专利名称：汽车与两轮车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两 轮车碰撞事故再现的系统。
背景技术：
两轮车司机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，尤其是在摩托车和自行车保有量占世界第一位的中国，无论事故发生数量还 是死伤人数在所有类型的交通事故中都占有极高的比例。近几年国家统计数据显 示，在交通事故死亡人数中，摩托车驾驶员占到交通事故总死亡的21-26%，骑 自行车者占到交通事故总死亡的11-12%。事故过程再现是一个重要的研究课题， 汽车与两轮车碰撞事故再现是交通安全领域中的一项重要内容。汽车与两轮车碰
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，也是汽车和两轮车厂商改进设计，增加汽车安全性能的参考。 由于汽车与两轮车碰撞事故发生后，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、两轮车司机抛落位置、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，使用汽车与两轮车碰撞事故再现系统必将成为汽车与两轮车碰撞类 型交通事故过程再现的重要解决工具。
汽车与两轮车碰撞事故再现问题，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。其中多刚体分析方法是目前解决汽车与两 轮车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。
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汽车与两轮车碰撞仿真时所采用的汽车模型规格、两轮车模型和两轮 车司机假人姿态等，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， 中国两轮车司机体型特征等因素都没有予以考虑。
经对现有技术文献的检索发现，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，不能应用于汽车和两轮车碰撞领域，而且对于实际案例的 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中国人体特征，优化算法也不完整。对符合中国 国情的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，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，无疑会为使用者尤其是交通管理部门 提供很大的便利，随着国内外相关碰撞仿真标准的制定，使仿真结果逐步成为交 通事故责任认定的重要法律依据。
发明内容
本发明针对现有技术的不足与缺陷，提供一种汽车与两轮车碰撞事故再现系 统，使其具有信息采集、过程仿真、优化再现和结果处理的功能。本发明采用多
刚体方法建立汽车与两轮车碰撞模型，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。
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、两轮
车司机模块化假人定制模块、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(Gin)，通过该界面实现事
故现场信息提取与重构、两轮车司机模块化假人定制、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；两轮车司机模块化假人定制模块从事故现 场重构模块提取两轮车司机参数，对其进行基于体型特征的模型定制，可以提供对两轮车司机身高、体重及身体各部位多尺度縮放，建立符合两轮车司机体型特 征的假人模型，然后根据摩托车司机人体损伤检验报告，对损伤部位进行定位， 提取假人模型的损伤敏感部位，建立有限元模型，与多刚体假人主体模型组合成 为新的组合式假人模型；碰撞过程仿真模块导入两轮车司机模块化假人定制模块 所建立的两轮车司机假人模型，根据现场勘测假人抛落形态，采用假人抛落位置 多点定位技术，对假人抛落位置及形态进行精确定位，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，再现汽 车与两轮车碰撞的全过程；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，得到事故现场各项参数，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、两轮车司机、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、两轮车司机模型和事故现场环境，可以在三维环境中从任意角度和 任意縮放比例査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。
两轮车司机模块化假人定制模块包括事故两轮车司机信息提取子模块和两 轮车司机模块化定制子模块。事故两轮车司机信息提取子模块针对两轮车司机抛
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，将两轮车司机相关 信息进行汇总和预处理，以此为基础，分析两轮车司机损伤产生的原因，确定两 轮车司机倒地位置和姿态；两轮车司机模块化定制子模块首先根据实际的车人交 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)
縮放、椭球和接触特性縮放、其它力模型縮放等，然后，根据摩托车司机人体损
伤检验报告，对损伤部位进行定位，提取假人模型的损伤敏感部位，建立有限元
模型，与多刚体假人主体模型组合成为新的组合式假人模型，通过对两轮车司机
假人模型进行定制，可以更加精确的仿真两轮车司机碰撞位置、抛起和落地形态， 尤其是可以对两轮车司机损伤部位的损伤情况进行量化求解，使仿真结果与碰撞
过程实际更加吻合。
碰撞过程仿真模块包括三个子模块两轮车司机抛落位置多点定位子模块、 多刚体事故现场建模子模块和仿真计算子模块。两轮车司机抛落位置多点定位子 模块包括两轮车司机人体特征分析、两轮车司机损伤分析和两轮车司机位置形态 多点定位三个子模块，两轮车司机人体特征分析子模块依据事故两轮车司机信息 提取子模块所提取的两轮车司机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，两轮车司机损伤分析子模块确定事故中人体损伤部位和损伤程 度，两轮车司机位置形态多点定位子模块是该模块的核心功能，将两轮车司机抛 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，提取两轮车司机四肢、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，对两 轮车司机抛落位置和姿态进行精确定位；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两轮车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，定义汽车两轮车司机碰撞模型；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两轮车司机假人模型建模子模块，所建立的事故现 场模型和汽车与两轮车碰撞模型采用多刚体碰撞理论进行仿真计算，仿真汽车与 两轮车碰撞的全过程，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。
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以汽车、两轮车停止位置和两轮车司机抛落位置为优化目标，以两轮车司机有限元模块损伤骨折最大主应力标准为约束 条件，通过汽车与两轮车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；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。
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汽车与两轮车碰撞过程动画，同时可以显示两轮车司机 假人模型各关节的运动情况，再现汽车与两轮车碰撞事故的全过程；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各项参数。
本发明的有益效果是，能够有效采集和提取汽车与两轮车碰撞类型交通事故 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。
本发明对于汽车与两轮车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、 支持两轮车司机抛落姿态多点定位，对两轮车司机落地姿态进行精确描
述
3、 支持符合中国人体型特征的两轮车司机模块化假人定制建模
4、 支持仿真过程优化，基于两轮车司机有限元模块骨折约束条件和车人停 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两轮车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两轮车司机姿态、各种车速和碰撞位置的事故再 现，假人损伤部位采用有限元模型，以骨折作为仿真约束条件，以车人停止位置 为优化目标，有效提高了事故仿真再现的可靠性和吻合度。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35%， 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汽车与两轮车碰撞事故再现系统框图
具体实施例方式
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1所示，本系统包括五大模块事故现场重构模块、两轮车司机模块化 假人定制模块、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。 事故现场重构模块负责事故现场数据和图片釆集、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；两轮车司机模块化假人定制模块对两轮车司机 进行基于体型特征的模型定制，建立符合两轮车司机体型特征的假人模型，然后 提取假人模型的损伤敏感部位，建立有限元模型，与多刚体假人主体模型组合成 为新的组合式假人模型；碰撞过程仿真模块采用假人抛落位置多点定位技术，对 假人抛落位置及形态进行精确定位，同时建立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，再现汽车与两轮车碰撞的全过程；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。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、两轮车司机模 块化假人定制、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。
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。
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各项参数为输入，通过摄影测量技术对事故现场照片迸 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、两轮车司机模型、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，也是汽车与两轮车碰撞 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各项参数，为后续碰撞过程再 现提供数据支持。
2、 两轮车司机模块化假人定制模块，两轮车司机模块化假人定制模块建立 符合两轮车司机体型特征的假人模型，然后提取假人模型的损伤敏感部位，建立 有限元模型，与多刚体假人主体模型组合成为新的组合式假人模型。该模块由事 故两轮车司机信息提取子模块和两轮车司机模块化定制子模块组成。
a) 事故两轮车司机信息提取子模块针对两轮车司机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，将两轮车司机相关信息进行汇总和预处 理，以此为基础，分析两轮车司机损伤产生的原因，确定两轮车司机倒地位置和 姿态。
b) 两轮车司机模块化定制子模块首先根据实际的车人交通事故案例，采用 不同尺度的因素，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、质量和转动惯量缩放、其它特性縮放、椭球和接触特性缩放、其它力 模型縮放等，然后，根据摩托车司机人体损伤检验报告，对损伤部位进行定位， 提取假人模型的损伤敏感部位，建立有限元模型，与多刚体假人主体模型组合成 为新的组合式假人模型。
两轮车司机模块化假人定制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，提取两轮车司机相关参数，对两轮车司机假人模型进 行模块化定制，作为碰撞过程仿真模块汽车与两轮车碰撞事故再现仿真结果两轮 车司机的输入，精确仿真两轮车司机碰撞位置、抛起和落地形态，并可以对两轮 车司机损伤部位的损伤情况进行量化求解，使仿真结果与碰撞过程实际更加吻 合，同时，假人损伤部位有限元模型骨折临界条件作为优化再现模块的优化约束 条件。
3、碰撞过程仿真模块，碰撞过程仿真模块对假人抛落位置及形态进行精确
定位，同时建立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 两轮车司机抛落位置多点定位子模块、多刚体事故现场建模子模块和仿真计算子
模块组成。
a) 两轮车司机抛落位置多点定位子模块包括两轮车司机人体特征分析、两 轮车司机损伤分析和两轮车司机位置形态多点定位三个子模块，两轮车司机人体 特征分析子模块定义人体整体尺寸、质量及不同身体部位的不同尺度，两轮车司 机损伤分析子模块确定事故中人体损伤部位和损伤程度，两轮车司机位置形态多 点定位子模块通过对两轮车司机四肢、头、胸等部位的关键点三维坐标的绝对位 置定位和相互耦合关系，对两轮车司机抛落位置和姿态进行精确定位；
b) 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 两轮车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，定义汽车两轮车司机碰撞 模型。
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 两轮车司机假人模型建模子模块，所建立的事故现场模型和汽车与两轮车碰撞模
型采用多刚体碰撞理论进行仿真计算，仿真汽车与两轮车碰撞的全过程，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。
以上各模块以事故现场重构模块所采集的事故现场数据和两轮车司机模块 化假人定制模块所建立的模块化假人模型为输入，建立事故现场、车辆和两轮车 司机模型，并进行数值仿真计算，得到初步的汽车与两轮车碰撞仿真结果，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，如车辆停止位置和两轮车司机抛落位置为优 化再现目标，人体损伤部分有限元模型骨折标准(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，再现汽车与两轮车碰撞的全过程。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以汽车、两轮车停止位置和两轮车司机抛落位置为
优化目标，以两轮车司机有限元模块损伤骨折最大主应力标准为约束条件，通过 汽车与两轮车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。
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 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汽车与两轮车碰撞过程的优 化再现，通过对碰撞过程的优化，使汽车停止位置和两轮车司机抛落位置与现场 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汽车与两轮 车碰撞过程，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，通过不同时间步长汽 车和两轮车位置坐标改变的方式驱动汽车与两轮车碰撞过程动画，同时可以显示
两轮车司机假人模型各关节的运动情况，再现汽车与两轮车碰撞事故的全过程。
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、汽车与两轮车位移、速度、加速度和受力 情况等各项参数。
经优化的汽车与两轮车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，处理后的汽车与两轮车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. 一种汽车与两轮车碰撞事故再现系统其特征在于，包括事故现场重构模块、两轮车司机模块化假人定制模块、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，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、两轮车司机抛落位置定义、仿真建模、建立优化流程这些交互式操作，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，根据需要进行现场数据的二次采集；两轮车司机模块化假人定制模块建立符合两轮车司机体型特征的假人模型，然后提取假人模型的损伤敏感部位，建立有限元模型，与多刚体假人主体模型组合成为新的组合式假人模型；碰撞过程仿真模块对假人抛落位置及形态进行精确定位，同时建立碰撞前事故现场三维模型，并仿真计算初步碰撞结果；优化再现模块建立优化流程，对仿真碰撞过程进行优化；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；上述的两轮车司机模块化假人定制模块又包括事故两轮车司机信息提取子模块和两轮车司机模块化定制子模块，事故两轮车司机信息提取子模块用于提取两轮车司机参数；两轮车司机模块化定制子模块建立符合两轮车司机体型特征的假人模型，并提取假人模型的损伤敏感部位，建立有限元模型，与多刚体假人主体模型组合成为新的组合式假人模型。
2、 根据权利要求1所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所 述事故现场重构模块由三个子模块组成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，其中事故现场数据采集子模块事故现场数据采集子模块采用三坐标标定物和环 形拍摄方式摄影测量技术获取事故现场信息，并完成事故现场数据记录和存储；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，得到事故现场各项参数，经现场图重建子模块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；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 经过转换和汇总，得到事故现场各实体的三维空间位置坐标，事故场景三维再现 子模块采用虚拟现实技术建立事故现场三维模型。
3、 根据权利要求2所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所 述的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、两轮车司机模型、事故现场环境和车辆、护栏变形信息，可 以在三维环境中从任意角度和任意缩放大小査看事故场景中各车辆、人员，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1所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所 述的两轮车司机模块化定制子模块根据实际的车人交通事故案例，采用不同尺度的因素，对身体各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、其它特性縮放、椭球和接触特性縮放，然 后，根据摩托车司机人体损伤检验报告，对损伤部位进行定位，提取假人模型的 损伤敏感部位，建立有限元模型，与多刚体假人主体模型组合成为新的组合式假 人模型。
5、 根据权利要求1所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所述的碰撞过程仿真模块包括三个子模块两轮车司机抛落位置多点定位子模块、多刚体事故现场建模子模块和仿真计算子模块，其中两轮车司机抛落位置多点定位子模块包括两轮车司机人体特征分析、两轮车司机损伤分析和两轮车司机位置形态多点定位三个子模块，对两轮车司机抛落位 置和姿态进行精确定位；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，以刚体穿 透模拟变形，定义汽车两轮车司机碰撞模型；仿真计算子模块采用多刚体碰撞理论进行仿真计算，仿真汽车与两轮车碰撞 的全过程。
6、 根据权利要求5所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所 述的两轮车司机抛落位置多点定位子模块包括两轮车司机人体特征分析子模块、两轮车司机损伤分析和两轮车司机位置子模块、形态多点定位子模块，两轮车司机人体特征分析子模块依据两轮车司机人体参数定义人体整体尺 寸、质量及各身体部位的尺度；两轮车司机损伤分析子模块确定事故中人体损伤部位和损伤程度； 两轮车司机位置形态多点定位子模块将两轮车司机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，提取两轮车司机四肢、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，对两轮车司机抛落位置和姿 态进行精确定位。
7、 根据权利要求1所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所 述的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；优化算法子模块用于设计变量灵敏度分析和设计目标数值优化计算，获得理 想的事故再现效果；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。
8、 根据权利要求7所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所 述的优化流程定义子模块以汽车、两轮车停止位置和两轮车司机抛落位置为优化 目标，以两轮车司机有限元模块损伤骨折最大主应力标准为约束条件，通过汽车 与两轮车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。
9、 根据权利要求7所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所 述的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，通过快速收敛算法，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。
10、 根据权利要求1所述的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，其特征是，所述的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汽车与两轮车碰撞过程动画，同时显示两轮车司机假人模 型各关节的运动情况，再现汽车与两轮车碰撞事故的全过程；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、加速度和受力情况各项参数。
全文摘要
本发明涉及一种计算机应用技术领域的汽车与两轮车碰撞事故再现系统，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；两轮车司机模块化假人定制模块建立符合两轮车司机体型特征的假人模型，提取假人模型的损伤敏感部位，建立有限元模型，与多刚体假人主体模型组合成为新的组合式假人模型；碰撞过程仿真模块对假人抛落位置及形态进行定位，同时建立碰撞前事故现场三维模型，并仿真计算初步碰撞结果；优化再现模块建立优化流程，对仿真碰撞过程进行优化；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。本发明可以实现包含现场信息采集、快速仿真建模、高效仿真优化和仿真结果后处理。
文档编号G06T15/70GK101281661SQ20081003817
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