建筑火灾对人的危害，以及财产损失异常严重，特别是各大商城，医院、地铁这种规模较大的公共建筑，其空间结构相对比较复杂，有的因为不熟悉建筑环境，很难快速到达安全出口的火灾情景中，容易错过最佳逃生时间，将导致更为严重的伤亡事件发生。所以对于高层建筑，发生火灾时常导致大量的人员伤亡及重大的经济损失。同时由于着火后建筑物自身的温度比较高，在发生火灾的时候，火势会蔓延迅速，很难扑灭，容易造成重大安全事故。所以要减少损失，降低人员伤亡，提高消防灭火的效率势在必行，而其中人员应急疏散是十分关键的环节。因此，怎样保证复杂建筑空间内人员在火灾时可以安全撤离，就成了确保人员安全的首要问题。当前，国内许多城市都开始关注对被困人员的救援，但是仍然有很多的不足之处，例如，无法及时了解人群动态，无法精准制定应对方案，这也造成了救援上的极大困难。在此背景下，本研究以提升人员救援能力为切入点，讨论了怎样采取新型科技的有效手段，实现了人员高效撤离，把人从危险区域拉了出来。并以复杂建筑为例进行分析，对其室内复杂结构的特点及消防灭火难点进行了分析，提出了以无人机为辅助设备解决上述问题的方案，继而给人们提供了更方便快捷的逃生通道。复杂建筑空间疏散紧急指导等方面进行研究，提升疏散效率的必要条件、确保人员安全的重要手段，及先进技术与系统装备方面，继而成为达到引导疏散目的的一个重要途径。所以本文将针对“人员迅速有序地逃离地逃离了火灾现场”展开论述，着重讨论如何以无人机为手段，在复杂建筑空间中进行人员疏散策略。目前，我国对无人机在建筑物人群疏散中的应用尚未有成熟的研究结果。由于传统人工方式难以满足现代大型公共建筑室内密集场所的疏散要求，并且通过使用无人机作为辅助设备执行此类任务，可以极大地提高疏散效率。所以本课题选择了无人机进行研究，在理论和方法的层面上，讨论在复杂空间中使用无人机指挥人员疏散的战略途径，对复杂建筑空间，提出了一套无人机引导模型，可以实现人员紧急疏散，希望能对无人机用于复杂建筑空间人员紧急疏散这一特定领域提供一些理论与方法上支持。
提出了一种无人机导向疏散方法及其效率，本论文以无人机为引导，按顺序进行，对人员疏散路径规划问题进行了研究、多无人机协同搜索的任务分配，多无人机协同编队的控制等三个子问题。关于任务分配，针对任务需求，以目标点间的距离最短为约束，构建了数学规划模型。针对任务调度，队形生成等，分别在遗传算法和蚁群聚类优化算法的基础上，构建数学模型，并对两个模型进行了仿真研究，证明其有效性。针对无人机的协同避障，根据智能体理论，设计出一种新型避障策略，最后，利用所提策略建立相应的避碰路径规划算法，最后，用实验证明了所提方案是可行和有效的。关于路径规划，对单架无人机来说，针对无人机的运动规则问题，提出一种空间遍历的寻优方法、无人机导向等路径寻优为首选，采用移动规则法与改进的A*算法相结合的方法，解决无人机难以有效全局覆盖建筑空间的搜索难题；然后在遗传－蚁群算法的基础上，求解火场内无人机独立规划疏散路径；同时利用该算法将机器人导向指定位置，实现自动避障功能。最后，在Phpstorm上进行仿真实验，对本文提出的路径规划方法进行验证。针对多机协同作战系统的任务分配问题，开展了深入的研究工作。针对多机协同工作任务指派问题进行研究，分别构建单架无人机与多架无人机协作机制，文中还对它们各自的特点和适用场合进行了分析。按照任务分配的原则，给出了基于遗传算法的多机协同调度方案。认为在空间范围大的情况下，单架无人机不能适应海量空间搜索任务要求，文中对多无人机协同任务执行策略方法进行了进一步的研究，讨论利用不同无人机实现信息交互，协同搜索完成后，目标分配任务分配在先，设计基于区域划分覆盖搜索算法，将多无人机的区域覆盖搜索问题转换为单无人机的区域覆盖搜索问题，也就是给每一架无人机分配任务，通过单架无人机完成优化决策与任务执行，同时完成多架无人机的协同搜索任务；并依据这一思想，建立起相关数学模型。二是确保整个搜索网络可靠，构建一种分布式拓扑结构模型，并且结合遗传算法对最优解进行了求解，仿真结果表明，文中所给方法能符合实际需要。多架无人机的协作能力与效率的提升，首先，该文站在全局的高度，为解决多机编队飞行过程中的矛盾问题，并对如何破解这一难题进行了探讨，文中还针对特定的需要，给出一种解决方法。接着考虑多无人机合作搜索目标过程中可能发生的任务变化，提出任务动态重分配算法，并用实例阐述了它的用途，说明该算法是可行的。二是保障多无人机协同安全，文中采用了分布式协调控制算法，搭建多无人机系统的动力学模型，文中还对稳定性条件进行了分析，为开展仿真验证奠定基础。多无人机协同编队控制技术研究。对多无人机协同编队控制问题进行了探讨并研究得出了结论，受困人员地理位置具有随机性和不确定性，设计一种基于改进的主从控制架构，实现多无人机协同搜索引导策略，避免了机群承担巨大计算任务，影响搜索的效率，等等，做到各项工作的有序指导，本实用新型能够有效提升多架无人机协同搜索引导效果，有较好的鲁棒性，本实用新型工程实用。
研究显示：与没有指挥相比，采用单无人机与多无人机协同工作的方式进行指挥撤离，能明显减少疏散时间，有效地降低了疏散路径的当量长度，有益效果在于，疏散效率高，安全性强。为了解决城市建筑物内行人疏散的难题，提出一种基于改进蚁群算法优化行人疏散的方案，并给出了相关实现步骤。经仿真实验证明，提出的方法能较快地确定最优逃生路线，搜索的效率与成功率都有所提高。文中所提模型、方法与策略为无人机在应急救援中的运用提供了一种重要的尝试，对使用无人机在复杂建筑空间中实现人员紧急引导撤离的可能性作了理论探索，为应急救援与疏散工作提供了新的思路与方法。
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