汽车程图年第卷第期仪道路交通事故再现模拟分析系统的研究李一兵陈云刚吴卫东清华大学汽车安全与节能国家重点实验室马继延马彪唐福萍云南省道路交通管理科学技术研究所摘要本文研究开发了道路交通事故再现模拟分析系统基于现实世界中事故形态千差万别的特点采用人智能技术使用不同于其它系统的参数子集建立模型根据特定事故形态的特点进行模型假设采用虚拟现实技术以接开发了三维动画演示模块在虚拟世界中演示车辆运动允许用户改变场景元素系统中还开发了车辆技术参数数据库并用此系统对实际的事故进行了模拟分析与系统的结果进行了对比结果基本一致叙词模拟分析事故再现虚拟现实碑三维动画七夕只砂尹夕豆睡万详卜一奥地利开发了这些系统一直在引言不断地完善发展中【一国内也已经开始了探索汽车碰撞事故的计算机模拟研究,在交通事故已经成为严重社会问题的今天使按照基层民警的直接需求通过学校与职能部用计算机辅助进行交通事故的模拟与分析已成为现门的成功合作开发了道路交通事故再现模拟分析实的需要系统此系统可根据事故现场的信息再现事故的美国国家道路交通安全局资助开发全过程辅助分析事故原因认定事故责任在建了大型事故再现软件系统和模过程中采用人工智能技术利用不同于述系统原稿收到日期为仪心年月日修改稿收到日期为仪年月日刀】〕年第卷第期汽车工程的参数子集充分利用特定事故形态的特点进行目从而简化求解模型假设采用虚拟现实技术利用接口统一的方法和分类的方法采用了不同的参数子集描述碰撞过程开发了三维动画演示模块允许用户在虚拟世界中改变场景元素最后将三维动画导出为文件统一的方法采用了包含回弹系数碰撞中心摩擦系数等参数的子集来描述而分类的方法则采用了包含车辆类型和碰撞形式等参数的子集来描述见图系统的逻辑结构及特点本系统可根据事故现场的信息从数据库中查询导人事故车辆的技术参数根据用户对事故类型的选择从模型库中导人对应的轨迹模型和碰撞碰‘中心同橄纂扮模型然后计算车辆的行驶速度及整个事故过程中的速度变化情况并以二维动画的形式显示车辆的运动情况将模拟的运动轨迹与实际的现场情况相比较图描述碰撞过程的不同参数集合最后为了直观地了解车辆在事故中的运动统一方法的基本方程为关工姚…情况将模拟的运动在虚拟世界中以三维动画的形式演示出来其中其中工为碰撞中心。为回弹系数‘为摩擦系,数分类方法的基本方程为,,姚…在系统分析时基于模块化的设计思想遵循软件工程的设计规范将整个系统分成主程序模块二为车辆类型为碰撞形式以用户对贝的判断代替了对比较容易判断的判断而数据结构定义模块模型实现模块技术参数数据库模块三维动画演示模块现个部分分别设计实分类的方法采用人工智能技术根据用户所选择事故形态的特点做相应的模型假设各模块之间的接口关系参见图数据结构定义模块实质上为的试验智能控制逻辑在选择事故类型后才有联立方技术参数数据库模块块程称为虚拟模型使用与数据进行验证结果基本一致参见文献【主程序模块块模型编程实现为了方便主程序调用编程实现时采用了模型实现模块三维动画演示模块中虚拟函数虚拟多态性动态联编念的概对所有的碰撞模型类和轨迹模型类定义了各自图系统各模块间关系图的基类口不同模型类定义了相同的接口函数此接模型实现模块模型算法本模块封装了各种碰撞类型的碰撞模型和各种函数在基类中定义为纯虚函数在派生类中根据各类本身特点进行重载实现相应的数据计算对话框选择车辆类型的轨迹模型的为编程实现类本质上库动态链接库生成模型类现有的碰撞模型称统一的方法需兼顾多种事故形态在做模型假设时要考虑多种事故形态的特点所做的假设比较弱车辆参数一般引人碰撞过程的回弹系数接触面摩擦系数碰撞中心等概念而这些参数在事故分析时难以确定图模型实现不同计算方法本系统采用了依据碰撞形式与车辆类型对碰撞过程进行分类求解的方法对于相同事故形态下的不同事故案例可得到的车辆技术参数和现场参数情况可能不同因此对将典型的事故形态进行分类不同的类采用不同的碰撞模型析模型假设比较强对于特定的同一种事故形态的碰撞模型和轨迹模型实现简单事故形态而言可以根据此种形态的特点进行分一般复杂的不同计算方法模型类的检测函数检测可得到参数的情况根据检测结果智能地或用户可以减少联立方程的数汽车工程勿汉年第卷第期通过对话框指定调用不同的计算方法法得到结果的精度有所差别不同的方故车辆在整个过程中的运动情况拟现实技术主要基于矩阵变换技术实现三维动画本模块采用了虚见图设计实现使用数据结构定义模块系统处理的数据很多有道路参数车辆参数汽车两轮车三轮车行人线变形曲线等在此虚拟世界中用户可以改变车辆的颜色类型可以添加和删除三维场景的基本元素道路路边物体隔离带等现场数据印迹曲十以本模块采用的类封装特使整个场景有较强的真实感角演示速度的功能现实世界界车辆形状提供了改变视点视性依照面向对象的软件设计方法用类组织图的形式封装了系统中用到的所有参数使主程序访间方便可参见图轨迹坐标文件数据结构定义模块与模型实现模块都为现实世界场景元素形式易于系统的升级技术参数数据库模块本模块主要提供了用于模型计算的车辆技术参数数据的查询功能三维模型场景显示表轨迹坐标序列转化工具本模块保持了自身的相对独立性数据库中也包含了事故分析常用参数以外的其它技术参数可以用于其它研究领域模型关键点坐标视点视角角度演示速度演示动画灯光光通过对本系统所需数据库的容量查询速度优化整理数据库管理系统的价格升级和移植的可模型文件文件能性数据安全性使用的难易程度等各项指标的综合考虑植到图三维动画演示划块示意图采用软件容易移连接实现本模块采用与共同开发本模块采用口只能绘制基本的图形元素在构造三维车与数据库的接提高了其实用性及可移植身演示模型时需指定任意点的三维坐标性简化了维护工作在满足是优秀的三维造型软件但难以对用它制作的模型约束的基础上将不同的技术数进行编程控制用本模块充分综合了两者的优点利据按照应用的范围分成再现技术参数发动机参制作三维车身演示模型及典型场景用可认知的格式再用数底盘参数三类每类数据包含在一个表内于每个特定的应用用户视图对转化工具转化成载人相对应的表对其编程控制这样即利用了这样既拓宽了数据库的应用范围又没有降低其查询速度式建模直观真实感强的优点又利用了与本模块提供了引导查询与模糊查询两种方语言联系紧密易于编程控制的优点主程序模块可参见图流程参见图主程序模块是系统的控制逻辑部分引导用户进行事故分析引导查询其大致流程参见图多项复合查询数据准备采用人工智能技术引导用户选择事故类型输再现参数表选择查询入现场参数准备自动导人模型类为数据模拟分析作发动机参数底盘参数表为了减少用户输人的失误系统根据事故类另外口型智能地检测输人数据的合理性与完整性牌的型号厂对应厂家厂逻辑与查询系统可以与事故现场自动采集的其它系统接通过特定的转化接显示车型参数口将现场文件转化成本系统认知的信息数据模拟分析根据数据准备的输人调用模型的相应方法进图数据库模块示意图行模拟分析根据建立模型时所做的假设模型计三维动画演示模块算的结果可能与现实情况有些差异系统提供接口本模块主要以三维动画的形式演示所模拟的事允许用户适当地调节相应参数的值由于实际中路以】年第卷第期汽车工程阵型选择向导基类指针某时刻中止止件现场文件技术参数模型类库库数据库库动画控制选项誉轨迹模型求轨迹坐标动画显示参数调节逻辑模拟结果果制缩放等控制模拟整个过程的轨迹迹轨迹文件图事故分析的大致流程图面情况的复杂性系统在二维动画显示时提供中断功能为捷达车赛风车赛风车捷达车允许用户在动画显示过程中车辆的任意位置系统的结果为中断显示过程在当前位置修正地面参数及相应的运动参数然后系统调用轨迹模型模拟当前位置以后的运动阶段修正原先的轨迹坐标最后以新的坐标进行动画显示法的结果进行模拟两个系统模拟所得的车辆轨迹基本相同对所得的结果进行三维动画演示动仅选取代表性的帧画演示图形序列可参见图幅为相同视角下不同时刻的画面为了方便观幅为系统提供模拟分析两种方法自动采用分析方察可以对其进行视角视点变化参见图相同时刻变换视角视点后的画面可以增删场结果显示在模拟时为了提高显示速度采用二维动画的景元素图略方式为保证动画显示的精度与速度风格的视图类与多媒体定时器采用刊实际事故的模拟分析采用本系统对一个实际事故案例进行模拟分析采用国外广泛应用的结果与之进行比较事故概述二系统模拟的年月日在昆明市某路口处一辆捷达牌小客车由西向东行驶适有一辆赛风牌小客车由东向南左转捷达车前端与赛风车右图三维动画演示关键帧序列侧接触造成事故模拟分析根据采集的现场信息用本系统对此实际事故进行模拟分析然后利用统中的模型进行模拟两系统的输人情况相同系图变换视角视点后图形结果比较本系统模拟分析的结果初始速度下转第页《年第卷第期汽车工程部分是其它加速度计检测到的振动向车壁板的传递也有部分是由这些振动产生的噪声激励壁板引起加速行驶时为舒服降低幅度较大并且较好地改变了车内噪声的声学特性主观感觉比较这些因素使得测量到的藕合系数比实际值大在信号处理过程中元器件的性能参数直接影响其精度如经过小时不同路面不同天气情况条件转化器的截止频率为,下变工况实验系统能正常工作噪声降低幅值也均在以上说明系统稳定性很好使高于此频率的信号均不能处理采样信号的窗函数存在泄漏信号处理需要一定时间系统工作比实际信号有一定的滞后参考文献多执行机构和误差传感器的布置未经过优块化仅由经验确定此外各个传递环节的传递函数难以确定并且可能是变化的加速度计用高强度粘结剂粘和在各一位置在实验过程中可能松动汽车行驶背景噪声如气体动力性噪声对车内噪声的影响均影响系统的控制效果吧卯李克强何渝生梁锡昌等汽车车内噪声的因素的矢量合成分析法及应用汽车工程卯句结论忱】卯优对某型号中型客车用现代控制理论做指导卿一应用噪声有源控制原理设计了一套控制车内结构噪声的系统经过一系列的路面实验得到以下结论】】匀速行驶工况下降低车内噪声平均为上接第页采用本系统对其它典型交通事故进行了模拟分析其结果与基本相同不再赘述参考文献山山结论本文研究开发了道路交通事故再现模拟分析系统璐功罗一《卯孚在建立碰撞模型轨迹模型时采用人工智能印技术根据事故形态千差万别的特点采用与其它系统不同的参数子集充分利用了特定事故形态的特点进行模型假设峙巧采用虚拟现实技术利用刃峙’一接口开发了三维动画演示模块在虚拟世用户可以改变】一望巡〕界中演示车辆在事故中的运动情况一场景元素增加真实感为了方便用户查询数据李江吴鹏华汽车碰撞事故计算机模拟的研究中国公路学系统开发了车辆技术参数数据库利用本系统对实报卯《魏朗陈荫三车对车碰撞事故再现计算机模拟系统的研究中际的事故案例进行模拟分析其结果与国公路学报卯级模拟的结果基本一致表明本系统可陈云刚道路交通事故再现分析系统的研究与开发【学位论文北京清华大学仪幻以用于事故分析的实践中
