte Voraussage der einzelnen
Bewegungspfade hunderter Personen durch ein physikalisches Kräftemodell ermöglicht die Analyse
potentieller Gefahrensituationen und eine entsprechende Planung von sicheren Räumlichkeiten und
Verkehrswegen. Eine weitere Anwendung stellt die Darstellung und Animation von Menschenmassen
in Filmen und Videospielen dar. Aus den voraussichtlichen Kollisionszeiten der simulierten Personen
werden paarweise Interaktionskräfte berechnet, um iterativ die Dynamik jedes einzelnen
Verkehrsteilnehmers zu bestimmen. Somit ist das Programm in der Lage Umgebungen und sich darin
bewegende Menschenmengen unter Berücksichtigung der individuellen Ziele jedes
Verkehrsteilnehmers zu simulieren und die resultierenden Szenarien vorauszusagen. Der
Simulationsaufwand erfordert den Einsatz von leistungsstarken Rechnern. In dieser Arbeit werden
moderne Grafikprozessoren als Acceleratoren eingesetzt, um die Ausführungszeiten zu minimieren.
Die hochoptimierte parallele Programmversion basiert auf OpenCL und gewährleistet Portabilität
zwischen GPUs unterschiedlicher Hersteller. Die Ergebnisse der Simulation werden anhand von
repräsentativen Beispielszenarien überprüft. Die erreichten Laufzeiten und Speedups gegenüber einer
seriellen Implementierung machen die in dieser Arbeit entwickelte Simulationssoftware zu einer
attraktiven Möglichkeit zur Verkehrsflusssimulation von Fußgängern.
Abstract
(Englisch)
The goal of this thesis is the development of a massively parallel program simulating pedestrian dynamics.
Predicting the trajectories as precisely as possible for hundreds of persons via physical forcemodels
enables the analysis of dangerous traffic situations and corresponding construction of buildings
and traffic infrastructure in a safe way. The representation and animation of large crowds in
movies and video games is another attractive field of application.
The expected times of collision for the simulated pedestrians are calculated via pairwise interaction
forces, and the dynamics of each person are determined iteratively. Therefore, the program is able to
simulate moving crowds and their surroundings with respect to their individual goals and predict the
resulting scenarios.
The complexity of the simulation requires the use of powerful computers. Modern GPUs are used as
accelerators to minimize the running times. The highly optimized parallel version of the program
based on OpenCL guarantees portability with respect to different GPU vendors. Representative simulation
scenarios are used to test and compare the results. The running times and speedups compared
with a serial implementation show the simulation software to be an appealing method for simulating
large crowds.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Parallel simulation of pedestrian traffic
Schlagwörter
(Deutsch)
Parallele Verkehrsflusssimulation von Fußgängern
Autor*innen
Jan Siever
Haupttitel (Deutsch)
Parallele Verkehrsflusssimulation von Fußgängern basierend auf physikalischen Kräftemodellen
Publikationsjahr
2016
Umfangsangabe
vii, 73 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Eduard Mehofer
Klassifikation
54 Informatik > 54.76 Computersimulation
AC Nummer
AC14505288
Utheses ID
40291
Studienkennzahl
UA | 066 | 910 | |