基于小重叠碰撞的自适应安全气囊控制方法及实现

摘要

安全气囊是碰撞事故中挽救乘员生命的重要辅助装置，当汽车发生正面碰撞时，与安全带配合使用可有效降低乘员的伤亡率。为了提高安全气囊在发生小重叠碰撞事故时对乘员的保护作用，使其更加适应复杂的现实碰撞，本文提出了一种新型自适应安全气囊控制方法，并通过台车试验验证了该控制系统的可靠性。
　　首先，分析了小重叠碰撞事故类型特征和传统安全气囊控制算法的优缺点，提出基于自适应模糊神经推理系统(Adaptive Network-based Fuzzy InferenceSystem, ANFIS)的二级模糊安全气囊碰撞类型识别算法策略。根据经过验证的碰撞仿真模型分析得到小重叠碰撞事故的三种特征参数:速度变化量、汽车主要受力方向和加速度长度比值。以此三种特征参数作为二级模糊气囊碰撞类型检测算法的模糊输入，并通过使用ANFIS训练合适的模糊隶属度函数和模糊规则来提高该算法的性能。针对开发的二级模糊算法，分别选择了速度长度比值和汽车主要受力方向单个特征参数作为算法的模糊输入变量，与本文提出的算法做对比，分析了以不同特征参数为输入变量的二级模糊算法在识别碰撞类型方面的优缺点，初步验证了本文提出的碰撞类型识别算法的实时性。
　　基于本文提出的碰撞类型识别算法、图像识别并融合体压分布检测乘员识别分类算法，设计了一款自适应安全气囊控制系统，当碰撞事故被识别为小重叠碰撞事故类型，并且超过安全气囊触发阈值后，在最佳时间同时展开前排乘员气囊和侧气帘，合理匹配安全气囊的形状，从而达到对不同体征乘员不同碰撞事故类型都起到最佳保护的目的。
　　最后，综合考虑本文提出的自适应安全气囊算法特征与本实验室现有设备，进行了台车验证试验。在验证试验过程中，安全气囊均能按照预期准确识别碰撞类型和起爆条件，给乘员提供最佳保护，验证了本文提出的自适应安全气囊算法的有效性和可靠性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外安全气囊研究现状及发展动态

1．2．1 国外安全气囊的发展研究现状

1．2．2 国内安全气囊的发展及研究现状

1．3 安全气囊的发展趋势

1．4 安全气囊在小重叠碰撞事故中的应用

1．5 论文研究的主要内容

第2章 小重叠碰撞特征参数研究

2．1 安全气囊结构与工作原理

2．1．1 安全气囊结构

2．1．2 安全气囊工作原理

2．1．3 自适应安全气囊工作原理

2．2 安全气囊控制算法对比分析

2．3 小重叠碰撞有限元模型的建立与验证

2．4 小重叠碰撞特征参数

2．4．1 速度变化量△v特征参数

2．4．2 加速度长度比值ALR特征参数

2．4．3 主要受力方向PDOF特征参数

2．5 本章小结

第3章 小重叠碰撞类型识别算法

3．1 自适应神经模糊推理系统ANFIS

3．1．1 模糊集合

3．1．2 神经网络

3．1．3 ANFIS结构与推理原理

3．1．4 ANFIS混合学习算法

3．2 基于ANFIS的两级模糊算法设计

3．2．1 ANFIS设计

3．2．2 ANFIS模型仿真与训练

3．3 仿真结果对比分析

3．4 本章小结

第4章 自适应安全气囊控制系统设计

4．1 自适应安全气囊控制系统结构

4．2 安全气囊ECU模块

4．2．1 ECU主控芯片

4．2．2 通讯单元和运行记录单元

4．2．3 点火控制单元

4．2．4 电源管理单元

4．2．5 自诊断报警单元

4．3 外接传感器模块

4．4 安全气囊参数调整执行机构

4．5 本章小结

第5章 自适应安全气囊控制系统的台车试验验证

5．1 台车碰撞试验准备

5．1．1 高速摄像系统

5．1．2 假人准备和安全气囊控制器的安装

5．2 自适应安全气囊算法台车碰撞试验

5．2．1 正面100％重叠碰撞试验

5．2．2 小重叠碰撞试验

5．3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果