[发明专利]一种基于人体运动仿真的驾驶员眼椭圆建立方法

说明书

本发明公开了一种基于人体运动仿真的驾驶员眼椭圆建立方法，属于汽车人机工程技术领域，包括如下步骤：根据目标人群的人体数据分布的数字特征生成男女混合人群样本；建立驾驶坐姿的运动学模型；建立根据驾驶室布置尺寸和人体尺寸预测驾驶坐姿的数学模型；利用所生成的人群样本数据，通过预测他们的驾驶坐姿，从而得到眼睛点在驾驶室内的位置。对散点数据进行统计分析计算，得到对应当前车型布置尺寸的眼椭圆参数；将得到的一系列车型的眼椭圆参数对车型的驾驶室布置尺寸参数进行回归分析，得到适用于不同车型的眼椭圆数学模型。该方法能够根据不同目标人群、不同车型以及不同驾驶姿势方便快捷的获得目标人群的眼点分布，建立眼椭圆。

技术领域

本发明属于汽车人机工程技术领域，具体涉及一种基于人体运动仿真的驾驶员眼椭圆建立方法。

背景技术

视野设计是汽车设计过程中的一个重要环节，而眼点分布是视野设计的基础，用眼椭圆来描述，准确地描述眼点的分布对汽车视野设计至关重要。所谓眼椭圆是指不同身材驾驶员以正常姿势坐在适意驾驶位置时,其眼睛位置在车辆坐标系中的统计分布图形。由于呈椭圆状,故称为眼椭圆。眼椭圆的制订为汽车视野设计提供了科学依据,可以使设计师更好地把握视野设计结果。传统的眼椭圆建立是对一定数量的驾驶员测量统计分析后得到的，其中驾驶员男女比例为1：1，测量时驾驶员坐于静止的车内,将转向盘和座椅按照自己的习惯调整到适意位置,眼睛注视前方屏幕上播放的交通场景,并如同真正驾驶一样操纵汽车,此时正前方和侧面的两架照相机同步拍摄下眼镜位置照片,经过计算可确定眼睛在车辆坐标系中位置。此法却也存在缺陷：为了保证数据的准确需要大量的样本，这就造成了在统计样本数据时要耗费大量的时间和精力；由于驾驶员样本人体尺寸存在地域性差异，也就造成了不同地区统计结果并不通用；针对实验室所使用的车型的不同，也会对统计结果造成一定影响。

针对目前通过实验统计建立眼椭圆的方法费时又费力，且人体尺寸、车型尺寸的变化会影响眼点分布的适用性等问题，急需一种新的获得眼点分布，建立眼椭圆的方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于人体运动仿真的驾驶员眼椭圆建立方法，能够有效针对目前通过实验统计建立眼椭圆的方法费时又费力，且人体尺寸、车型尺寸的变化会影响眼点分布的适用性等问题，获得目标人群的眼点分布，建立眼椭圆。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于人体运动仿真的驾驶员眼椭圆建立方法，包含以下步骤：

步骤一：需要根据目标人群的人体数据分布的数字特征(均值和协方差矩阵)通过Monte Carlo仿真生成男女混合人群样本，容量可根据需要输入，例如：可以生成男子和女子各5000的样本数据。

步骤二：建立驾驶坐姿的运动学模型，并定义人体的姿势；所建立的人体运动学模型上面带有下肢、躯干和头部的主要关节点和特征点(包括眼点)。

步骤三：通过研究建立根据驾驶室布置尺寸和人体尺寸预测驾驶坐姿的数学模型。

步骤四：利用所生成的人群样本数据，通过预测他们的驾驶坐姿，从而得到眼睛点在驾驶室内的位置。对所有样本点进行同样的计算，得到眼睛点坐标散点数据。

步骤五：对散点数据进行统计分析计算，得到对应当前车型布置尺寸的眼椭圆参数(中心位置、各个轴的角度、各个轴的尺寸)。计算不同车型驾驶室布置尺寸参数所对应的眼椭圆参数，得到一系列车型的眼椭圆参数。

步骤六：将得到的一系列车型的眼椭圆参数对车型的驾驶室布置尺寸参数进行回归分析，得到适用于不同车型的眼椭圆数学模型。

进一步地，所述步骤一的过程如下：