本文關(guān)鍵詞：基于移動(dòng)窗比功率算法的主動(dòng)安全頭枕控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：汽車追尾碰撞的發(fā)生率不僅很高而且致殘率高達(dá)53.5%,碰撞造成的頸部揮鞭損傷在使患者承受巨大痛苦的同時(shí),也給社會(huì)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了增強(qiáng)汽車在追尾碰撞中對(duì)乘員的保護(hù)效果,2015版C-NCAP相比于2012版C-NCAP對(duì)鞭打試驗(yàn)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)要求更為嚴(yán)格。然而既能保障安全性又能兼顧側(cè)面視野的主動(dòng)安全頭枕多集中在中高檔汽車上,普通汽車由于價(jià)格因素目前難以推廣,為了讓主動(dòng)安全頭枕能夠在普通汽車上得以推廣,本文設(shè)計(jì)開發(fā)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、成本低廉、可重復(fù)使用的碰撞響應(yīng)式主動(dòng)安全頭枕。本文頭枕機(jī)械系統(tǒng)采用電磁鐵鎖止和觸發(fā),彈簧驅(qū)動(dòng)的工作方式,頭枕使用輕觸開關(guān)來(lái)檢測(cè)乘員頭部是否倚靠在頭枕上,當(dāng)乘員頭部倚靠在頭枕上時(shí),輕觸開關(guān)閉合,控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)與輕觸開關(guān)相連的I/O接口電位為低電平,從而確認(rèn)乘員頭部已經(jīng)得到頭枕的有效支撐,這樣即使在發(fā)生追尾碰撞的情況下,頭枕也不會(huì)彈開。通過(guò)對(duì)比現(xiàn)有的基于加速度檢測(cè)碰撞事故的算法,提出了移動(dòng)窗比功率算法,并對(duì)算法進(jìn)行了驗(yàn)證,同時(shí)確定了算法的窗寬和閾值,使得頭枕控制算法兼具反應(yīng)快速與抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。為驗(yàn)證頭枕彈出位移對(duì)乘員頸部保護(hù)效果,使用Taurus車型里駕駛員處座椅以及Bio RIDⅡ假人模型來(lái)模擬C-NCAP鞭打試驗(yàn),假人坐姿以及頭枕位置設(shè)置為國(guó)際揮鞭傷防護(hù)組認(rèn)定的合格線位置,在這一位置上進(jìn)行頭枕展開和未展開仿真分析,結(jié)果表明,頭枕彈出假人NIC值減少了55.79%,按照2015版C-NCAP鞭打試驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),頭枕展開相比未展開得分增加了112.59%。頭枕控制系統(tǒng)硬件以16位的Freescale MC9S12G48芯片為核心搭建,所有元器件均為車規(guī)級(jí)。針對(duì)該硬件系統(tǒng)以及移動(dòng)窗比功率算法設(shè)計(jì)了頭枕控制系統(tǒng)一整套模塊化的C語(yǔ)言軟件程序代碼。為驗(yàn)證頭枕機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的有效性,本文開展了頭枕機(jī)械系統(tǒng)展開響應(yīng)試驗(yàn)、沖擊力測(cè)試試驗(yàn)、頭枕防誤觸發(fā)試驗(yàn)、頭枕控制準(zhǔn)確性試驗(yàn)以及臺(tái)車碰撞試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明頭枕機(jī)械系統(tǒng)可在24ms內(nèi)向前展開41mm,向上展開44mm,頭枕最大沖擊力為100.36N,頭枕可有效防止誤觸發(fā),頭枕控制系統(tǒng)控制誤差在1ms以內(nèi),在15.65km/h的臺(tái)車模擬追尾碰撞試驗(yàn)中,頭枕控制系統(tǒng)可在15ms內(nèi)發(fā)出觸發(fā)信號(hào),整個(gè)頭枕系統(tǒng)從碰撞開始時(shí)刻,到完全展開,用時(shí)49ms。
【關(guān)鍵詞】：鞭打試驗(yàn) 主動(dòng)安全頭枕 防誤觸發(fā) 移動(dòng)窗比功率算法 試驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 主動(dòng)安全頭枕研究背景和意義10-12
• 1.2 主動(dòng)安全頭枕國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 頸部損傷癥狀和頸部損傷評(píng)價(jià)準(zhǔn)則17-20
• 1.3.1 追尾碰撞頸部運(yùn)動(dòng)過(guò)程17-18
• 1.3.2 頸部損傷的臨床癥狀18-19
• 1.3.3 頸部損傷評(píng)價(jià)準(zhǔn)則19-20
• 1.4 汽車座椅頭枕相關(guān)法規(guī)20-22
• 1.4.1 座椅相關(guān)法規(guī)20
• 1.4.2 頭枕相關(guān)法規(guī)20-21
• 1.4.3 鞭打試驗(yàn)規(guī)程21-22
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 頭枕機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和移動(dòng)窗比功率算法研究24-36
• 2.1 C-NCAP鞭打試驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)24-25
• 2.2 頭枕機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-31
• 2.2.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)25-26
• 2.2.2 彈出位移設(shè)計(jì)26-28
• 2.2.3 防誤觸發(fā)設(shè)計(jì)28-31
• 2.3 移動(dòng)窗比功率算法研究31-35
• 2.3.1 追尾碰撞加速度信號(hào)特征研究31-32
• 2.3.2 移動(dòng)窗比功率算法的提出32-33
• 2.3.3 移動(dòng)窗比功率算法的驗(yàn)證33-34
• 2.3.4 移動(dòng)窗比功率算法窗寬及閾值的確定34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 主動(dòng)安全頭枕控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)36-46
• 3.1 MC9S12G48的硬件最小系統(tǒng)電路36-39
• 3.1.1 電源電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.1.2 復(fù)位電路38
• 3.1.3 晶振電路38
• 3.1.4 BDM接口電路38-39
• 3.2 加速度傳感器電路39-40
• 3.3 電流驅(qū)動(dòng)電路40-41
• 3.4 CAN通訊電路41-42
• 3.5 主動(dòng)安全頭枕硬件系統(tǒng)PCB板設(shè)計(jì)42-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 頭枕控制系統(tǒng)軟件程序開發(fā)46-54
• 4.1 軟件系統(tǒng)總體介紹46-47
• 4.2 軟件系統(tǒng)各主要模塊介紹47-53
• 4.2.1 鎖相環(huán)升頻函數(shù)47-48
• 4.2.2 主函數(shù)48
• 4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換函數(shù)48-49
• 4.2.4 輸出比較定時(shí)函數(shù)49-51
• 4.2.5 移動(dòng)窗比功率計(jì)算函數(shù)51
• 4.2.6 閾值判斷和防誤觸發(fā)函數(shù)51-52
• 4.2.7 軟件系統(tǒng)時(shí)間控制精確性檢測(cè)52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第5章 主動(dòng)安全頭枕試驗(yàn)研究54-61
• 5.1 引言54
• 5.2 頭枕機(jī)械系統(tǒng)展開響應(yīng)試驗(yàn)54
• 5.3 沖擊力測(cè)試試驗(yàn)54-55
• 5.4 頭枕防誤觸發(fā)試驗(yàn)55-56
• 5.5 頭枕控制準(zhǔn)確性試驗(yàn)56-58
• 5.6 頭枕臺(tái)車試驗(yàn)58-60
• 5.7 本章小結(jié)60-61
• 總結(jié)和展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67

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