CN117828310A - 基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车碰撞乘员损伤技术领域，公开了基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法、设备及介质，方法包括：根据已知碰撞波形得到已知碰撞波形的能量密度‑压溃曲线，以及目标速度下的能量密度‑压溃曲线；通过对已知碰撞波形进行缩放处理，得到目标速度下的碰撞波形；根据已知碰撞波形计算得到已知碰撞波形的传递函数矩阵；根据目标速度下的碰撞波形和传递函数矩阵计算得到在目标速度下的乘员的胸部加速度，用来表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤。通过已知碰撞波形预测目标速度下的碰撞波形，结合传递函数矩阵能够简单快速地得到同一车辆、同一碰撞形态在不同速度下乘员的胸部加速度，节省试验时间，降低试验成本。

Description

基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及汽车碰撞乘员损伤技术领域，尤其涉及基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法、设备及介质。

背景技术

交通事故中乘员胸部损伤有较高的致死率，而且通过大量的碰撞测试发现乘员胸部失分的占比很高，所以乘员胸部损伤情况值得关注。胸部加速度可以表征胸部损伤的强度，而且胸部加速度损伤受约束系统的影响较大，其可以用来评价乘员与车辆约束系统的匹配程度。约束系统匹配是车身开发阶段的一项重要工作，需要对同一车辆在不同速度下的约束系统进行测试，而且当车辆气囊、安全带等配件进行更换后，还需要再对约束系统进行一轮不同速度的测试。

为了测试不同速度下约束系统与乘员的耦合情况，需要得到不同速度下乘员的胸部加速度，如果不同速度下乘员的胸部加速度都通过实车碰撞试验来获得的话，无疑会花费大量的金钱以及时间成本。

因此，亟需基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，能够简单快速地得到不同速度下乘员的胸部加速度，节省试验时间，降低试验成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法、设备及介质，能够简单快速地得到不同速度下乘员的胸部加速度，节省试验时间，降低试验成本。

本发明提供了基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，包括如下步骤：

根据已知碰撞波形得到已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线，以及目标速度下的能量密度-压溃曲线；其中，碰撞波形即车辆的加速度-时间曲线，加速度为离散的数据点；

通过对已知碰撞波形进行缩放处理，得到目标速度下的碰撞波形；其中，缩放处理包括对加速度进行幅值缩放以及对时间进行时间缩放，目标速度下的碰撞波形与已知碰撞波形为同一车辆、同一碰撞形态在不同速度下的碰撞波形；

根据已知碰撞波形计算得到已知碰撞波形的传递函数矩阵；

根据目标速度下的碰撞波形和传递函数矩阵计算得到在目标速度下的乘员的胸部加速度，用目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤。

进一步的，根据已知碰撞波形得到已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线，以及目标速度下的能量密度-压溃曲线包括：

获取已知碰撞波形；

根据已知碰撞波形得到车辆的速度及位移；

根据车辆的速度及位移计算能量密度和压溃，得到已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线；

根据已知碰撞波形的速度与目标速度的大小关系，将已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线通过上下平移得到目标速度下的能量密度-压溃曲线。

进一步的，已知碰撞波形通过实车试验或历史数据获得，同时获得已知碰撞波形下假人的胸部加速度。

进一步的，通过对已知碰撞波形进行缩放处理，得到目标速度下的碰撞波形包括：

通过对已知碰撞波形进行幅值压缩，得到中间曲线；

通过对中间曲线进行时间压缩，得到目标速度下的碰撞波形的表达式；

定义加速度缩放系数和时间缩放系数，根据已知碰撞波形的加速度数据点、加速度缩放系数和时间缩放系数确定已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系；

将已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系代入目标速度下的碰撞波形的表达式，得到目标速度下的碰撞波形。

进一步的，加速度缩放系数和时间缩放系数的计算方法包括：

根据已知碰撞波形的加速度-时间曲线，可以得到已知碰撞波形的速度-时间曲线；

根据已知碰撞波形的速度-时间曲线，以及已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系得到目标速度下的碰撞波形的速度-时间曲线，进而得到已知碰撞波形的初始速度和目标速度下的碰撞波形的初始速度的对应关系；

根据速度与位移的关系可以得到已知碰撞波形的位移-时间曲线，进而得到已知碰撞波形的压溃-时间曲线；

根据已知碰撞波形的压溃-时间曲线计算已知碰撞波形的最大压溃，根据已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系得到目标速度下的碰撞波形的最大压溃，进而得到已知碰撞波形的最大压溃和目标速度下的碰撞波形的最大压溃的对应关系；

根据已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线以及目标速度下的碰撞波形的能量密度-压溃曲线得到已知碰撞波形的初始速度、最大压溃和目标速度下的碰撞波形的初始速度、最大压溃；

根据已知碰撞波形的初始速度、目标速度下的碰撞波形的初始速度、已知碰撞波形的最大压溃、目标速度下的碰撞波形的最大压溃计算得到加速度缩放系数和时间缩放系数。

进一步的，根据已知碰撞波形计算得到已知碰撞波形的传递函数矩阵包括：

定义已知碰撞波形的胸部加速度预测值，并将胸部加速度预测值通过卷积形式表示；

将已知碰撞波形下假人的胸部加速度作为胸部加速度实际值；

将胸部加速度预测值和胸部加速度实际值通过最小二乘法进行拟合，得到胸部加速度拟合公式；

根据胸部加速度拟合公式得到已知碰撞波形的传递函数矩阵。

进一步的，根据目标速度下的碰撞波形和传递函数矩阵计算得到在目标速度下的乘员的胸部加速度，用目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤包括：

将目标速度下的碰撞波形和传递函数矩阵相乘得到在目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息；

根据目标速度下的碰撞波形确定与目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息相对应的时间坐标信息；

根据目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息和相对应的时间坐标信息得到在目标速度下的乘员的胸部加速度，用目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤。

本发明还提供了一种电子设备，电子设备包括：

处理器和存储器；

处理器通过调用存储器存储的程序或指令，用于执行如上述任一项所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储程序或指令，程序或指令使计算机执行如上述任一项所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法的步骤。

本发明实施例具有以下技术效果：

通过实车试验或历史数据得到已知碰撞波形，根据已知碰撞波形预测目标速度下的碰撞波形，根据目标速度下的碰撞波形和传递函数矩阵得到在目标速度下的乘员的胸部冲击损伤，即乘员的胸部加速度，通过该方法能够简单快速地得到同一车辆、同一碰撞形态在不同速度下乘员的胸部加速度，节省试验时间，降低试验成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线通过向下平移得到目标速度下的能量密度-压溃曲线的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种对已知碰撞波形进行缩放处理得到目标速度下的碰撞波形的示意图；

图4是本发明实施例提供的加速度与速度的关系的示意图；

图5是本发明实施例提供的速度与位移的关系的示意图；

图6是本发明实施提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

本发明以正面100%重叠刚性壁障碰撞为例进行说明，定义车辆与壁障接触时刻为0时刻，则0时刻时车辆具有最大动能，随着碰撞的发生，车辆的动能绝大部分转化为车辆前端结构的变形，一小部分耗散掉，由于耗散掉的能量占比较小，此处不进行考虑，即车辆的动能转化为用于车辆前端压溃变形吸收的能量。

图1是本发明实施例提供的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法的流程图，参见图1，具体包括：

S1、根据已知碰撞波形得到已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线，以及目标速度下的能量密度-压溃曲线。

S11、获取已知碰撞波形。

具体的，已知碰撞波形可以通过实车试验或历史数据获得，同时获得已知碰撞波形下假人的胸部加速度，示例性地，仅需一次实车试验即可获得已知碰撞波形。在进行实车碰撞试验时，通过设置在假人身上的传感器获取在已知速度下的假人的胸部加速度。

S12、根据已知碰撞波形得到车辆的速度及位移。

具体的，碰撞波形即车辆的加速度-时间曲线，其中，加速度不是关于时间的连续函数，而是离散的数据点，因此，可以将已知碰撞波形表示为，其中，i表示第i个加速度数据点，a_i表示已知碰撞波形的第i个加速度数据点，t_i表示已知碰撞波形的第i个加速度数据点对应的时间，N为已知碰撞波形的加速度数据点数量，A为已知碰撞波形。

进一步的，由于已知碰撞波形的加速度已知，根据加速度、速度、位移之间的关系可得到速度和位移/>，其中，i表示第i个加速度数据点，/>表示第i个加速度数据点对应的速度，/>表示第i个加速度数据点对应的位移。

S13、根据车辆的速度及位移计算能量密度和压溃，得到已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线。

具体的，动能定理公式如下：

（1）

其中，E为碰撞动能，m为车辆质量，为/>时刻的速度，e为能量密度。根据公式（1）可以得到能量密度的表达式：

（2）

根据公式（2）可知，能量密度与车速的关系，而压溃与位移有关，车辆前端移动的位移即车辆前端的压溃。因此，根据已知碰撞波形的速度及位移即可求得已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线。

S14、根据已知碰撞波形的速度与目标速度的大小关系，将已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线通过上下平移得到目标速度下的能量密度-压溃曲线。

具体的，目标速度下的碰撞波形与已知碰撞波形为同一车辆、同一碰撞形态在不同速度下的碰撞波形。对于同一车型、同一碰撞形式，在预设的速度范围内其碰撞波形的能量密度-压溃曲线形状近似一样；其中，预设的速度范围的上限可以为将车辆前端严重形变例如车辆前端被撞平的速度，预设的速度范围的下限可以为车辆前端几乎没有形变的速度，一般碰撞试验的速度通常为50km/h。当目标速度比已知速度大时，将已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线向上平移得到目标速度下的能量密度-压溃曲线，当目标速度比已知速度小时，将已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线向下平移得到目标速度下的能量密度-压溃曲线。图2是本发明实施例提供的一种已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线通过向下平移得到目标速度下的能量密度-压溃曲线的示意图，参见图2，根据能量密度公式可知，车辆的最大能量密度在速度最大时获得，即初始速度时获得，则可以得到目标速度的最大能量密度为。将已知速度的能量密度-压溃曲线向下平移，使该曲线与纵坐标的交点为/>，则该曲线与横坐标的交点即为目标速度下车辆的最大压溃/>，此时得到的曲线即为目标速度下的能量密度-压溃曲线。

S2、通过对已知碰撞波形进行缩放处理，得到目标速度下的碰撞波形。

其中，缩放处理包括对加速度进行幅值缩放以及对时间进行时间缩放。

S21、通过对已知碰撞波形进行幅值压缩，得到中间曲线。

具体的，图3是本发明实施例提供的一种对已知碰撞波形进行缩放处理得到目标速度下的碰撞波形的示意图，参见图3，对已知碰撞波形A进行幅值压缩，即对已知碰撞波形A中的加速度a_i进行缩放，从而得到中间曲线。

S22、通过对中间曲线进行时间压缩，得到目标速度下的碰撞波形的表达式。

具体的，继续参见图3，对中间曲线A_t进行时间压缩，即对中间曲线A_t中的时间t_i进行缩放，得到目标速度下的碰撞波形的表达式，其中，i表示第i个加速度数据点，a_i'表示目标速度下的碰撞波形的第i个加速度数据点，t_i'表示目标速度下的碰撞波形的第i个加速度数据点对应的时间，N'为目标速度下的碰撞波形的加速度数据点数量，A'为目标速度下的碰撞波形。由于已知波形的加速度数据点数量确定，所以经过缩放处理后已知波形的加速度数据点数量N和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点数量N'不变，即N=N'。

S23、定义加速度缩放系数和时间缩放系数，根据已知碰撞波形的加速度数据点、加速度缩放系数和时间缩放系数确定已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系。

具体的，定义加速度缩放系数为，时间缩放系数为/>，根据缩放前后加速度数据点的对应关系可知：

（3）

（4）

进而可知：

（5）

其中，为已知碰撞波形的采样频率，/>为目标速度下的碰撞波形的采样频率。

进一步的，加速度缩放系数和时间缩放系数的计算方法包括：

S23.1、根据已知碰撞波形的加速度-时间曲线，可以得到已知碰撞波形的速度-时间曲线。

具体的，图4是本发明实施例提供的加速度与速度的关系的示意图，参见图4，根据加速度与速度的关系可知，速度曲线可以根据加速度-时间曲线积分得到，加速度在[0,t_i]时间内与时间轴围成的面积即第i个加速度数据点对应的速度V_i，从而得到已知碰撞波形的速度-时间曲线。

S23.2、根据已知碰撞波形的速度-时间曲线，以及已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系得到目标速度下的碰撞波形的速度-时间曲线，进而得到已知碰撞波形的初始速度和目标速度下的碰撞波形的初始速度的对应关系。

具体的，对于已知碰撞波形，其速度波形为：

（6）

同理，对于目标速度下的碰撞波形'，其速度波形为：

（7）

因为这两个碰撞波形的加速度数据点数量一样，所以这两个速度波形的速度数据点数量也相等，且目标速度下的速度波形的速度数据点为相对应的已知速度下的速度波形的速度数据点的倍，则已知碰撞波形的初始速度/>和目标速度下的碰撞波形的初始速度/>的对应关系为：

（8）。

S23.3、根据速度与位移的关系可以得到已知碰撞波形的位移-时间曲线，进而得到已知碰撞波形的压溃-时间曲线。

具体的，图5是本发明实施例提供的速度与位移的关系的示意图，参见图5，用表示车辆压溃阶段的时间，根据速度与位移的关系可知，在时间/>内，速度曲线与时间轴围成的面积即为车辆的最大压溃，从而得到已知碰撞波形的压溃-时间曲线。

S23.4、根据已知碰撞波形的压溃-时间曲线计算已知碰撞波形的最大压溃，根据已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系得到目标速度下的碰撞波形的最大压溃，进而得到已知碰撞波形的最大压溃和目标速度下的碰撞波形的最大压溃的对应关系。

具体的，根据已知碰撞波形的压溃-时间曲线，则已知碰撞波形的最大压溃/>可以表示为：

（9）

同理，目标速度下的碰撞波形的最大压溃/>可以表示为：

（10）根据公式（8）和（9）可以得到已知碰撞波形的最大压溃/>和目标速度下的碰撞波形的最大压溃/>的对应关系为：

（11）。

S23.5、根据已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线以及目标速度下的碰撞波形的能量密度-压溃曲线得到已知碰撞波形的初始速度、最大压溃和目标速度下的碰撞波形的初始速度、最大压溃。

具体的，根据已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线以及目标速度下的碰撞波形的能量密度-压溃曲线可以得到已知碰撞波形的初始速度、最大压溃/>和目标速度下的碰撞波形的初始速度/>、最大压溃/>。

S23.6、根据已知碰撞波形的初始速度、目标速度下的碰撞波形的初始速度、已知碰撞波形的最大压溃、目标速度下的碰撞波形的最大压溃计算得到加速度缩放系数和时间缩放系数。

具体的，根据已知碰撞波形的初始速度、目标速度下的碰撞波形的初始速度、已知碰撞波形的最大压溃/>、目标速度下的碰撞波形的最大压溃/>代入公式（8）和公式（11）可以得到加速度缩放系数/>和时间缩放系数/>的值。

S24、将已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系代入目标速度下的碰撞波形的表达式，得到目标速度下的碰撞波形。

具体的，根据公式（3）、（4）和目标速度下的碰撞波形的表达式可知，目标速度下的碰撞波形，将加速度缩放系数/>和时间缩放系数/>的值代入公式（3）和（4）求得已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系的实际值，进而可以得到目标速度下的碰撞波形。

S3、根据已知碰撞波形计算得到已知碰撞波形的传递函数矩阵。

具体的，由于胸部加速度的数据点与车辆加速度的数据点数量一样且时间对应，因此不需要对车辆和胸部时间进行分析，只对加速度大小进行分析即可，为了简化计算过程，将表示为/>。

S31、定义已知碰撞波形的胸部加速度预测值，并将胸部加速度预测值通过卷积形式表示。

具体的，利用卷积理论来预测输出，定义已知碰撞波形的胸部加速度预测值为，并将胸部加速度预测值通过车身加速度的卷积形式表示：

（12）

其中，为有限脉冲响应系数的个数，j为第j个有限脉冲响应系数，有限脉冲响应系数的个数可以根据精度需要进行设置，有限脉冲响应系数的个数越多计算结果越精确，为单位冲激响应。

S32、将已知碰撞波形下假人的胸部加速度作为胸部加速度实际值。

具体的，将通过实车试验或历史数据获取的已知碰撞波形下假人的胸部加速度作为胸部加速度实际值。

S33、将胸部加速度预测值和胸部加速度实际值通过最小二乘法进行拟合，得到胸部加速度拟合公式。

具体的，令误差，则：

（13）

为了使最小，令/>，得到胸部加速度拟合公式：

（14）。

S34、根据胸部加速度拟合公式得到已知碰撞波形的传递函数矩阵。

具体的，根据公式（14），定义车身加速度过程量C_pq为：

（15）

其中，p为第p个加速度数据点，q为第q个加速度数据点。

定义胸部加速度过程量D_p为：

（16）

根据公式（15）、（16）将公式（14）表示为矩阵形式：

（17）

即：（18）

可以得到传递函数矩阵为：

（19）。

S4、根据目标速度下的碰撞波形和传递函数矩阵计算得到在目标速度下的乘员的胸部加速度，用目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤。

S41、将目标速度下的碰撞波形和传递函数矩阵相乘得到在目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息。

具体的，将目标速度下的碰撞波形A'和传递函数矩阵相乘即可得到在目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息：

（20）。

S42、根据目标速度下的碰撞波形确定与目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息相对应的时间坐标信息。

具体的，由于胸部加速度的数据点与车身加速度的数据点数量一样且时间对应，因此直接根据目标速度下的碰撞波形的时间坐标t_i'即可得到目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息t_i'。

S43、根据目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息和相对应的时间坐标信息得到在目标速度下的乘员的胸部加速度，用目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤。

具体的，根据目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息和相对应的时间坐标信息t_i'即可得到在目标速度下的乘员的胸部加速度/>，用目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤。

本发明实施例中，仅需通过一次实车试验或历史数据得到已知碰撞波形，根据已知碰撞波形预测目标速度下的碰撞波形，根据目标速度下的碰撞波形和传递函数矩阵得到在目标速度下的乘员的胸部冲击损伤，即乘员的胸部加速度，通过该方法能够简单快速地得到同一车辆、同一碰撞形态在不同速度下乘员的胸部加速度，节省试验时间，降低试验成本。

图6是本发明实施提供的一种电子设备的结构示意图。如图6所示，电子设备500包括一个或多个处理器501和存储器502。

处理器501可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备500中的其他组件以执行期望的功能。

存储器502可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器501可以运行所述程序指令，以实现上文所说明的本申请任意实施例的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如初始外参、阈值等各种内容。

在一个示例中，电子设备500还可以包括：输入装置503和输出装置504，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构（未示出）互连。该输入装置503可以包括例如键盘、鼠标等等。该输出装置504可以向外部输出各种信息，包括预警提示信息、制动力度等。该输出装置504可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图6中仅示出了该电子设备500中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备500还可以包括任何其他适当的组件。

除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本申请任意实施例所提供的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本申请任意实施例所提供的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

需要说明的是，本发明所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本发明说明书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

还需说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。

Claims (9)

1.基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据已知碰撞波形得到所述已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线，以及目标速度下的能量密度-压溃曲线；其中，碰撞波形即车辆的加速度-时间曲线，所述加速度为离散的数据点；

通过对所述已知碰撞波形进行缩放处理，得到所述目标速度下的碰撞波形；其中，所述缩放处理包括对加速度进行幅值缩放以及对时间进行时间缩放，所述目标速度下的碰撞波形与所述已知碰撞波形为同一车辆、同一碰撞形态在不同速度下的碰撞波形；

根据所述已知碰撞波形计算得到所述已知碰撞波形的传递函数矩阵；

根据所述目标速度下的碰撞波形和所述传递函数矩阵计算得到在所述目标速度下的乘员的胸部加速度，用所述目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤。

2.根据权利要求1所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，其特征在于，所述根据已知碰撞波形得到所述已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线，以及目标速度下的能量密度-压溃曲线包括：

获取已知碰撞波形；

根据所述已知碰撞波形得到车辆的速度及位移；

根据车辆的速度及位移计算能量密度和压溃，得到所述已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线；

根据所述已知碰撞波形的速度与目标速度的大小关系，将所述已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线通过上下平移得到所述目标速度下的能量密度-压溃曲线。

3.根据权利要求2所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，其特征在于，所述已知碰撞波形通过实车试验或历史数据获得，同时获得已知碰撞波形下假人的胸部加速度。

4.根据权利要求1所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，其特征在于，所述通过对所述已知碰撞波形进行缩放处理，得到所述目标速度下的碰撞波形包括：

通过对所述已知碰撞波形进行幅值压缩，得到中间曲线；

通过对所述中间曲线进行时间压缩，得到所述目标速度下的碰撞波形的表达式；

定义加速度缩放系数和时间缩放系数，根据所述已知碰撞波形的加速度数据点、所述加速度缩放系数和所述时间缩放系数确定所述已知碰撞波形的加速度数据点和所述目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系；

将所述已知碰撞波形的加速度数据点和所述目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系代入所述目标速度下的碰撞波形的表达式，得到所述目标速度下的碰撞波形。

5.根据权利要求4所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，其特征在于，所述加速度缩放系数和所述时间缩放系数的计算方法包括：

根据所述已知碰撞波形的加速度-时间曲线，可以得到已知碰撞波形的速度-时间曲线；

根据所述已知碰撞波形的速度-时间曲线，以及所述已知碰撞波形的加速度数据点和所述目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系得到所述目标速度下的碰撞波形的速度-时间曲线，进而得到所述已知碰撞波形的初始速度和所述目标速度下的碰撞波形的初始速度的对应关系；

根据速度与位移的关系可以得到所述已知碰撞波形的位移-时间曲线，进而得到所述已知碰撞波形的压溃-时间曲线；

根据所述已知碰撞波形的压溃-时间曲线计算所述已知碰撞波形的最大压溃，根据已知碰撞波形的加速度数据点和目标速度下的碰撞波形的加速度数据点的对应关系得到目标速度下的碰撞波形的最大压溃，进而得到所述已知碰撞波形的最大压溃和所述目标速度下的碰撞波形的最大压溃的对应关系；

根据所述已知碰撞波形的能量密度-压溃曲线以及所述目标速度下的碰撞波形的能量密度-压溃曲线得到已知碰撞波形的初始速度、最大压溃和目标速度下的碰撞波形的初始速度、最大压溃；

根据已知碰撞波形的初始速度、目标速度下的碰撞波形的初始速度、已知碰撞波形的最大压溃、目标速度下的碰撞波形的最大压溃计算得到所述加速度缩放系数和所述时间缩放系数。

6.根据权利要求1所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，其特征在于，所述根据所述已知碰撞波形计算得到所述已知碰撞波形的传递函数矩阵包括：

定义已知碰撞波形的胸部加速度预测值，并将所述胸部加速度预测值通过卷积形式表示；

将已知碰撞波形下假人的胸部加速度作为胸部加速度实际值；

将所述胸部加速度预测值和所述胸部加速度实际值通过最小二乘法进行拟合，得到胸部加速度拟合公式；

根据所述胸部加速度拟合公式得到所述已知碰撞波形的传递函数矩阵。

7.根据权利要求6所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法，其特征在于，所述根据所述目标速度下的碰撞波形和所述传递函数矩阵计算得到在所述目标速度下的乘员的胸部加速度，用所述目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤包括：

将所述目标速度下的碰撞波形和所述传递函数矩阵相乘得到在目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息；

根据所述目标速度下的碰撞波形确定与所述目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息相对应的时间坐标信息；

根据所述目标速度下的乘员的胸部加速度坐标信息和所述相对应的时间坐标信息得到在所述目标速度下的乘员的胸部加速度，用目标速度下的乘员的胸部加速度表征目标速度下的乘员的胸部冲击损伤。

8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

处理器和存储器；

所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行如权利要求1至7任一项所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行如权利要求1至7任一项所述的基于传递函数矩阵的胸部冲击损伤预测方法的步骤。