专利名称：汽车与行人碰撞事故再现系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种计算机应用技术领域的系统，具体地说，是一种汽车与 行人碰撞事故再现的系统。
技术背景行人是交通事故中容易受到伤害的群体，严重的撞击伤害可导致死亡，2005 年的国家统计数据显示，保守估计，我国有2万6千余名行人死于交通事故，占 到交通事故总死亡的24%，又有将尽9万余名行人在交通事故中受到严重伤害。 在交通安全领域，事故过程再现是一个重要的研究课题，汽车与行人碰撞事故再 现是交通安全领域中的一项重要内容。在此，汽车与行人碰撞事故再现是根据事 故现场遗留信息，进行碰撞过程参数提取、仿真建模、优化再现和仿真结果后处 理的过程，既可以作为交警部门处理交通事故纠纷，认定事故责任的理论依据， 也是汽车厂商改进设计，增加汽车安全性能的参考。由于汽车与行人碰撞事故发生后，仅仅通过现场遗留信息很难解释大多数事故发生的过程，从而出现事故责 任纠纷、车辆保险赔偿等问题，这就需要碰撞过程再现进行辅助认定。就事故过 程再现而言，虽然可以根据经验，由现场汽车停止位置、行人抛落位置、现场散 落物和刹车印记等信息进行反推，但缺乏理论依据和说服力，根据事故处理经验不同也极易产生偏差，对事故过程进行错误判断，为此，使用汽车与行人碰撞事 故再现系统必将成为汽车与行人碰撞类型交通事故过程再现的重要解决工具。汽车与行人碰撞事故再现问题，典型的分析方法包括冲量/动量分析、多刚 体分析和有限元分析三种分析方法。冲量/动量分析方法采用冲量/动量守恒原 理，相对比较简单，忽略汽车变形等因素，对行人碰撞参数的输出也较为粗略； 多刚体分析方法是目前解决汽车与行人碰撞事故再现问题最常用的方法，基于多 刚体能量和动量守恒理论，以刚体穿透模拟变形，具有运算速度快，碰撞结果和 人体损伤描述详细等特点；有限元分析方法也是近几年兴起的一种重要的事故再 现方法，但由于精细有限元模型建立时间长，运算规模大，对于频发性汽车与行人碰撞事故再现，实用性较低。本专利采用多刚体方法建立汽车与行人碰撞模型， 并进行仿真和优化再现，可取代传统的经验判定方式，在提高事故分析效率的同 时，对事故过程再现提供理论依据和工具支持。经对现有技术文献的检索发现，美国国家高速公路安全局(NSTHA)和日本 汽车研究所(JARI)明确规定了各自在进行车人碰撞仿真时所采用的汽车模型规 格、行人假人姿态等，并正在建立相关标准，使仿真结果成为事故责任认定的法 律依据，但对真实事故再现，尤其是再现系统支持相对不足，都没有形成完善的 可以用于实际交通事故处理的全程支持工具，尤其是对在国内所发生的交通事 故，中国行人体型特征等因素都没有予以考虑。专利申请号为200610029123.3 名称为"基于三维多刚体模型的轿车-人碰撞事故再现优化方法"，该技术提供一 种轿车-人碰撞事故再现方法，包括模型建立和仿真优化，其主要针对轿车和行人的交通事故提出一种理论算法，对于实际案例的事故再现应用还存在很大缺 陷，如不能进行事故现场信息采集、优化再现和结果处理等，而且所提出的模型 没有考虑中国车辆和行人特征，优化算法也不完整。 发明内容本发明针对现有技术的不足与缺陷，提供一种汽车与行人碰撞事故再现系 统，使其对符合中国国情的汽车与行人碰撞事故再现系统，可以为从事故信息采 集、事故过程再现、仿真优化和再现结果后处理提供全程支持，为使用者尤其是 交通管理部门提供很大的便利。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括事故现场重构模块、行人 抛落位置定位模块、碰撞过程仿真模块、优化再现模块和事故再现结果后处理模 块。系统各模块共用统一的图形化用户界面(GUI)，通过该界面实现事故现场信 息提取与重构、行人抛落位置定义、仿真建模、建立优化流程等交互式操作，并 接收交互式操作过程中中间结果及可视化优化和仿真后处理结果。其中事故现 场重构模块负责事故现场数据和图片采集、现场重构还原，同时，根据需要可以 进行现场数据的二次采集；行人抛落位置定位模块从事故现场重构模块提取行人 参数，对行人抛落位置及倒地姿态进行重建，可以提供对行人抛落位置和形态的 详细模型描述；碰撞过程仿真模块导入行人抛落位置定位模块所建行人抛落停止 位置模型，对行人假人进行符合受害人体型特征的模型縮放，同时从事故现场重构模块提取车辆、散落物及事故现场相关参数，建立完整的碰撞前事故现场三维 模型，并仿真计算初步碰撞结果；优化再现模块以碰撞仿真模块仿真计算初步结 果为优化初始条件，建立优化流程，定义优化算法，对仿真碰撞过程进行优化， 再现车人碰撞的全过程；事故再现结果后处理模块对优化后的仿真计算结果进行 碰撞过程动画和碰撞参数显示。所述事故现场重构模块包括三个子模块事故现场数据采集子模块、现场图 重建子模块和事故场景三维再现子模块。事故现场数据采集子模块采用三坐标标 定物和环形拍摄方式获取事故现场信息，可以快速、精确的完成事故现场数据采 集、记录和存储；现场图重建子模块使用事故现场数据采集子模块所采集的事故 现场数据，经过预处理后，得到事故现场参数，同时，通过摄影测量技术对事故 现场照片进行精确测量，准确定位车辆、行人、散落物、标定物和现场标志物等 的坐标、尺寸，重绘事故现场图；事故场景三维再现子模块采集事故现场数据采 集子模块和现场图重建子模块事故中车辆、护栏等变形信息，以及各实体的三维 空间位置坐标，采用虚拟现实技术建立事故现场三维模型，该模型包含事故车辆、 行人模型和事故现场环境，可以在三维环境中从任意角度和任意縮放比例查看事 故场景中各车辆、人员等物体，并支持对场景中任意两点的距离进行测量。所述行人抛落位置定位模块包括事故行人信息提取子模块和行人多点定位 子模块。事故行人信息提取子模块针对行人抛落停止位置和姿态，同时参考尸体 检验报告或医院损伤证明，将行人相关信息进行汇总和预处理，以此为基础，分 析行人损伤产生的原因，确定行人倒地位置和姿态；所述多点定位子模块依据事 故行人信息提取子模块所提取的行人人体参数确定人体整体尺寸、质量及身体部 位的尺度，事故中人体损伤部位和损伤程度，然后采用行人多点定位方法，对行 人抛落位置和姿态进行精确定位。所述多点定位子模块包括行人人体特征分析、行人损伤分析和行人位置形态 多点定位三个子模块，行人人体特征分析子模块依据事故行人信息提取子模块所 提取的行人人体参数定义人体整体尺寸、质量及不同身体部位的不同尺度，行人 损伤分析子模块确定事故中人体损伤部位和损伤程度，行人位置形态多点定位子 模块是该模块的核心功能，将行人抛落停止位置划分为正卧、左侧卧、右侧卧、 俯卧四种基本形态，四肢伸展、四肢并拢两种辅助形态，从事故过程再现结果中，提取行人四肢、头、胸等部位的关键点空间三维坐标，通过三维坐标的绝对位置 定位和相互耦合关系，对行人抛落位置和姿态进行精确定位。所述碰撞过程仿真模块包括三个子模块多刚体事故现场建模子模块、适用 于中国人体型特征行人假人模型建模子模块和仿真计算子模块。多刚体事故现场 建模子模块所采用的多刚体分析方法是目前解决汽车与行人碰撞事故再现问题 的基础方法，以多刚体形式进行事故现场环境构建，基于多刚体能量和动量守恒 理论，以刚体穿透模拟变形，定义汽车行人碰撞模型；适用于中国人体型特征行 人假人模型建模子模块负责根据实际的车人交通事故案例，采用不同尺度的因 素，定制指定的X， Y和Z方向，不同尺度的因素适用于不同的身体部位，基于 人体测量学进行参数縮放，包括几何尺寸縮放、传感器的位置縮放、质量和转动 惯量縮放、其它特性(刚度，摩擦，阻尼和迟滞)缩放、椭球和接触特性縮放、 其它力模型縮放等，通过对行人假人模型进行定制，可以更加精确的仿真行人碰 撞位置、抛起和落地形态，使仿真结果与碰撞过程实际更加吻合；仿真计算子模 块将多刚体事故现场建模子模块和适用于中国人体型特征行人假人模型建模子 模块，所建立的事故现场模型和车人碰撞模型采用多刚体碰撞理论进行仿真计 算，仿真车人碰撞的全过程，运算速度快，碰撞结果和人体损伤描述详细，取代 传统的经验判定方式，既能提高事故分析效率，又可以为事故过程再现提供理论 依据和工具支持。所述优化再现模块包括三个子模块优化流程定义子模块、优化算法子模块 和优化结果处理子模块。优化流程定义子模块把碰撞过程仿真模块的仿真序列转 变为优化分析流程图，应用自动设计和分析工作流程提高事故过程仿真再现优化 分析效率；优化算法子模块运用优化流程定义子模块所定义的优化流程，进行设 计空间探索(设计变量灵敏度分析)和设计目标数值优化计算，通过各种快速收 敛算法，达到理想的事故再现效果，同时分析和提高再现结果的鲁棒性和可靠性； 优化结果处理子模块以响应面、响应曲线、优化收敛曲线或表格的形式对优化再 现结果进行提取和显示。所述优化流程定义子模块以车辆停止位置和行人抛落位置为优化目标，以人 体损伤骨折标准(HIC值和最大冲击力)为约束条件，通过汽车与行人碰撞事故 再现系统统一的图形化用户界面(GUI)进行优化流程定义，把碰撞过程仿真模块的仿真序列转变为优化分析流程图，用建立模块的方式来描述仿真序列中包含 程序代码、设计变量和对应结果的工程分析流程，采用过程集成和再现优化设计 技术，集成的仿真计算功能，应用自动设计和分析工作流程提高事故过程仿真再 现优化分析效率。所述事故再现结果后处理模块包括碰撞过程动画显示子模块和碰撞参数显 示子模块。碰撞过程动画显示子模块以事故再现结果为输入，通过不同时间步长 车人位置坐标改变的方式驱动车人碰撞过程动画，同时可以显示行人假人模型各 关节的运动情况，再现汽车与行人碰撞事故的全过程；碰撞参数显示子模块以事 故再现参数结果为输入，以曲线或表格的形式分类显示碰撞过程中汽车和人体损 伤、车人位移、速度、加速度和受力情况等参数。本发明的有益效果是，能够有效采集和提取汽车与行人碰撞类型交通事故现 场信息、进行过程仿真、事故再现优化和事故再现结果后处理，具有标准化、高 效率与高可靠性等特点。同时提供优化结果和事故再现结果的后处理图形界面。本发明对于汽车与行人碰撞事故再现的特点在于1、 提供一种包括摄影测量技术在内的现场信息采集方法，可以更加高效、 准确的获取现场信息，并可以进行现场信息的二次提取2、 支持行人抛落姿态多点定位，精确描述行人倒地姿态3、 支持符合中国人体型特征的行人假人模型建模4、 支持仿真过程优化，基于行人人体损伤的优化约束条件和车人碰撞停止 位置优化目标设定5、 支持对优化后的事故仿真再现结果进行碰撞过程动画和碰撞参数的图形 化显示本发明与现有实现技术相比，可以实现包含现场信息采集、快速仿真定制、 高效仿真优化和仿真结果后处理在内的实际汽车与行人交通事故处理全过程，而 且事故处理周期短，精度高、可靠性高，符合中国车人特征，可以实现对多种车 型、各种符合中国人体特征的行人姿态、各种车速和碰撞位置的事故再现。与目 前交通事故经验判定处理方法相比，可以将数据采集精度提高20%以上，最高事 故现场数据采集精度可达到95%以上，事故处理时间由一周縮短为三天，事故再 现精度提高30%，并能生成事故再现优化收敛曲线、碰撞过程动画和各种碰撞参数曲线。此外，本发明具有完善的数据采集、碰撞仿真和再现优化算法理论支持， 与传统事故处理结果相比，更具有说服力。
图1为本发明系统结构框图具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。如图l所示，本实施例包括五大模块事故现场重构模块、行人抛落位置定 位模块、碰撞过程仿真模块、优化再现模块和事故再现结果后处理模块。系统各 模块共用统一的图形化用户界面(GUI)，通过该界面实现事故现场信息提取与重 构、行人抛落位置定义、仿真建模、建立优化流程等交互式操作，并接收交互式 操作过程中中间结果及可视化优化和仿真后处理结果。事故现场重构模块负责事 故现场数据和图片采集、现场重构还原，同时，根据需要可以进行现场数据的二 次采集；行人抛落位置定位模块从事故现场重构模块提取行人参数，对行人抛落 位置及倒地姿态进行重建，可以提供对行人抛落位置和形态的详细模型描述；碰 撞过程仿真模块导入行人抛落位置定位模块所建行人抛落停止位置模型，对行人 假人进行符合受害人体型特征的模型縮放，同时从事故现场重构模块提取车辆、 散落物及事故现场相关参数，建立完整的碰撞前事故现场三维模型，并仿真计算 初步碰撞结果；优化再现模块以碰撞仿真模块仿真计算初步结果为优化初始条 件，建立优化流程，定义优化算法，对仿真碰撞过程进行优化，再现车人碰撞的 全过程；事故再现结果后处理模块对优化后的仿真计算结果进行碰撞过程动画和 碰撞参数显示。1、事故现场重构模块，事故现场重构模块负责事故现场数据和图片采集、 现场重构还原，同时，根据需要可以进行现场数据的二次采集。该模块由事故现 场数据采集子模块、现场图重建子模块和事故场景三维再现子模块组成。a)事故现场数据采集子模块采用三坐标标定物和环形拍摄方式摄影测量技 术获取事故现场信息。可取代目前手工现场勘测记录的方式，既能縮短现场勘测时间，又能有效提高数据记录精度。b)现场图重建子模块以事故现场数据采集子模块所采集的事故现场数据经 过预处理后得到事故现场参数为输入，通过摄影测量技术对事故现场照片进行精 确测量，重绘事故现场图。C)事故场景三维再现子模块采用虚拟现实建模技术建立事故现场三维模 型，该模型包含事故车辆、行人模型、事故现场环境和车辆、护栏等变形信息， 可以在三维环境中从任意角度和任意縮放大小查看事故场景中各车辆、人员等物 体，并支持对场景中任意两点的距离进行测量。事故现场数据采集子模块是事故现场数据采集操作，也是汽车与行人碰撞事 故再现系统主要的数据来源，现场图重建子模块和事故场景三维再现子模块是对 事故的两种再现形式，可以有效组织事故现场的参数，为后续碰撞过程再现提供 数据支持。2、行人抛落位置定位模块，行人抛落位置定位模块从事故现场重构模块提 取行人参数，对行人抛落位置及倒地姿态进行重建，可以提供对行人抛落位置和 形态的详细模型描述。该模块由事故行人信息提取子模块和多点定位子模块组 成。a) 事故行人信息提取子模块针对行人抛落停止位置和姿态，同时参考尸体 检验报告或医院损伤证明，将行人相关信息进行汇总和预处理，以此为基础，分 析行人损伤产生的原因，确定行人倒地位置和姿态。b) 多点定位子模块包括行人人体特征分析子模块、行人损伤分析和行人位 置子模块、形态多点定位子模块。行人人体特征分析子模块依据事故行人信息提 取子模块所提取的行人人体参数定义人体整体尺寸、质量及不同身体部位的不同 尺度；行人损伤分析子模块确定事故中人体损伤部位和损伤程度；以行人人体特 征分析子模块和行人损伤分析子模块所提取的行人参数为基础，从事故过程再现 结果中，提取行人四肢、头、胸等部位的关键点空间三维坐标，通过三维坐标的 绝对位置定位和相互耦合关系，对行人抛落位置和姿态进行精确定位。行人抛落位置定位模块以事故现场重构模块所绘制的现场图和建立的三维 事故现场为输入，提取行人相关参数，基于行人抛落形态多点定位方法，对对行人抛落位置和姿态进行精确定位，作为碰撞过程仿真模块车人碰撞事故再现仿真 结果行人抛落位置姿态的输入。3、 碰撞过程仿真模块，碰撞过程仿真模块对行人假人进行符合受害人体型特征的模型縮放，建立完整的碰撞前事故现场三维模型，并仿真计算初步碰撞结果。该模块由多刚体事故现场建模子模块、适用于中国人体型特征行人假人模型 建模子模块和仿真计算子模块组成。a) 多刚体事故现场建模子模块所采用的多刚体分析方法是目前解决汽车与 行人碰撞事故再现问题的基础方法，以多刚体形式进行事故现场环境构建，基于 多刚体能量和动量守恒理论，以刚体穿透模拟变形，定义汽车行人碰撞模型。b) 适用于中国人体型特征行人假人模型建模子模块负责根据实际的车人交 通事故案例，基于行人体型特征的事故再现方法，采用不同尺度的因素，定制不 同的身体部位，基于人体测量学进行参数縮放，几何尺寸縮放、传感器的位置縮 放、质量和转动惯量縮放、其它特性縮放、椭球和接触特性縮放、其它力模型縮 放等。c) 仿真计算子模块将多刚体事故现场建模子模块和适用于中国人体型特征 行人假人模型建模子模块，所建立的事故现场模型和车人碰撞模型采用多刚体碰 撞理论进行仿真计算。以上各模块建立事故现场、车辆和行人的多刚体模型，并进行数值仿真计算， 得到初步的车人碰撞仿真结果，仿真输入参数，如车辆速度、车人相对位置、汽 车与地面摩擦系数等作为优化再现模块的优化输入参数，仿真输出参数，如车辆 停止位置和行人抛落位置为优化再现目标，人体损伤骨折标准(HIC值和最大冲 击力)为约束条件。4、 优化再现模块，优化再现模块建立优化流程，定义优化算法，对仿真碰 撞过程进行优化，再现车人碰撞的全过程。该模块由优化流程定义子模块、优化 算法子模块和优化结果处理子模块组成。a)优化流程定义子模块通过汽车与行人碰撞事故再现系统统一的图形化用 户界面进行优化流程定义，把碰撞过程仿真模块的仿真序列转变为优化分析流程 图，用建立模块的方式来描述仿真序列中包含程序代码、设计变量和对应结果的工程分析流程，采用过程集成和再现优化设计技术，集成的仿真计算功能。b)优化算法子模块运用优化流程定义子模块所定义的优化流程，进行设计 空间探索(设计变量灵敏度分析)和设计目标数值优化计算，通过各种快速收敛 算法，达到理想的事故再现效果，同时分析和提高再现结果的鲁棒性和可靠性。C)优化结果处理子模块以响应面、响应曲线、优化收敛曲线或表格的形式 对优化再现结果进行提取和显示。优化再现模块是对碰撞过程仿真模块所得到的车人碰撞过程的优化再现，通 过对碰撞过程的优化，使汽车停止位置和行人抛落位置与现场图相吻合，从而得 到精确的碰撞参数，再现碰撞前车人状态及完整的车人碰撞过程，优化再现结果 可以在事故再现结果后处理模块以动画或图形的形式进行显示。5、事故再现结果后处理模块，事故再现结果后处理模块进行碰撞过程动画 和碰撞参数显示。该模块由碰撞过程动画显示子模块和碰撞参数显示子模块组 成。a) 碰撞过程动画显示子模块以事故再现结果为输入，通过不同时间步长车 人位置坐标改变的方式驱动车人碰撞过程动画，同时可以显示行人假人模型各关 节的运动情况，再现汽车与行人碰撞事故的全过程。b) 碰撞参数显示子模块以事故再现参数结果为输入，以曲线或表格的形式 分类显示碰撞过程中汽车和人体损伤、车人位移、速度、加速度和受力情况等参 数。经优化的车人碰撞事故仿真再现结果，可以由事故再现结果后处理模块进行 可视化处理，处理后的车人碰撞结果可以以动画、曲线和表格的形式直观表现出 来，作为事故处理和责任认定的依据。
权利要求
1. 一种汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征在于，包括事故现场重构模块、行人抛落位置定位模块、碰撞过程仿真模块、优化再现模块和事故再现结果后处理模块，其中所述事故现场重构模块负责事故现场数据和图片采集、现场重构还原，同时，根据需要进行现场数据的二次采集；所述行人抛落位置定位模块从事故现场重构模块提取行人参数，对行人抛落位置及倒地姿态进行重建，提供对行人抛落位置和形态的详细模型描述；所述碰撞过程仿真模块导入行人抛落位置定位模块所建行人抛落停止位置模型，对行人假人进行符合受害人体型特征的模型缩放，同时从事故现场重构模块提取车辆、散落物及事故现场参数，建立完整的碰撞前事故现场三维模型，并仿真计算初步碰撞结果；所述优化再现模块以碰撞仿真模块仿真计算初步结果为优化初始条件，建立优化流程，对仿真碰撞过程进行优化，再现车人碰撞的全过程；所述事故再现结果后处理模块对优化后的仿真计算结果进行碰撞过程动画和碰撞参数显示。
2、 根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述 各模块共用统一的图形化用户界面，通过该界面实现事故现场信息提取与重构、 行人抛落位置定义、仿真建模、建立优化流程交互式操作，并接收交互式操作过 程中中间结果及可视化优化和仿真后处理结果。
3、 根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述事故现场重构模块包括三个子模块事故现场数据采集子模块、现场图重建子模块和事故场景三维再现子模块，其中所述事故现场数据采集子模块完成事故现场数据采集、记录和存储； 所述现场图重建子模块使用事故现场数据采集子模块所采集的事故现场数据，经过预处理后，得到事故现场参数，同时，通过摄影测量技术对事故现场照片进行测量，准确定位车辆、行人、散落物、标定物和现场标志物的坐标、尺寸，重绘事故现场图；所述事故场景三维再现子模块采集事故现场数据采集子模块和现场图重建 子模块事故中车辆、护栏变形信息，以及各实体的三维空间位置坐标，采用虚拟 现实技术建立事故现场三维模型，该模型包含事故车辆、行人模型和事故现场环 境，可在三维环境中从任意角度和任意縮放比例查看事故场景中各车辆、人员等 物体，并支持对场景中任意两点的距离进行测量。
4、 根据权利要求3所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述 的事故现场数据采集子模块采用三坐标标定物和环形拍摄方式获取事故现场信 息。
5、 根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述 行人抛落位置定位模块包括事故行人信息提取子模块和行人多点定位子模块，所述事故行人信息提取子模块针对行人抛落停止位置和姿态，同时参考尸体 检验报告或医院损伤证明，将行人相关信息进行汇总和预处理，以此为基础，分 析行人损伤产生的原因，确定行人倒地位置和姿态；所述多点定位子模块依据事故行人信息提取子模块所提取的行人人体参数 确定人体整体尺寸、质量及身体部位的尺度，事故中人体损伤部位和损伤程度， 然后采用行人多点定位方法，对行人抛落位置和姿态进行定位。
6、 根据权利要求5所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述 多点定位子模块包括行人人体特征分析、行人损伤分析和行人位置形态多点定位 三个子模块，其中所述行人人体特征分析子模块依据事故行人信息提取子模块所提取的行人 人体参数定义人体整体尺寸、质量及身体部位的尺度；所述行人损伤分析子模块确定事故中人体损伤部位和损伤程度； 所述行人位置形态多点定位子模块将行人抛落停止位置划分为正卧、左侧 卧、右侧卧、俯卧四种基本形态，四肢伸展、四肢并拢两种辅助形态，从事故过 程再现结果中，提取行人四肢、头、胸部位的关键点空间三维坐标，通过三维坐 标的绝对位置定位和相互耦合关系，对行人抛落位置和姿态进行定位。
7、 根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述 碰撞过程仿真模块包括三个子模块多刚体事故现场建模子模块、适用于中国人 体型特征行人假人模型建模子模块和仿真计算子模块，其中所述多刚体事故现场建模子模块以多刚体形式进行事故现场环境构建，基于多刚体能量和动量守恒理论，以刚体穿透模拟变形，定义汽车行人碰撞模型；所述适用于中国人体型特征行人假人模型建模子模块负责根据实际的车人 交通事故案例，采用不同尺度的因素定制指定的X， Y和Z方向，基于人体测量 学进行参数縮放，包括几何尺寸縮放、传感器的位置縮放、质量和转动惯量縮放、 其它特性縮放、椭球和接触特性缩放，其它特性指刚度、摩擦、阻尼和迟滞，通 过对行人假人模型进行定制，更加精确的仿真行人碰撞位置、抛起和落地形态， 使仿真结果与碰撞过程实际更加吻合；所述仿真计算子模块将多刚体事故现场建模子模块和适用于中国人体型特 征行人假人模型建模子模块，所建立的事故现场模型和车人碰撞模型采用多刚体 碰撞理论进行仿真计算，仿真车人碰撞的全过程。
8、 根据权利要求1所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述 优化再现模块包括三个子模块优化流程定义子模块、优化算法子模块和优化结果处理子模块，其中所述优化流程定义子模块把碰撞过程仿真模块的仿真序列转变为优化分析流程图，应用自动设计和分析工作流程提高事故过程仿真再现优化分析效率； 所述优化算法子模块运用优化流程定义子模块所定义的优化流程，进行设计空间探索和设计目标数值优化计算，达到理想的事故再现效果，同时分析和提高再现结果的鲁棒性和可靠性；所述优化结果处理子模块以响应面、响应曲线、优化收敛曲线或表格的形式对优化再现结果进行提取和显示。
9、 根据权利要求8所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述 优化流程定义子模块以车辆停止位置和行人抛落位置为优化目标，以人体损伤骨 折标准为约束条件，通过汽车与行人碰撞事故再现系统统一的图形化用户界面进 行优化流程定义，把碰撞过程仿真模块的仿真序列转变为优化分析流程图，用建 立模块的方式来描述仿真序列中包含程序代码、设计变量和对应结果的工程分析 流程，采用过程集成和再现优化设计技术，集成的仿真计算功能，应用自动设计 和分析工作流程提高事故过程仿真再现优化分析效率。
10、 根据权利要求l所述的汽车与行人碰撞事故再现系统，其特征是，所述事故再现结果后处理模块包括碰撞过程动画显示子模块和碰撞参数显示子模块， 其中所述碰撞过程动画显示子模块以事故再现结果为输入，通过不同时间步长车 人位置坐标改变的方式驱动车人碰撞过程动画，同时显示行人假人模型各关节的 运动情况，再现汽车与行人碰撞事故的全过程；所述碰撞参数显示子模块以事故再现参数结果为输入，以曲线或表格的形式 分类显示碰撞过程中汽车和人体损伤、车人位移、速度、加速度和受力情况的参 数。
全文摘要
本发明涉及一种汽车与行人碰撞事故再现系统，采用统一的图形化用户界面，实现事故处理全程交互式操作，事故现场重构模块负责事故现场数据和图片采集、现场重构还原，根据需要可以进行现场数据的二次采集；行人抛落位置定位模块提供对行人抛落位置和形态的精确描述；碰撞过程仿真模块对行人假人进行符合受害人体型特征的模型缩放，同时建立完整的碰撞前事故现场三维模型，并仿真计算初步碰撞结果；优化再现模块对碰撞仿真进行优化，再现车人碰撞的全过程；事故再现结果后处理模块对优化后的仿真结果进行碰撞过程动画和碰撞参数显示。本发明可以实现包含现场信息采集、快速仿真建模、高效仿真优化，而且事故处理周期短，精度高、可靠性高。
文档编号G06T15/70GK101281660SQ20081003817
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月29日 优先权日2008年5月29日
发明者张晓云, 柴象海, 磊 郭, 金先龙 申请人:上海交通大学