专利名称：车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及计算机仿真技术应用领域，特别涉及车辆连环碰撞道路交通事故形态 的计算机分析与模拟再现仿真系统。
背景技术：
传统的交通事故分析鉴定主要依据事故现场当事人及目击证人的陈述、事故车辆 最终停止位置以及车辆制动痕迹等事故现场勘察数据绘制事故现场图，简单、近似地分析 事故车辆的运动状态和现场过程情况，并主要依据以上的证言和证物，鉴定处理交通事故。 由于应用传统分析计算方法进行复杂道路交通事故的参数确认和状态判别具有很大的局 限性、随意性和盲目性，分析鉴定结果的准确性和精度均不高，尤其是在面对车辆连环碰撞 这类极其复杂的道路交通事故形态时，传统计算分析方法已经不可能明晰事故过程，极易 导致在交通事故责任划分问题上出现技术性失误，从而引发社会纠纷。
车辆连环碰撞事故是指一次事故中有三辆(含三辆)以上事故车辆参与连续碰撞 的一类特殊道路交通事故形态，具体的说当两车发生碰撞后，其中一辆车发生大侧偏运 动，失控滑移至另一车道，而后与另一车道上行驶的车辆发生碰撞。此类复杂事故形态中前 两车碰撞后的运动状态属于失控运动状态，车辆的运动速度、运动姿态及运动方向都在急 剧变化中，又由于存在后续车辆参与碰撞，车辆在碰撞过程中存在随意姿态下的能量冲击 传递，使得连环碰撞中心点的地标位置难以由事故现场勘验确定，造成此类复杂事故的车 辆运动力学计算分析和事故过程模拟再现仿真的极其复杂性，成为道路交通事故计算机分 析再现技术领域的难点和前沿技术之一。
车辆连环碰撞事故的鉴定质量不仅关系到能否科学地分析此类复杂事故成因、公 正地处理此类复杂交通事故、给事故责任人相应处罚的问题，而且也关系到维护执法权威 性和推进交通管理法制化的重大问题。因此，使用车辆连环碰撞事故分析计算与模拟再现 系统解决连环碰撞事故将有效地提高此类极其复杂事故鉴定与处理的技术含量，使其分析 鉴定结果容易受到交通管理部门、事故鉴定单位、事故当事人的高度认同。
经对现有技术文献检索发现，目前国内外在交通事故再现计算机仿真软件的实用 研究方面起步比较晚，针对车辆连环碰撞道路交通事故计算与模拟再现的研究尚未开展。发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于公安交通管理部门道路交通事故鉴定的连 环碰撞事故分析与模拟再现系统，本系统能够利用碰撞事故现场勘察得到的基本数据，计 算车辆连环碰撞事故中各事故车辆的行驶车速和碰撞车速，并实现连环碰撞事故的车辆二 维轨迹描述、三维过程再现、连环碰撞事故主要计算数据表输出以及事故发生过程简述文 本输出。
为了达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现一种车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于所述的计算机系统至少包括车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，用于根据预处理的事故现场基本 数据，实现事故现场基本数据路录入、参数校对、数据装载、轨迹特征点预处理及显示与存 储；车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统，用于根据预处理的事故现场基本数据，确 定事故车辆碰撞瞬间接触中心点在地面坐标系中的位置；连环碰撞车辆运动量计算子系统，用于根据预处理的事故现场基本数据和连环碰撞中 心点地标位置，计算得到连环碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值；车辆初次碰撞车速计算子系统，用以根据预处理的事故现场基本数据、碰撞中心点地 标位置和碰撞作用前瞬间车辆6自由度运动参量，计算得到事故车辆在碰撞发生前正常行 驶时的行车速度；连环碰撞接触位置再现定位子系统，根据预处理的事故现场基本参数、碰撞中心点地 标位置、碰撞作用前瞬间车辆6自由度运动参量及车辆行驶车速，预瞄锁定动画再现过程 中连环碰撞中心点在地面坐标系中的位置，设定及适时调节连环碰撞接触前首碰撞车辆的 三维再现运动起始时刻和速率，确保在再现运动场景中连环碰撞关联车辆能够以符合碰撞 印迹的姿态在预定碰撞中心点处交集；连环碰撞轨迹二维重构子系统，用以实现车辆连环碰撞二维重构效果； 连环碰撞过程三维再现子系统，用以实现由始及终顺序计算车辆在事故过程各个环节 和各个时段的瞬时姿；连环碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统，用以输出车辆连环碰撞事故特征计算数 据表和事故发生过程简述文本，并实现事故案例数据存储；车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统、车辆连环碰撞中心点地标位置检 测子系统、连环碰撞车辆运动量计算子系统、车辆初次碰撞车速计算子系统及连环碰撞接 触位置再现定位子系统依次相连，连环碰撞接触位置再现定位子系统分别与连环碰撞轨迹 二维重构子系统和连环碰撞过程三维再现子系统相连，同时连环碰撞轨迹二维重构子系统 和连环碰撞过程三维再现子系统再与连环碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统和车辆 连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统相连。
本发明的其他技术特点为所述的车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子 系统包括事故现场勘察数据输入与预处理功能模块和元数据管理功能模块。
所述的车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统包括轨迹预瞄迭代计算模块和 痕迹检验重构模块；所述的轨迹预瞄迭代计算模块根据预处理的事故现场基础数据，计算 得到碰撞后各事故车辆自由运动过程中各瞬时姿态和各碰撞中心点的映射轨迹；所述的痕 迹检验重构模块，根据车辆在碰撞运动过程中各瞬时运动姿态和各碰撞中心点的最优映射 轨迹，计算检测并最终确定出各碰撞中心地标真值及该瞬间车辆姿态真值。
所述的连环碰撞车辆运动量计算子系统包括碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描 述模块、轨迹拟合计算模块和车辆连环碰撞接触瞬间计算模块。
所述的车辆初碰撞接触瞬间及行驶车速计算子系统包括接续轨迹点拟合计算模 块、最初两车碰撞接触过程动力学计算模块及车辆连环碰撞事故逆向梯次组合计算模块； 所述的接续轨迹点拟合计算模块，用于求得最初两车碰撞作用后瞬间事故车辆的6自由度7线速度和角速度；所述的最初两车碰撞接触过程动力学计算模块，用于计算最初两车碰撞 作用前瞬间关联事故车辆的6自由度线速度和角速度；所述的车辆连环碰撞事故逆向梯次 组合计算模块用于计算车辆在事故发生前的正常行驶车速值。
所述的连环碰撞接触位置再现定位子系统包括连环碰撞中心地标位置锁定计算 模块和首碰撞车辆运动再现时刻与速率设定模块；所述的连环碰撞中心地标位置锁定计算 模块用于精确定位连环碰撞事故轨迹二维重构及三维再现过程中的碰撞中心点位置；所述 的首碰撞车辆运动再现时刻与速率设定模块，用于设定连环碰撞事故轨迹二维重构及三维 再现过程中车辆运动速率及汽车行驶方向。
所述的车辆连环碰撞轨迹二维重构子系统包括基于⑶C图形规则的连环碰撞事 故诸元二维图形库模块和轨迹定位与图形驱动模块；所述的基于⑶C图形规则的连环碰撞 事故诸元二维图形库模块，根据归一化校核处置的事故现场基础数据，调用二维图形库中 车辆、道路结构等CDC图形规则的事故储元；所述的轨迹定位与图形驱动模块，利用二维图 形对连环碰撞事故轨迹状态进行二维重构。
所述的连环碰撞过程三维再现子系统包括基于OpenGL图形技术的事故诸元底层 三维透视图形建模模块和动画驱动及印迹显示模块；所述的基于OpenGL图形技术的车辆 连环碰撞事故诸元底层3维透视图形建模模块，采用OpenGL三维图形开发技术来实现事故 车辆、道路结构三维透视图形的底层建模；所述的动画驱动及印迹显示模块，用于取得动画 连续表现车辆连环碰撞事故全景全过程状态的三维再现效果。
所述的连环碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统包括连环碰撞事故特征计算 数据表输出模块、事故发生过程简述输出模块和事故案例数据存储模块；所述的连环碰撞 事故特征计算数据表输出模块采用事故现场勘察数据输入模块的基本录入数据；所述的事 故发生过程简述输出模块输出连环碰撞事故发生的时间、天气、场地、事故车辆行驶状态、 计算行驶车速以及事故过程的文字描述和二维轨迹描述；所述的事故案例数据存储模块采 用Access数据库，利用VC++6. 0开发平台建立了连环碰撞事故案例数据仓库存储模拟计 算生成的连环碰撞事故案例数据。
本发明的研究成果将改变传统的低效、落后的道路交通事故分析处理方式和手 段、具有高效、形象化、真实感和透明度高等特性，将有效提高交通事故鉴定与处理的技术 含量，使其分析鉴定结果容易受到交通管理部门、事故鉴定单位、事故当事人的高度认同， 起到分清责任、避免激化矛盾、减少社会不稳定因素、增进社会生活的和谐运行等重要作 用，促进我国道路交通事故的鉴定更具科学性、准确性和权威性。本发明可被道路交通事故 鉴定处理部门、科研院所、汽车企业、保险公司以及国外同行所采用，具有明显的行业共性 和社会公益性。
通常情况下，实际道路碰撞事故现场调查而得的碰撞车速数据都不准确，不宜用 来验证解析计算模型的正确性。本发明开创性地提出了解析计算与模拟再现车辆连环碰 撞道路交通事故的整体方案，构建了车辆连环碰撞交通事故分析计算与模拟再现系统。本 发明在一组可精确控制条件下的实车碰撞实验数据和试验结果对模拟再现系统进行了比 对验证。在给定的相应计算条件下，主计算模型的解析计算碰撞车速的平均相对误差值为 5. 21%，最大相对误差为11.5%。碰撞后车辆运动轨迹及停止位置的模拟再现结果与试验结 果基本吻合。8
图1为本发明的系统流程框图。
图2为本发明的车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统逻辑流程图； 图3为本发明的车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统逻辑流程图；图4为连环碰撞车辆运动量计算子系统逻辑流程图；图5为本发明的车辆初碰撞接触瞬间及行驶车速计算子系统逻辑流程图；图6为本发明的连环碰撞接触位置再现定位子系统逻辑流程图；图7为本发明的连环碰撞轨迹二维重构子系统逻辑流程图；图8为本发明的连环碰撞过程三维再现子系统逻辑流程图；图9为本发明的连环碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统逻辑流程图；图10为本发明的车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统逻辑流程框图。
图11为本发明的连环碰撞接触位置再现定位子系统逻辑流程框图。
图12为本发明的实施例事故基本信息数据输入对话窗口 ； 图13为实施例事故车辆的主要结构参数设置对话窗口 ；图14为实施例事故现场道路结构设置对话窗口 ；图15为实施例事故车辆(甲车与乙车)在地面坐标系中车辆碰撞位置点和最后停止点， 以及车身上的碰撞中心位置数据输入对话框；图16为实施例事故车辆(乙车与丙车)在地面坐标系中车辆碰撞位置点和最后停止点， 以及车身上的碰撞中心位置数据输入对话框；图17为实施例事故车辆在碰撞前的运动痕迹点设置对话窗口 ； 图18为实施例汽车车轮状态设置对话窗口 ； 图19为实施例事故三维过程再现； 图20为实施例事故二维轨迹重构； 图21为实施例车速计算数据表； 图22为实施例事故过程描述。
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，给出了具体的操作过程和详细的实施方案，但本发明的保护范围不限于下 述的实施例。
如图1所示，本发明包括八个子系统(1)车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与 存储子系统、(2)车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统、(3)连环碰撞车辆运动量计算 子系统、(4)车辆初碰撞接触瞬间及行驶车速计算子系统、(5)连环碰撞接触位置再现定位 子系统、(6)连环碰撞轨迹二维重构子系统、(7)连环碰撞过程三维再现子系统、(8)连环碰 撞事故模拟计算结果输出描述子系统。利用本发明的人机交互界面，可以实现连环碰撞道 路交通事故现场勘察数据读入与存储、事故状况分析计算、事故二维轨迹描绘、三维过程再 现、事故案例存档、事故主要计算数据表输出以及事故发生过程简述输出等功能。
本系统各个主要功能模块的实现设计方案(1)参加图2，车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，根据预处理的事故 现场基本数据，实现事故现场基本数据路录入、参数校对、数据装载、轨迹特征点预处理及 显示与存储功能。本子系统包括两个功能模块事故现场勘察数据输入与预处理功能模块 和元数据管理功能模块。
a)事故现场勘察数据输入与预处理功能模块针对来自交警对连环碰撞交通事故 现场勘验获得的事故车辆主要结构参数、首碰撞位置、最终停车位置、车体上碰撞痕迹位置 与变形量、地面制动印迹等事故现场基本数据，快速完成事故现场基本数据的录入、参数校 对、数据装载及轨迹特征点预处理等，为后续的事故模拟计算、事故二维轨迹描述以及三维 过程再现提供数据支持。
b)元数据管理功能模块，用于存储预处理后的事故现场基本数据。本模块采用 Access数据库技术，利用VC++6.0开发平台建立了事故现场勘察数据存储仓库。事故现场 勘察数据存储仓库的作用是将通过对话窗口录入并经过归一化和预处理后的事故现场数 据存入基础数据库。
(2)参见图3、图11，车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统，根据预处理的事 故现场基础数据，确定事故车辆碰撞瞬间接触中心点在地面坐标系中的位置。本子系统包 括二个模块轨迹预瞄迭代计算模块和痕迹检验重构模块。本子系统的作用是通过一系列 迭代检测计算，确定出车辆连环碰撞时其碰撞中心点的地标位置。子系统实现设计方案和 具体操作过程如下①读入从碰撞现场勘测得到并经过归一化校核处置的碰撞位置和最终停止位置、车 体上碰撞痕迹位置与变形量、地面制动印迹等基础数据；②应用常规车辆空间动力学模型及本系统开发的最优化拟合逼近算法，计算得到碰 撞后各事故车辆自由运动过程中各瞬时姿态和各碰撞中心点的映射轨迹；③以保持综合变形能量不变为原则，对于连环碰撞的车身复杂大变形区域进行网格 区分和归一化，进而将车身连环碰撞变形区域归整为具有相同综合变形能量的当量变形区 与变形中心点；④在求得车辆在碰撞运动过程中各瞬时运动姿态和各碰撞中心点的最优映射轨迹基 础上，以车身连环碰撞部位、车身碰撞变形区域为检验目标，重构连环碰撞车辆映射轨迹并 寻求连环碰撞车辆车身碰撞印迹交集点；⑤计算检测并最终确定出各连环碰撞中心地标真值及该瞬间车辆姿态真值。
上述技术过程具体通过以下两个模块予以实现a)轨迹预瞄迭代计算模块，根据预处理的事故现场基础数据，计算得到碰撞后各事故 车辆自由运动过程中各瞬时姿态和各碰撞中心点的映射轨迹。本模块是以从碰撞现场勘测 得到并经过前述归一化校核处置的最初两车碰撞位置和各车最终停止位置、车体上碰撞痕 迹位置与变形形状及变形量、地面制动印迹等基础数据为预描目标，应用车辆11自由度运 动力学计算模型及最优化拟合逼近算法，计算得到碰撞后各事故车辆自由运动过程中各瞬 时姿态和各碰撞中心点的映射轨迹。
车辆11自由度运动力学计算模型用于计算碰撞车辆车体在急速横摆旋转运动过 程中各瞬间的运动姿态。具体计算方法采用车辆车身六自由度(在空间坐标系中，在x、Y、 Z方向所受的力以及绕X轴旋转的侧倾运动，绕Y轴旋转地俯仰运动以及绕Z轴旋转地横摆运动)、四个车轮所受的垂直载荷及前轮平均转向角这11自由度的汽车动力学解析计算方 程，求解车辆各瞬间的运动姿态。(具体公式参见——魏朗等.车对车碰撞事故再现计算机 模拟系统的研究.中国公路学报.1996:9(4).)最优化拟合逼近算法是根据碰撞作用后车辆动力学计算模型和车轮-地面力学模型， 从碰撞现场勘测得到的车身碰撞位置开始，用差分数字计算方法求得对应的计算停止位 置，并按照计算步长记录车身碰撞中心点在坐标系中的位置，求得碰撞中心点的映射轨迹。 在计算运动量为0时，利用车辆运动状态的迭代-收敛判断模型对计算停止位置值和碰撞 现场实际勘测得到的停止位置进行比较，检验其逼近程度是否达到预先设定的允许误差要 求。如果误差还大，则应用优化方法中的黄金分割原理迭代一组新的碰撞后瞬间运动量值 后重复上述计算，直至在设定的允许误差范围内计算停止位置值收敛于实测停止位置值为 止。当车辆停止位置在允许误差范围内时，根据所记录的车身碰撞中心点坐标位置可以得 到碰撞中心点的映射轨迹。
迭代一收敛判断模型
权利要求
1.一种车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于所述的计算机系 统至少包括车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统，用于根据预处理的事故现场基本 数据，实现事故现场基本数据路录入、参数校对、数据装载、轨迹特征点预处理及显示与存 储；车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统，用于根据预处理的事故现场基本数据，确 定事故车辆碰撞瞬间接触中心点在地面坐标系中的位置；连环碰撞车辆运动量计算子系统，用于根据预处理的事故现场基本数据和连环碰撞中 心点地标位置，计算得到连环碰撞作用后瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值；车辆初次碰撞车速计算子系统，用以根据预处理的事故现场基本数据、碰撞中心点地 标位置和碰撞作用前瞬间车辆6自由度运动参量，计算得到事故车辆在碰撞发生前正常行 驶时的行车速度；连环碰撞接触位置再现定位子系统，根据预处理的事故现场基本参数、碰撞中心点地 标位置、碰撞作用前瞬间车辆6自由度运动参量及车辆行驶车速，预瞄锁定动画再现过程 中连环碰撞中心点在地面坐标系中的位置，设定及适时调节连环碰撞接触前首碰撞车辆的 三维再现运动起始时刻和速率，确保在再现运动场景中连环碰撞关联车辆能够以符合碰撞 印迹的姿态在预定碰撞中心点处交集；连环碰撞轨迹二维重构子系统，用以实现车辆连环碰撞二维重构效果； 连环碰撞过程三维再现子系统，用以实现由始及终顺序计算车辆在事故过程各个环节 和各个时段的瞬时姿态；连环碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统，用以输出车辆连环碰撞事故特征计算数 据表和事故发生过程简述文本，并实现事故案例数据存储；车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统、车辆连环碰撞中心点地标位置检 测子系统、连环碰撞车辆运动量计算子系统、车辆初次碰撞车速计算子系统及连环碰撞接 触位置再现定位子系统依次相连，连环碰撞接触位置再现定位子系统分别与连环碰撞轨迹 二维重构子系统和连环碰撞过程三维再现子系统相连，同时连环碰撞轨迹二维重构子系统 和连环碰撞过程三维再现子系统再与连环碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统和车辆 连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统相连。
2.如权利要求1所述的车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于 所述的车辆连环碰撞事故现场基本数据录入与存储子系统包括事故现场勘察数据输入与 预处理功能模块和元数据管理功能模块，其中事故现场勘察数据输入与预处理功能模块针 对来自连环碰撞交通事故现场勘验获得的事故车辆主要结构参数、首碰撞位置、最终停车 位置、车体上碰撞痕迹位置与变形量、地面制动印迹的事故现场基本数据，快速完成事故现 场基本数据的录入、参数校对、数据装载及轨迹特征点预处理操作；元数据管理功能模块采 用Access数据库技术，利用VC++6. 0开发平台建立的事故现场勘察数据存储仓库，存储预 处理后的事故现场基本数据信息。
3.如权利要求1所述的车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于 所述的车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统包括轨迹预瞄迭代计算模块和痕迹检验 重构模块；所述的轨迹预瞄迭代计算模块根据预处理的事故现场基础数据，计算得到碰撞后各事故车辆自由运动过程中各瞬时姿态和各碰撞中心点的映射轨迹，该模块以从碰撞现 场勘测得到并经过归一化校核处置的最初两车碰撞位置和各车最终停止位置、车体上碰撞 痕迹位置与变形形状及变形量、地面制动印迹等基础数据为预描目标，应用车辆11自由度 运动力学计算模型及最优化拟合逼近算法，计算得到碰撞后各事故车辆自由运动过程中各 瞬时姿态和各碰撞中心点的映射轨迹；所述的痕迹检验重构模块，根据车辆在碰撞运动过 程中各瞬时运动姿态和各碰撞中心点的最优映射轨迹，计算检测并最终确定出各碰撞中心 地标真值及该瞬间车辆姿态真值，该模块是在求得车辆在碰撞运动过程中各瞬时运动姿态 和各碰撞中心点的最优映射轨迹基础上，以车身连环碰撞部位、车身碰撞变形区域为检验 目标，采用区域变形网格划分计算模型，重构连环碰撞车辆映射轨迹并寻求连环碰撞车辆 车身碰撞印迹交集点，计算检测并最终确定出各碰撞中心地标真值及该瞬间车辆姿态真 值。
4.如权利要求1所述的车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于 所述的连环碰撞车辆运动量计算子系统包括碰撞作用后车辆大侧偏运动力学描述模块、轨 迹拟合计算模块和车辆连环碰撞接触瞬间计算模块；所述的碰撞作用后车辆大侧偏运动力 学描述模块采用三维四轮车辆动力学模型，根据碰撞车辆由碰撞后失控状态到最终停止状 态顺序，计算相关车辆在连环碰撞后的失控运动中各瞬间的运动姿态、位置及力学状态；所 述的轨迹拟合计算模块根据各连环碰撞中心位置和车辆最终停止位置求得连环碰撞作用 后瞬间关联车辆的质心速度和横摆角速度等运动量；所述的车辆连环碰撞接触瞬间计算模 块根据碰撞后的侧偏运动程度采用动量和动量矩守恒原理及碰撞动坐标映射变换算法的 碰撞接触瞬间计算模式，或采用基于有限元网格原理及局域当量变形特性的塑性力学描述 模型的碰撞作用计算模式求得连环碰撞作用前瞬间关联事故车辆的6自由度速度和角速 度。
5.如权利要求1所述的车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于 所述的车辆初碰撞接触瞬间及行驶车速计算子系统包括接续轨迹点拟合计算模块、最初两 车碰撞接触过程动力学计算模块及车辆连环碰撞事故逆向梯次组合计算模块；所述的接续 轨迹点拟合计算模块，根据预处理的事故现场基本数据、车辆连环碰撞中心点地面坐标位 置值及连环碰撞前瞬间的运动参量值，求得最初两车碰撞作用后瞬间事故车辆的6自由度 线速度和角速度；所述的最初两车碰撞接触过程动力学计算模块，根据最初两车碰撞作用 后瞬间的6自由度运动参量，计算得到最初两车碰撞作用前瞬间关联事故车辆的6自由度 线速度和角速度；所述的车辆连环碰撞事故逆向梯次组合计算模块用于计算车辆在事故发 生前的正常行驶车速值，具体地该模块以计算得到的连环碰撞作用后瞬间车辆的6自由度 线速度与角速度值、连环碰撞作用前瞬间车辆的6自由度线速度与角速度值、最初两车碰 撞作用后瞬间的6自由度运动参量、最初两车碰撞作用前瞬间关联事故车辆的6自由度线 速度和角速度以及车辆最终停止位置为计算目标，以根据事故现场地面痕迹状况确定的车 辆碰撞前制动距离值或车辆失控侧滑距离值、事故车辆与固定物发生碰撞前的失控状态与 形式、两车碰撞前的行驶路线为计算条件，使用三维四轮车辆动力学模型，采用黄金分割原 理自动变更迭代步长，进行逆向梯次组合计算，求得车辆在事故发生前的正常行驶车速值； 初次计算终止后，利用车辆运动状态迭代-收敛判断模型对两车最终停止位置和两车碰撞 作用瞬间运动参量，和碰撞现场实际勘测得到的两车停止位置、计算得到的两车碰撞作用瞬间运动参量进行比较，检验其逼近程度是否达到允许误差要求；如果误差大于误差要求， 则应用优化方法中的黄金分割原理迭代一组新的两车正常行驶车速值，重复上述计算，直 至在设定的允许误差范围内计算终止值收敛于实测停止位置值和计算得到的车辆碰撞作 用瞬间运动参量为止。
6.如权利要求1所述的车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于 所述的连环碰撞接触位置再现定位子系统包括连环碰撞中心地标位置锁定计算模块和首 碰撞车辆运动再现时刻与速率设定模块；所述的连环碰撞中心地标位置锁定计算模块根据 车辆连环碰撞中心点地标位置检测子系统计算得到的事故车辆碰撞瞬间接触中心点在地 面坐标位置，精确定位连环碰撞事故轨迹二维重构及三维再现过程中的碰撞中心点位置； 所述的首碰撞车辆运动再现时刻与速率设定模块，根据车辆初碰撞接触瞬间及行驶车速计 算子系统计算得到的事故车辆在碰撞发生前正常行驶时的行车速度，以及汽车行驶轨迹， 设定连环碰撞事故轨迹二维重构及三维再现过程中车辆运动速率及汽车行驶方向。
7.如权利要求1所述的车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于 所述的车辆连环碰撞轨迹二维重构子系统包括基于CDC图形规则的连环碰撞事故诸元二 维图形库模块和轨迹定位与图形驱动模块；所述的基于⑶C图形规则的连环碰撞事故诸元 二维图形库模块，根据归一化校核处置的事故现场基础数据，调用二维图形库中车辆、道路 结构等CDC图形规则的事故储元；所述的轨迹定位与图形驱动模块，利用二维图形对连环 碰撞事故轨迹状态进行二维重构，该模块自动读入来自事故现场的初始行驶路线及碰撞位 置等事故现场勘察数据，计算得到的碰撞中心点地标位置、碰撞作用前瞬间车辆6自由度 运动参量及车辆行驶车速，应用车辆动力学模型，由始及终顺序计算车辆在各个环节和各 个时段的瞬时姿态与瞬时运动量，在取足够小的计算步长的前提下在计算机屏幕上适时显 示事故车辆在给定时间计算步长上的各瞬时形态和特征点从而取得动画连续表现车辆连 环碰撞事故轨迹状态的二维重构效果。
8.如权利要求1所述的车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于 所述的连环碰撞过程三维再现子系统包括基于OpenGL图形技术的事故诸元底层三维透 视图形建模模块和动画驱动及印迹显示模块；所述的基于OpenGL图形技术的车辆连环碰 撞事故诸元底层3维透视图形建模模块，根据归一化校核处置的事故现场基础数据，采用 OpenGL三维图形开发技术来实现事故车辆、道路结构三维透视图形的底层建模；所述的动 画驱动及印迹显示模块，自动读入来自事故现场的初始行驶路线及碰撞位置等事故现场勘 察数据，计算得到的碰撞中心点地标位置、碰撞作用前瞬间车辆6自由度运动参量及车辆 行驶车速，在三维透视图形的底层建模的基础上，实现利用碰撞作用后车辆大侧偏运动力 学描述模块等由始及终顺序计算车辆在事故过程各个环节和各个时段的瞬时姿态与瞬时 运动量，并同时在屏幕上现场场景空间坐标系中实时显示车辆在给定时间步长上的各瞬时 形态和车轮地面印迹，取得动画连续表现车辆连环碰撞事故全景全过程状态的三维再现效果。
9.如权利要求1所述的车辆连环碰撞事故分析与模拟再现计算机系统，其特征在于 所述的连环碰撞事故模拟计算结果输出描述子系统包括连环碰撞事故特征计算数据表输 出模块、事故发生过程简述输出模块和事故案例数据存储模块；所述的连环碰撞事故特征 计算数据表输出模块采用事故现场勘察数据输入模块的基本录入数据，经过前述的归一化预处理和模拟计算后，输出事故发生的时间、地点、天气、道路结构、路面状况、首碰撞点、车 身碰撞印迹、碰撞前轨迹点、方位角、车身上碰撞位置、碰前制动距离、行驶车速、碰撞速度 等能概括标线连环碰撞事故特征的主要数据；所述的事故发生过程简述输出模块将根据前 述的数据采集及模拟计算与再现结果，输出连环碰撞事故发生的时间、天气、场地、事故车 辆行驶状态、计算行驶车速以及事故过程的文字描述和二维轨迹描述；所述的事故案例数 据存储模块采用Access数据库，利用VC++6. 0开发平台建立了连环碰撞事故案例数据仓 库存储模拟计算生成的连环碰撞事故案例数据。
全文摘要
本发明的提供一种用于公安交通管理部门道路交通事故鉴定的连环碰撞事故分析与模拟再现系统，本系统能够利用碰撞事故现场勘察得到的基本数据，计算车辆连环碰撞事故中各事故车辆的行驶车速和碰撞车速，并实现连环碰撞事故的车辆二维轨迹描述、三维过程再现、连环碰撞事故主要计算数据表输出以及事故发生过程简述文本输出。本发明将有效提高交通事故鉴定与处理的技术含量，使其分析鉴定结果容易受到交通管理部门、事故鉴定单位、事故当事人的高度认同，促进我国道路交通事故的鉴定科学性、准确性和权威性发展。
文档编号G06T19/00GK102044090SQ201010614878
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者余强, 袁望方, 赵晨, 陈涛, 魏朗 申请人:长安大学