CN111337267B - 一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，把碰撞试验中假人生物仿真度量化指标分为三级：一级指标是假人各部位生物仿真度量化指标值；二级指标是假人各部位对应的伤害指标的仿真度量化指标值；三级指标为每个伤害指标从不同维度进行量化的仿真度量化指标值。本发明一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，将相同试验工况下的假人标定试验结果与已知真实人体基准伤害数据进行关联，利用单值分析和时域曲线分析两种方法，量化假人各部位生物仿真度指标，进一步将各子指标加权计算，最终得出用于评价假人总体生物仿真度指标值。

Description

一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法

技术领域

本发明属于汽车碰撞试验领域，尤其是涉及一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法。

背景技术

在汽车碰撞试验中，碰撞试验假人作为真人的替代物，承担着碰撞过程中测量人体伤害的功能，主要通过内部安装的各类传感器测量各种物理信号，以表征汽车在碰撞过程中对人体造成的伤害程度，因此碰撞试验中假人是直接评估汽车安全性能优劣的重要测量装备，而假人的生物仿真度好坏则直接关系到车辆的安全性能否得到正确评估，从而也关系到乘员或行人生命财产能否得到有效保护，因此正确评价碰撞试验中假人生物仿真性是汽车碰撞试验研究的一项重要内容。

在现有技术条件下，一般以假人各部位的标定试验进行各部件生物仿真度的评价，缺乏针对碰撞试验中假人整体生物仿真度的评价方法，其主要存在以下三个问题：一是假人每个部位的标定试验无法得出量化结果，只能获得符合与不符合的定性评价结果；二是假人每个部位也存在多个传感器，因此标定试验中也会获得多个数据通道和伤害指标，但是目前每个指标都是独立评判的，没有对假人部位的整体情况进行评价；三是假人各部位的标定试验相对独立，不能获得整个假人的生物仿真度综合评价结果，综上，目前对于假人生物仿真度的评价缺少量化的、针对碰撞假人整体的评价方法，不同假人之间的生物仿真度无法直接横向对比，从而最终造成对汽车碰撞试验结果评价不准确的严重问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，将相同试验工况下的假人标定试验结果与已知真实人体基准伤害数据进行关联，利用单值分析和时域曲线分析两种方法，通过计算碰撞假人各部位不同测量信号指标与已知基准数据的关联性，量化假人各部位生物仿真度指标，进一步将各子指标加权计算，最终得出用于评价假人总体生物仿真度指标值。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，包括：

步骤一：首先把碰撞试验中假人生物仿真度量化指标分为三级：一级指标是假人各部位生物仿真度量化指标值，记为B_i，包括头部、颈部、胸部、骨盆、腿部，不同的角标代表不同的部位；二级指标是假人各部位对应的伤害指标的仿真度量化指标值，记为B_i，j，不同的角标代表对应部位的对应伤害指标的仿真度量化指标值；三级指标为每个伤害指标从不同维度进行量化的仿真度量化指标值，记做B_i，j，k，不同的角标代表对应部位，对应伤害指标的不同维度仿真度量化指标值；

步骤二：计算三级指标的仿真度量化指标值：根据已知真实人体基准伤害数据获得该伤害指标该维度的类型，相应选择单值分析或是时域曲线分析进行三级指标的仿真度量化指标值计算；如果伤害指标维度的类型是曲线形状，则适应于时域曲线分析的方式；如果伤害指标维度的类型是HTC值、峰值、3ms值、VC，则适应于单值分析的方式。

步骤三：利用三级指标仿真度量化指标值计算二级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

其中W_i，j，k为第i个假体部位的第j个伤害指标的第k个量化维度的权重；

步骤四：利用二级指标仿真度量化指标值计算一级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

其中W_i，j为第i个假体部位的第j个伤害指标的权重；

步骤五：利用一级指标仿真度量化指标值计算碰撞假人总体生物仿真度指标，计算方法如下：

其中W_i为假人体各部位权重。

进一步的，在步骤二中，如果适用单值分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

根据已知真实人体基准伤害数据，提取相应的伤害值，记为C，其满分限值为δ₁＝5％·|C|，零分限值为δ₀＝50％·|C|；进一步，获取碰撞试验中假人相应的伤害值，记为D，计算得到三级指标的仿真度量化指标值：

进一步的，在步骤二中，如果适用时域曲线分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值B，计算方法如下：

时域曲线分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值B，由四个子指标计算而得，包括通道指标T、曲线形状指标Q、曲线相位指标P及曲线幅值指标R，具体如下：

B＝0.4·T+0.2·Q+0.2·P+0.2·R

计算通道指标T：

获取已知真实人体基准伤害时域数据，记为C(t)，计算满分限值为δ₁＝5％·|C|，零分限值为δ₀＝50％·|C|，其中C＝max(|max(C(t))|，|min(C(t))|)，获取碰撞假人相应的伤害时域数据，记为D(t)，计算各时间点仿真度量化指标值：

进一步，计算该时域曲线的通道指标T，其中N为离散的时域数据点的个数：

进一步，计算曲线形状指标Q：

截取相同时间段的已知真实人体基准伤害时域数据C(t)和碰撞假人伤害相应的时域数据D(t)，时间起点定义为t_start，时间终点定义为t_end，截取的数据总点数为N，则N＝f(t_start-t_end)+1，其中f为数据采样频率；

沿时间轴平移D(t)，移动量为m个数据点，限定平移量m的上限为INT(0.2N)+1，因此m的取值范围为m＝0，±1，±2，…，±(INT(0.2N)+1)；平移后，两组数据重叠部分的点数为n＝N-|m|；

计算不同移动量m时，真实人体数据与假人数据的相位相关性S(m)值：

向左平移计算方法：

当m＝m₀时，S(m)达到最大值S(m₀)；

则曲线形状指标Q等于：

在上述计算得值基础上，进一步计算曲线相位指标P：

在上述计算得值基础上，进一步曲线幅值指标R：

相对于现有技术，本发明一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，具有以下优势：

本发明一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，将相同试验工况下的假人标定试验结果与已知真实人体基准伤害数据进行关联，利用单值分析和时域曲线分析两种方法，通过计算碰撞假人各部位不同测量信号指标与已知基准数据的关联性，量化假人各部位生物仿真度指标，进一步将各子指标加权计算，最终得出用于评价假人总体生物仿真度指标值。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明实施例一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法步骤一示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，包括：

如图1所示，步骤一：首先把碰撞试验中假人生物仿真度量化指标分为三级：一级指标是假人各部位生物仿真度量化指标值，记为B_i，包括头部、颈部、胸部、骨盆、腿部，不同的角标代表不同的部位；二级指标是假人各部位对应的伤害指标的仿真度量化指标值，记为B_i，j，不同的角标代表对应部位的对应伤害指标的仿真度量化指标值，例如胸部包括合成加速度和压缩量两个指标，二级指标分别为B_3，1和B_3，2；三级指标为每个伤害指标从不同维度进行量化的仿真度量化指标值，记做B_i，j，k，不同的角标代表对应部位，对应伤害指标的不同维度仿真度量化指标值，例如胸部压缩量从三个角度评判，包括峰值、VC值、曲线形状，分别记为B_3，2，1、B_3，2，2和B_3，2，3；

步骤二：计算三级指标的仿真度量化指标值：根据已知真实人体基准伤害数据获得该伤害指标该维度的类型，相应选择单值分析或是时域曲线分析进行三级指标的仿真度量化指标值计算；

如果伤害指标维度的类型是曲线形状，则适应于时域曲线分析的方式；如果伤害指标维度的类型是HIC值、峰值、3ms值、VC，则适应于单值分析的方式。

步骤三：利用三级指标仿真度量化指标值计算二级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

其中W_i，j，k为第i个假体部位的第j个伤害指标的第k个量化维度的权重；

步骤四：利用二级指标仿真度量化指标值计算一级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

其中W_i，j为第i个假体部位的第j个伤害指标的权重；

步骤五：利用一级指标仿真度量化指标值计算碰撞假人总体生物仿真度指标，计算方法如下：

其中W_i为假人体各部位权重。

进一步的，在步骤二中，如果适用单值分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

根据已知真实人体基准伤害数据，提取相应的伤害值，记为C，其满分限值为δ₁＝5％·|C|，零分限值为δ₀＝50％·|C|；进一步，获取碰撞试验中假人相应的伤害值，记为D，计算得到三级指标的仿真度量化指标值：

进一步的，在步骤二中，如果适用时域曲线分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值B，计算方法如下：

时域曲线分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值B，由四个子指标计算而得，包括通道指标T、曲线形状指标Q、曲线相位指标P及曲线幅值指标R，具体如下：

B＝0.4·T+0.2·Q+0.2·P+0.2·R

计算通道指标T：

获取已知真实人体基准伤害时域数据，记为C(t)，计算满分限值为δ₁＝5％·|C|，零分限值为δ₀＝50％·|C|，其中C＝max(|max(C(t))|，|min(C(t))|)，获取碰撞假人相应的伤害时域数据，记为D(t)，计算各时间点仿真度量化指标值：

进一步，计算该时域曲线的通道指标T，其中N为离散的时域数据点的个数：

进一步，计算曲线形状指标Q：

截取相同时间段的已知真实人体基准伤害时域数据C(t)和碰撞假人伤害相应的时域数据D(t)，时间起点定义为t_start，时间终点定义为t_end，截取的数据总点数为N，则N＝f(t_start-t_end)+1，其中f为数据采样频率；

沿时间轴平移D(t)，移动量为m个数据点，限定平移量m的上限为INT(0.2N)+1，因此m的取值范围为m＝0，±1，±2，…，±(INT(0.2N)+1)；平移后，两组数据重叠部分的点数为n＝N-|m|；

计算不同移动量m时，真实人体数据与假人数据的相位相关性S(m)值：

向左平移计算方法：

当m＝m₀时，S(m)达到最大值S(m₀)；

则曲线形状指标Q等于：

在上述计算得值基础上，进一步计算曲线相位指标P：

在上述计算得值基础上，进一步曲线幅值指标R：

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，其特征在于：包括：

步骤一：首先把碰撞试验中假人生物仿真度量化指标分为三级：一级指标是假人各部位生物仿真度量化指标值，记为B_i，包括头部、颈部、胸部、骨盆、腿部，不同的角标代表不同的部位；二级指标是假人各部位对应的伤害指标的仿真度量化指标值，记为B_i，j，不同的角标代表对应部位的对应伤害指标的仿真度量化指标值；三级指标为每个伤害指标从不同维度进行量化的仿真度量化指标值，记做B_i，j，k，不同的角标代表对应部位，对应伤害指标的不同维度仿真度量化指标值；

步骤二：计算三级指标的仿真度量化指标值：根据已知真实人体基准伤害数据获得该伤害指标该维度的类型，相应选择单值分析或是时域曲线分析进行三级指标的仿真度量化指标值计算；

在步骤二中，如果适用时域曲线分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值B，计算方法如下：

时域曲线分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值B，由四个子指标计算而得，包括通道指标T、曲线形状指标Q、曲线相位指标P及曲线幅值指标R，具体如下：

B＝0.4·T+0.2·Q+0.2·P+0.2·R

计算通道指标T：

获取已知真实人体基准伤害时域数据，记为C(t)，计算满分限值为δ₁＝5％·|C|，零分限值为δ₀＝50％·|C|，其中C＝max(|max(C(t))|，|min(C(t))|)，获取碰撞假人相应的伤害时域数据，记为D(t)，计算各时间点仿真度量化指标值：

进一步，计算该时域曲线的通道指标T，其中N为离散的时域数据点的个数：

进一步，计算曲线形状指标Q：

截取相同时间段的已知真实人体基准伤害时域数据C(t)和碰撞假人伤害相应的时域数据D(t)，时间起点定义为t_start，时间终点定义为t_end，截取的数据总点数为N，则N＝f(t_start-t_end)+1，其中f为数据采样频率；

沿时间轴平移D(t)，移动量为m个数据点，限定平移量m的上限为INT(0.2N)+1，因此m的取值范围为m＝0，±1，±2,…，±(INT(0.2N)+1)；平移后，两组数据重叠部分的点数为n＝N-|m|；

计算不同移动量m时，真实人体数据与假人数据的相位相关性S(m)值：

向左平移计算方法：

当m＝m₀时，S(m)达到最大值S(m₀)；

则曲线形状指标Q等于：

在上述计算得值基础上，进一步计算曲线相位指标P：

在上述计算得值基础上，进一步曲线幅值指标R：

步骤三：利用三级指标仿真度量化指标值计算二级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

其中W_i，j，k为第i个假体部位的第j个伤害指标的第k个量化维度的权重；

步骤四：利用二级指标仿真度量化指标值计算一级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

其中W_i，j为第i个假体部位的第j个伤害指标的权重；

步骤五：利用一级指标仿真度量化指标值计算碰撞假人总体生物仿真度指标，计算方法如下：

其中W_i为假人体各部位权重。

2.根据权利要求1一种用于评价碰撞试验中假人生物仿真度的方法，其特征在于：在步骤二中，如果适用单值分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值，计算方法如下：

根据已知真实人体基准伤害数据，提取相应的伤害值，记为C，其满分限值为δ₁＝5％·|C|，零分限值为δ₀＝50％·|C|；进一步，获取碰撞试验中假人相应的伤害值，记为D，计算得到三级指标的仿真度量化指标值：

在步骤二中，如果适用时域曲线分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值B，计算方法如下：

时域曲线分析的方法计算三级指标仿真度量化指标值B，由四个子指标计算而得，包括通道指标T、曲线形状指标Q、曲线相位指标P及曲线幅值指标R，具体如下：

B＝0.4·T+0.2·Q+0.2·P+0.2·R

计算通道指标T：

获取已知真实人体基准伤害时域数据，记为C(t)，计算满分限值为δ₁＝5％·|C|，零分限值为δ₀＝50％·|C|，其中C＝max(|max(C(t))|，|min(C(t))|)，获取碰撞假人相应的伤害时域数据，记为D(t)，计算各时间点仿真度量化指标值：

进一步，计算该时域曲线的通道指标T，其中N为离散的时域数据点的个数：

进一步，计算曲线形状指标Q：

截取相同时间段的已知真实人体基准伤害时域数据C(t)和碰撞假人伤害相应的时域数据D(t)，时间起点定义为t_start，时间终点定义为t_end，截取的数据总点数为N，则N＝f(t_start-t_end)+1，其中f为数据采样频率；

沿时间轴平移D(t)，移动量为m个数据点，限定平移量m的上限为INT(0.2N)+1，因此m的取值范围为m＝0，±1，±2,…，±(INT(0.2N)+1)；平移后，两组数据重叠部分的点数为n＝N-|m|；

计算不同移动量m时，真实人体数据与假人数据的相位相关性S(m)值：

向左平移计算方法：

当m＝m₀时，S(m)达到最大值S(m₀)；

则曲线形状指标Q等于：

在上述计算得值基础上，进一步计算曲线相位指标P：

在上述计算得值基础上，进一步曲线幅值指标R：

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