【摘要】：為減小追尾碰撞中乘員損傷,開發(fā)了一款基于加速度信號控制的主動式頭枕。針對其控制系統(tǒng),提出了移動窗比功率算法。通過與移動窗積分算法和比功率算法進行運算數據對比,分析了其抗干擾性和觸發(fā)及時性,并開展了頭枕臺架試驗和后碰撞臺車試驗。結果表明,該算法抗干擾性更強,觸發(fā)更及時,其觸發(fā)時刻誤差在1ms以內,能有效避免誤觸發(fā);頭枕可在碰撞發(fā)生后52ms內完全展開,控制系統(tǒng)可在15ms內發(fā)出觸發(fā)信號。
【圖文】：

提出一種移動窗比功率算法，，并對其抗干擾性、觸發(fā)及時性進行了相關驗證和比較。１頭枕機械結構設計主動式頭枕由固定件、彈出件、彈簧驅動機構、連桿機構、鎖扣機構、電磁鐵等組成，詳細結構如圖１所示。固定件安裝在汽車椅背上，在車輛正常行駛時，頭枕處于閉合狀態(tài)；當頭枕檢測到追尾碰撞，而且碰撞強度達到控制系統(tǒng)觸發(fā)閾值時，電磁鐵則解除鎖扣機構對頭枕的鎖止，頭枕彈出件在彈簧驅動機構作用下，迅速展開，向上及向前移動，主動靠近乘員頭部，以達到防止或者減輕乘（ａ）頭枕閉合圖（ｂ）頭枕展開圖圖１頭枕結構圖Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｅａｄｒｅｓｔｒａｉｎｔ員頸部揮鞭損傷的效果�；谙鄬ζ骄行灶^部距離的幾何測量，頭枕的保護效果可分為優(yōu)秀、滿意、合格、較差四個等級［１３］，如圖２所示。圖２頭枕評價圖［１３］Ｆｉｇ．２Ｈｅａｄｒｅｓｔｒａｉｎｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓ［１３］本頭枕設計的彈開距離為向前向上運動４０ｍｍ。若頭枕初始位置是在可接受最低限度范圍內，即間距小于１１０ｍｍ，高度大于１００ｍｍ，頭枕彈出后，則可歸于優(yōu)秀這一范疇。２移動窗比功率控制算法研究主動式頭枕要達到良好的保護效果，不僅需要合理的結構設計，而且需要能夠準確控制觸發(fā)的控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中，控制算法是核心要素，能否準確識別追尾碰撞并及時觸發(fā)頭枕使其彈開，是衡量其算法優(yōu)劣的關鍵。２．１追尾碰撞加速度信號特征分析關于控制算法，本研究是基于追尾碰撞響應提出的。模擬追尾碰撞的Ｃ－ＮＣＡＰ鞭打試驗加速度曲線如圖３所示［１４］，歐洲Ｅｕｒｏ－ＮＣＡＰ的中強度波型以及美國ＩＩＨ

在車輛正常行駛時，頭枕處于閉合狀態(tài)；當頭枕檢測到追尾碰撞，而且碰撞強度達到控制系統(tǒng)觸發(fā)閾值時，電磁鐵則解除鎖扣機構對頭枕的鎖止，頭枕彈出件在彈簧驅動機構作用下，迅速展開，向上及向前移動，主動靠近乘員頭部，以達到防止或者減輕乘（ａ）頭枕閉合圖（ｂ）頭枕展開圖圖１頭枕結構圖Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｅａｄｒｅｓｔｒａｉｎｔ員頸部揮鞭損傷的效果�；谙鄬ζ骄行灶^部距離的幾何測量，頭枕的保護效果可分為優(yōu)秀、滿意、合格、較差四個等級［１３］，如圖２所示。圖２頭枕評價圖［１３］Ｆｉｇ．２Ｈｅａｄｒｅｓｔｒａｉｎｔｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓ［１３］本頭枕設計的彈開距離為向前向上運動４０ｍｍ。若頭枕初始位置是在可接受最低限度范圍內，即間距小于１１０ｍｍ，高度大于１００ｍｍ，頭枕彈出后，則可歸于優(yōu)秀這一范疇。２移動窗比功率控制算法研究主動式頭枕要達到良好的保護效果，不僅需要合理的結構設計，而且需要能夠準確控制觸發(fā)的控制系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)中，控制算法是核心要素，能否準確識別追尾碰撞并及時觸發(fā)頭枕使其彈開，是衡量其算法優(yōu)劣的關鍵。２．１追尾碰撞加速度信號特征分析關于控制算法，本研究是基于追尾碰撞響應提出的。模擬追尾碰撞的Ｃ－ＮＣＡＰ鞭打試驗加速度曲線如圖３所示［１４］，歐洲Ｅｕｒｏ－ＮＣＡＰ的中強度波型以及美國ＩＩＨＳ的鞭打試驗波形也均采用該曲線［１５］。根據加速度曲線可知，在汽車追尾碰撞發(fā)生后３０ｍｓ內，其加速度值快速上升，峰值可以達到１０ｇ，這與汽車正常行駛的各種工況有明顯不同。由于正碰、側碰等其他碰撞事故類型

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