[发明专利]一种汽车碰撞波形特征参数提取与梯形波构建方法

权利要求书

1.一种汽车碰撞波形特征参数提取与梯形波构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)从汽车碰撞试验的数据采集系统中采集车身加速度信息数据，获取加速度A(t)；

(2)识别所述加速度A(t)中的波峰点、波谷点；

(3)根据所述加速度A(t)，依据相似性原理和动量守恒原理构建具有双梯形波特征的波形函数f(t)；其中，

所述双梯形波特征的波形函数f(t)的横坐标为时间变量轴，纵坐标为所述加速度A(t)变量轴，所述双梯形波特征的波形函数f(t)是由A、B、C、D、E和F 6个数据点构成，对应的坐标值分别为(t₀，G₀)，(t₁，G₁)，(t₂，G₁)，(t₃，G₂)，(t₄，G₃)和(t₅，G₀)；其中，A(t₀，G₀)为双梯形波起始点，t₀为碰撞接触起始时刻，且t₀＝0；F(t₅，G₀)为双梯形波终止点，t₅为碰撞结束时刻；G₀的实际值为0；所述A、B、C、D、E和F6个数据点构成的坐标值分别为(0，0)，(t₁，G₁)，(t₂，G₁)，(t₃，G₂)，(t₄，G₃)和(t₅，0)；或，

所述双梯形波特征的波形函数f(t)由AB、BC、CD、DE和EF五个线段组成，线段BC和DE为平行于所述时间变量轴分别对应于G₁和G₂，线段AB、CD和EF为双梯形波的腰线，分别对应线段函数f_AB(t)、f_CD(t)和f_EF(t)；其中，

f_AB(t)＝K_AB×t；

f_CD(t)＝K_CD×t+b_CD；

f_EF(t)＝K_EF×t+b_E；；

K_AB、K_CD和K_EF为所述线段函数f_AB(t)、f_CD(t)和f_EF(t)的斜率，b_CD和b_EF为所述线段函数f_CD(t)和f_EF(t)的截距；

其中，步骤(2)中所述识别所述加速度A(t)中的波峰点、波谷点具体为：

所述波峰点两侧在一定时间间隔内的平均值均小于波峰值；所述波谷点两侧在一定时间间隔内的平均值均大于波谷值；对所述加速度A(t)进行所述波峰点和所述波谷点的搜索，搜索的次数为N，N的取值为正整数；定义最大谷峰值APVmax和最大峰谷值AVPmax，谷峰值的搜索序列号为i，峰谷值的搜索序列号为j；

其中，步骤(3)中所述根据所述加速度A(t)，依据相似性原理和动量守恒原理构建具有双梯形波特征的波形函数f(t)具体为：

根据所述加速度A(t)中出现的第一个波峰点P₁和所述起始点A之间的线段构建所述线段函数f_AB(t)；

在所述第一个波峰点P₁之后出现的最大谷峰值对应的峰谷点和峰值点P_i+1构建所述线段函数f_CD(t)；

根据获取i的取值；

根据最大峰谷值对应的峰值点P_j和F点构建所述线段函数f_EF(t)；

根据获取j的取值；

定义临时变量t₁’、t₂’和G₁’取代t₁、t₂、G₁；B’和C’取代B和C，由于f_AB(t)＝f_CD(t)＝G₁’，则有

t1′=KCD×t2′+bCDKAB]]>

G₁′＝K_CD×t₂′+b_CD

由AB’C’t₂’构成了一个梯形，其梯形面积

Sf1=(2×t2′-t1′)×G1′2=KCD×(2×KAB-KCD)×t2′2+2×KAB×t2′+bCD22×KAB;]]>

在相同时间段内A(t)的面积为

依据在相同时间段内A(t)和f(t)的面积相等，则S_a1＝S_f1；

∫0t2′A(t)dt=KCD×(2×KAB-KCD)×t2′2+2×KAB×t2′+bCD22×KAB]]>

通过不断调整t₂’迭代计算找到面积相等时的t₂’，其判断条件为t₂＝t₂′|_dS＝0；其中，dS＝S_a1-S_f1；

在区间段[t₃，t₅]，A(t)的面积为S_a2，

多边形t₂CDEt₅构成的面积由t₂CDt₃梯形、t₃DEt₄矩形和t₄Et₅三角形组成，

Sf2=(G1+G2)×(t3-t2)2+G2×(t4-t3)+G2×(t5-t4)2]]>

依据相同时间段内A(t)和f(t)的面积相等，则S_a2＝S_f2；

∫t2t5A(t)dt=(G1+G2)×(t3-t2)2+G2×(t4-t3)+G2×(t5-t4)2G2=KCD×t3+bCDG2=KEF×t4+bEF]]>

G2=-H2+H22-4×H1×H32×H1;]]>t3=G2-bCDKCD;]]>t4=G2-bEFKEF;]]>

其中，H1=1KEF-1KCD;]]>H2=G1-bCDKCD-bEFKEF+t5-t2;]]>H3=G1×t2-G1×bCDKCD-2×Sa2.]]>