[发明专利]一种碰撞试验中假人膝部位移的测量方法

说明书

本发明公开了一种碰撞试验中假人膝部位移的测量方法，包括以下步骤：步骤一、在碰撞试验中，通过安装于假人骨盆处的传感器测量假人骨盆处的加速度和角速度；步骤二、计算H点横向位移Xh(t)：其中，是骨盆角关于时间的函数；α₀为试验前假人骨盆角度；u′为传感器安装点在传感器测量坐标系下X′方向的坐标；v′为传感器安装点在传感器测量坐标系下Z′方向的坐标；APX′(t)是骨盆X′向加速度；APZ′(t)是骨盆Z′向加速度；ASX(t)为座椅固定点X方向加速度，t为时间，τ为积分变量。步骤三、计算假人膝部沿X轴方向位移量X_k(t)：Xk(t)＝Xh(t)+L_F·(cosθ₀‑cosθ(t))其中，θ(t)为在假人大腿角度随时间变化的函数，即大腿两关节点连线与X轴夹角；θ₀＝θ(0)为在碰撞发生前大腿角度；L_F为大腿两关节点间距离。

技术领域

本发明涉及汽车碰撞试验技术领域，特别涉及一种碰撞试验中假人膝部位移的测量方法。

背景技术

机动车正面碰撞中，乘员膝部伤害产生的原因主要是由膝部与仪表板的碰撞造成的。根据研究，假人膝部伤害程度与其对仪表板的侵入量密切相关，且随着侵入量的增加而逐步增大。然而针对膝部位移的计算问题，往往只能通过计算机建模的方法进行仿真，原因在于碰撞试验中假人姿态变化、手臂摆动和膝部目标位置侵入仪表板等，极易造成标记位置被遮挡的现象，使得传统的采用图像分析软件进行目标追踪分析的方法变得很不可靠，尤其是对于乘员乘坐位置内侧的膝盖，很容易被中控台挡住而无法进行目标点的追踪。当前缺乏一种行之有效的方法对假人的膝部位移量进行测量，尤其是在膝部侵入仪表板后该问题更加突出。

然而，正面碰撞试验中假人膝部对仪表板的侵入量是衡量假人伤害的一个重要指标，Euro-NCAP已经在2011年发布了Knee Mapping台车试验规程，明确提出了对ODB试验膝部侵入量+20mm的仪表板区域进行评价的内容，并要求给出在台车试验中侵入量达标的证据，以证明台车试验的有效性。与此同时，在台车验证试验中得出膝部对仪表板侵入量的试验数据，也可以为仪表板结构设计与改进提供重要的参考。

在碰撞试验中，基于高速摄像对碰撞过程进行分析的膝部目标追踪法是一种比较常用的技术手段。然而，采用膝部目标追踪法记录膝部位移具有很大的不确定性，原因在于这种方法对目标点的可见性依赖较强，假人手部摆动和车辆内饰的遮挡，以及膝部侵入仪表板后目标点的消失，都会造成无法追踪膝部位移的问题。

发明内容

本发明设计开发了一种碰撞试验中假人膝部位移的测量方法，克服了现有膝部目标追踪测量方法中目标点易被遮挡的缺陷，测量出膝部位移，不易受到人员操作方法的干扰。

本发明提供的技术方案为：

一种碰撞试验中假人膝部位移的测量方法，包括以下步骤：

步骤一、在碰撞试验中，通过安装于假人骨盆处的传感器测量假人骨盆处的加速度和角速度；

步骤二、计算H点横向位移Xh(t)：

其中，是骨盆角关于时间的函数；α₀为试验前假人骨盆角度；u′为传感器安装点在传感器测量坐标系下X′方向的坐标；v′为传感器安装点在传感器测量坐标系下Z′方向的坐标；APX＇(t)是骨盆X＇向加速度；APZ′(t)是骨盆Z′向加速度；ASX(t)为座椅固定点X方向加速度，t为时间，τ为积分变量。

步骤三、计算假人膝部沿X轴方向位移量X_k(t)：

Xk(t)＝Xh(t)+L_F·(cosθ₀-cosθ(t))