(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 103398833 A
(43)申请公布日 2013.11.20
(21)申请号 CN201310336433.X
(22)申请日 2013.08.05
(71)申请人 吉林大学
    地址 130012 吉林省长春市前进大街2699号
(72)发明人 高镇海 李楚照 赵会 李钊 高菲 宋学伟 张君媛
(74)专利代理机构 长春吉大专利代理有限责任公司
    代理人 朱世林
(51)Int.CI
      G01M7/08
      G01M17/007
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
自动挡汽车的正确驾驶步骤
      一种反映驾驶员肌肉动态特性的碰撞假人模型设计方法
(57)摘要
      为解决现有碰撞假人模型无法反应真实驾驶员在碰撞发生时肌肉动态力学特性、生物仿，真性不高的问题，本发明公开了一种反映驾驶员肌肉动态特性的碰撞假人模型设计方法，其以目前通用的碰撞假人模型作为基础假人模型，该方法包括以下步骤：1、采集肌肉信号：再现碰撞现场，使驾驶员产生一定的生理反应，并实现不同车速下的肌肉信号的采集；2、设计假人模型肌肉动态特性：对假人模型中的肌肉静态特性进行设计，并根据步骤1采集到的肌肉信号，通过回归分析得出肌肉信号基于车速变化的关系曲线，计算出驾驶员在一定车速下的肌肉动态力学特性，进而对假人模型的肌肉动态特性进行设计；3、输出碰撞参数，并对假人模型的生物仿真度进行评定。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种反映驾驶员肌肉动态特性的碰撞假人模型设计方法，其特征在于，该碰撞假人模            型设计方法包括以下步骤：1.采集肌肉信号：再现碰撞现场，使驾驶员产生一定的生理反应，            并实现不同车速下的肌肉信号的采集；2.设计假人模型肌肉动态特性：对假人模型中的肌肉            静态特性进行设计，并根据所述步骤1采集到的肌肉信号，通过回归分析得出肌肉信号基于            车速的变化的关系曲线，计算出驾驶员在一定车速下的肌肉动态力学特性，进而对假人模型            的肌肉动态特性进行设计；3.输出碰撞参数：利用通过所述步骤1和步骤2得到的假人模型            进行碰撞试验，输出及显示碰撞过程中所述假人模型的碰撞参数，并对所述假人模型的生物            仿真度进行评定。           
2.按照权利要求1所述的一种反映驾驶员肌肉动态特性的碰撞假人模型设计方法，其特            征在于，所述步骤1具体包括以下步骤：(1)再现碰撞现场：要求驾驶员以恒定的车速通过            一个限宽门，限宽门上安装有可垂直下落的泡沫板，由随机信号发生器控制安装在限宽门上            的触发器，使所述泡沫板产生随机下落，所述泡沫板下落时，驾驶员将驾驶汽车在提前不知            情的情况下与泡沫板相撞，使驾驶员产生与真实碰撞工况下相同的生理反应；(2)采集多工            况下的肌肉信号：当驾驶员在所述步骤(1)中撞碎并穿越泡沫板瞬间，驾驶员产生瞬间紧张，            引起驾驶员肌肉信号的变化，分别采集驾驶员在不同车速下碰撞时产生的不同程度的肌肉信            号。           
3.按照权利要求1所述的一种反映驾驶员肌肉动态特性的碰撞假人模型设计方法，其特            征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：(1)计算肌肉动态特性：根据所述步骤1所采集到            的不同车速下的肌肉信号，通过回归分析，得到肌肉信号基于车速变化的关系曲线，然后计            算得到驾驶员在一定车速下发生碰撞时，由于生理反应产生的肌肉动态力学特性；(2)设计            假人模型肌肉静态力学特性：根据基于生物力学测试得到的肌肉结构、材料、属性，对基础            假人模型进行静态肌肉线条的添加；(3)设计假人模型肌肉动态力学特性：根据通过所述步            骤(1)回归分析及计算得到的肌肉动态力学特性，对假人
模型中的静态肌肉线条进行动态力            学特性设计，使得基础假人模型得到肌肉动态力学特性，形成一个反映真实驾驶员在碰撞发            生时的肌肉动态特性的假人模型。           
4.按照权利要求1所述的一种反映驾驶员肌肉动态特性的碰撞假人模型设计方法，其特            征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：(1)输出碰撞参数：利用通过所述步骤1和步骤2            得到的假人模型进行碰撞试验，以时间为单位，以表格或曲线的形式对所述假人模型在碰撞                            过程中的碰撞参数进行输出；(2)对假人模型的生物仿真度进行评定：将步骤(1)输出的假            人模型的碰撞参数、肌肉动态特性与对应车速下真实驾驶员的碰撞参数、肌肉动态特性进行            对比，评定假人模型的生物仿真度。           
说  明  书
<p>技术领域       
本发明属于汽车碰撞安全领域，具体涉及一种反映驾驶员肌肉动态特性的碰撞假人模型        设计方法。       
背景技术       
伴随着汽车工业的高速发展，汽车安全性已逐渐成为最重要的评价汽车性能的指标之一，        尤其是车辆乘员碰撞安全保护技术已成为国内外汽车市场的产品核心竞争技术和市场达标准        入技术。       
在碰撞过程中，驾驶员会产生一定的生理变化现象，如肌肉绷紧等，但是目前在汽车的        设计过程中，针对碰撞安全性设计，仍使用过去一直通用的肌肉松弛的假人模型，这种基于        假人运动和承压建立的乘员损害评价准则，使得汽车结构只能保护生物仿真性不高的假人模        型，并不能全面客观地评价碰撞发生时真实驾驶员的肌肉损伤等情况，更无法为汽车结构提        供更为准确的乘员保护设计依据，因此，现在经常会出现标称碰撞安全性能较高的汽车在实        际碰撞过程中却不能很好地保护驾驶员的情况。       
而国际现有假人模型多是从生物医学角度建立的静态人体模型，缺乏在碰撞发生瞬时对        真实乘员的肌肉收缩紧张反应，开展汽车乘员在碰撞发生时生理变化及其对人体损伤影响的        研究。以国际上主流的Hybrid III型假人模型为例，其以人体的基本参数为基础设计而成，        具有拟人的基本结构，如刚性骨骼、软组织皮肤等，具有一定的生物仿真度，但在该假人模        型的设计中缺少对反映人体肌肉的特性的模拟，如该假人模型的假人头部，其
由一个似人的        铸铝头盖骨和一块具有乙烯树脂皮肤的头盖骨构成的，头盖骨盖可取下来，头部装1个3轴        向加速度传感器,利用传感器测得的加速度值进行积分来得到头部伤害HIC值，而在对应的        Hybrid III型假人的有限元模型中，头部也同样是装有1个3轴向加速度传感器，对传感器        测得的加速度值进行处理来得到头部伤害HIC值，这种简化的设计使得现有基于碰撞假人的        碰撞模拟方法无法准确描述真实人类在实际交通事故中的心理和生理的动态变化和碰撞伤        害。       
为此，需要从生物力学、人类医学损伤机理与车辆乘员碰撞安全保护等角度出发，探索                        在碰撞环境下车辆乘员的由于肌肉产生力的变化而引起的生理损伤机理和数字化建模方法，        综合运用人类生理信号捕捉等测试设备、有限元建模和统计学习中支持向量机等技术手段，        采集并提取在若干典型工况下不同类型乘员的生物电信息，建立一个考虑车辆碰撞时人体肌        肉生理变化的高仿生度数字化人体模型，并形成一套全新的包括肌肉扯裂的生物损伤的车辆        乘员损伤评价准则。而针对于真实驾驶员在碰撞发生时产生的生理特性，要设计出反映此类        生理特性的假人，必须先要提供一种能够反映真实驾驶员在碰撞发生时肌肉动态力学特性的        假人模型设计方法，来进行假人模型的设计。