Title (deu)
Parallele Verkehrsflusssimulation von Fußgängern basierend auf physikalischen Kräftemodellen
Author
Jan Siever
Advisor
Eduard Mehofer
Assessor
Eduard Mehofer
Abstract (deu)
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 (eng)
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.
Keywords (eng)
Parallel simulation of pedestrian traffic
Keywords (deu)
Parallele Verkehrsflusssimulation von Fußgängern
Subject (deu)
Computersimulation
Type (deu)
Masterarbeit
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1332272
DOI
10.25365/thesis.45538
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24370.37496.243752-2
URI
https://utheses.univie.ac.at/detail/40291
Extent (deu)
vii, 73 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
82
Study plan
Masterstudium Computational Science
[UA]
[066]
[910]
Association (deu)
Fakultät für Informatik
Members (1)
Title (deu)
Parallele Verkehrsflusssimulation von Fußgängern basierend auf physikalischen Kräftemodellen
Author
Jan Siever
Abstract (deu)
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 (eng)
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.
Keywords (eng)
Parallel simulation of pedestrian traffic
Keywords (deu)
Parallele Verkehrsflusssimulation von Fußgängern
Subject (deu)
Computersimulation
Type (deu)
Masterarbeit
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1332273
Number of pages
82
Association (deu)
Fakultät für Informatik
License
All rights reserved
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