[发明专利]冲击运动追踪系统

说明书

一种冲击运动追踪系统，其用于追踪三维空间中的物体，运动追踪传感器包括壳体、磁性测量模块和惯性测量模块；发射器模块产生磁场；磁性测量模块测量发射器模块产生的磁场，磁性测量模块与物体的至少一个目标部分具有固定位置关系；惯性测量模块测量线性加速度和角向加速度至少其中之一，惯性测量模块与至少一个目标部分具有固定位置关系；电子处理器接收来自运动追踪传感器的测量信号；电子处理器基于接收到的测量信号获得目标部分的冲击运动信息；电子处理器基于接收到的测量信号获得目标部分的磁性运动信息；电子处理器以磁性运动信息周期性地校准冲击运动信息；并且物体是碰撞测试假人和待碰撞载具至少其中之一。

技术领域

本发明涉及一种用于追踪三维空间中的物体的冲击运动追踪系统。

背景技术

在由汽车、航空器和其它载具制造商进行的碰撞测试中，确定的是对载具及其乘员的冲击的影响。在这种碰撞测试中，载具经历模拟撞击。载具及其乘员(也称为碰撞测试假人)两者在约200mm的短时段内暴露于高惯性负载下。结果，被碰撞载具和碰撞测试假人经受剧烈加速和局部变形。被碰撞载具和碰撞测试假人经历像被碰撞载具的雪橇式运动或碰撞测试假人的来回摇头这样的冲击运动。根据欧洲新车评估程序(Euro NCAP)或美国新车评估程序(US NCAP)，碰撞测试假人的线性胸部加速度的极限值为60g，持续时间段至少为3msec，而碰撞测试假人的角向胸部加速度可高达1500°/sec。因此，本发明意义上的冲击运动意味着由高达60g、在至少3msec的时段内的线性加速度引起的被碰撞载具和碰撞测试假人的运动，或者由高达1500°/sec的角向加速度引起的被碰撞载具和碰撞测试假人的运动。

在模拟撞击期间和之后，被碰撞载具和碰撞测试假人的冲击运动的三维追踪是由各种高分辨率追踪传感器(如高速摄像机、力传感器、加速度传感器、角速率传感器等)实施的。本发明意义上的高分辨率追踪意味着在三维的每一维中，以小于2mm的空间分辨率以及小于0.02msec的时间分辨率来追踪三维空间中的物体。

不幸的是，例如由于存在不透明的载具环境以及在模拟撞击期间多个安全气囊的膨胀，被碰撞载具的内部的冲击运动和坐在被碰撞载具内的碰撞测试假人的冲击运动并不是总能借助高速摄像机，从被碰撞载具外以令人满意的空间和时间分辨率被识别出来。

这种对三维撞击运动追踪的并不令人满意的解决方案可能来自传感器融合。在这方面，WO2007058526A1描述了一种用于追踪三维空间中的物体的运动追踪系统，其包括运动追踪传感器和电子处理器。运动追踪传感器又包括磁性测量模块和惯性测量模块的传感器融合。磁性测量模块测量由发射器模块产生的磁场。磁性测量模块与物体的目标部分具有固定的位置关系。磁性测量模块包括三个相对于彼此以三维位置关系放置的磁场传感器。惯性测量模块测量线性加速度和角向加速度。惯性测量模块与物体的目标部分具有固定的位置关系。惯性测量模块包括三个线性加速度传感器和三个角向加速度传感器。线性加速度传感器和角向加速度传感器相对于彼此以三维位置关系来放置。电子处理器接收来自运动追踪传感器的测量信号。电子处理器基于接收到的测量信号获得物体的目标部分的运动信息。这通过线性加速度传感器信号和角向加速度传感器信号的时间的双重积分来完成。运动追踪系统的重力加速度被减去。电子处理器还利用来自磁性测量模块的运动信息，周期性地校准来自惯性测量模块的运动信息。因此，来自惯性测量模块的运动信息以规则的间隔，由来自磁性测量模块的运动信息加以校正。