[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

摘要

本发明公开了一种汽车碰撞波形特征参数提取与梯形波构建方法，涉及汽车碰撞安全技术领域，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)；识别所述加速度A(t)中的波峰点、波谷点；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)；本发明形成了将一个复杂多变的碰撞加速度波形简化等效为双梯形波表述的数学模型，其应用价值在于将一个复杂问题简单化，它的工程价值在于应用动量守恒原理和相似性原理解决了双梯形波在作用时间和能量上的等效关系，在工程上具有可重复性，扩大了双梯形波参数的普及和实际应用，在计算机上能用具体的方法实现。

主权项

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.]]>