论文安全气囊的依据及研究

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本人车辆工程学生，方向是汽车安全。关于安全气囊方面的文章，我有很多，你告诉我你的邮箱或什么的，我发给你。先复制一点前言安全气囊的防护效果与众多的因素有关。一方面是事故发生的客观情况，如碰撞强度，碰撞类型，乘员的身高、体重，乘坐位置，车辆的类型和大小等。另一方面是车辆上安装的防护系统及其使用情况，例如是否使用了安全带和安全气囊及它们的尺寸、容量等。因而，要对安全气囊有效性做出客观准确的评价，找到影响其防护效果的主要因素难度很大，是安全气囊研究领域的重要问题。它涉及到工程学、交通事故损伤流行病学、损伤生物力学和统计学等多个学科，是综合性很强的研究领域。安全气囊依据其作用的不同分为防止前碰撞损伤的驾驶员安全气囊、前座乘客安全气囊和侧面碰撞防护安全气囊等。安全气囊在防止重大损伤和减少事故死亡的同时，也可能由于它的快速展开而引发新的损伤，本文将此种损伤称为“气囊损伤”。如何保证安全气囊对各类汽车乘员在各种碰撞条件下提供最有效保护的同时，减少甚至避免气囊损伤，是目前汽车乘员约束系统研究的最主要问题之一。本文通过对安全气囊防护有效性、气囊损伤和相关技术发展的综述，剖析了这一领域涉及的范围广泛的问题。" 碰撞事故中的损伤流行病学交通事故损伤流行病学是利用流行病学（,-./）研究的方法和工具研究在道路车辆事故中创伤发生的原因及类型，研究人、环境和工程技术的因素，发展各种方法去评价在交通事故损伤防护过程中所采取的各种降低损伤措施的有效性。!"! 损伤监测系统与事故数据分析交通事故损伤流行病学研究的基础是可靠的事故数据，这些事故数据应该是经过交通管理部门、医院、保险公司、汽车制造厂和相关权威机构收集得来的。美国是交通事故损伤监测系统最完善的国家之一，并建立了完整的交通事故数据库。最有名的例子是美国的耐撞性数据库系统678，678 从")9) 年开始收集交通事故的数据，其工作小组除了收集一般碰撞事故数据外，还完成所在地区典型事故的分析，每年要以这种方式调查大约9 ### 件碰撞事故。美国另一个重要的数据库是死亡事故报告系统:;<8，该数据库包括自")9+ 年以来美国各州收集的所有碰撞致死事故，是一个数据规范性和可靠性都很高的事故数据源，也是目前美国交通损伤流行病学研究的重要基础。此外还有英国的66=8 和德国的;=>〔"〕等。事故损伤数据的完整性直接影响损伤流行病学研究的结果。解决事故数据完整性不够问题的措施，除了改进采集数据的方法外，还应考虑范围更加广泛的数据源，如保险公司和医院的数据库等，并将这些数据库与警察和国家权威机构的数据库连成一体，才能为交通事故流行病学的研究提供可靠全面的数据基础。第一个关于三点式安全带防护效果的研究是瑞典人?2@ 完成的，随后其他人进行了大量的关于早期安全带防护效果评估方面的研究。然而，由于所用数据和使用方法的不同，得到的结果差别较大。$# 年代中期，在交通事故流行病学的分析中引入了更加精确的统计学方法，如,BCAD〔%〕创造了配对比较法可以将事故众多因素中某一因素的作用相对独立出来，使人们有可能对使用某种约束系统的有效性作出比较准确可靠的评价。!"# 损伤评估标准和体系损伤的评估标准和尺度是损伤流行病学研究的重要基础概念，它被用来区别和衡量事故中人体损伤程度（!"#"$%&’），也可以称为损伤尺度或指标（!()*%+,）。它可以从力学和生理学的角度定义为生理学或解剖学意义上的使人体功能丧失或解剖结构破坏方面的量，也可以定义为生理学和与之相关的社会学意义方面的量。与损伤程度密切相关的另一个量称为损伤标准（-+./$’ ($%&"$%0+），它通过一些物理参数或其的函数定义，这些参数常常反映了引起某一程度损伤发生的损伤力学因素。人体或人体的某一部分对损伤载荷的承受能力称为耐受度（10*"$)+("），它定义为导致某种类型损伤发生或达到某种损伤标准的阈值时的载荷大小，或者是由这种载荷换算出来的量。应该注意到，不同年龄和不同个体之间耐受度的差别是很大的，一般只能用试验或统计学的方法来确定。损伤程度有多种定义方法，大体上可以分为2类。!解剖学尺度：以损伤发生的解剖学位置、类型和损伤的程度来描述，它仅仅考虑损伤处本身及相关的功能改变，如3-!（344$"#%)&"5 %+./$’ 6()*"）等。"社会学尺度：不仅考虑到损伤处本身和功能的改变，而且考虑到因损伤而导致的长期影响，包括治疗费用、伤者的生活质量等。如损伤主导指标-78（-+./$’ 9$%0$%&’ $)&%+,）、--!（-+./$’ %:9)%$:"+& 6()*"）和;38<〔2〕等。#生理学尺度：主要考虑损伤导致人体生理学变化的过程，在医学临床治疗中使用较多，如=>! 等。由于损伤尺度、损伤分类方法与损伤监测体系与交通事故流行病学及汽车安全研究关系密切，是预防和减少交通事故损伤及从事相关科学研究的基础性工作，也是社会发展的一个重要方面，世界各发达国家都高度重视，进行了深入研究。如文献〔2〕关于;38< 的研究就是在?;1!3 的资助下进行的。!"$ 碰撞强度参数$! 和!"，"@描述碰撞强度（>$)6A 6"#"$%&’）的主要技术参数是$! 和!"，"@。$! 是指在汽车发生碰撞接触时间内，车辆惯性中心在固定坐标参考系中的速度变化；!"，"@ （ B+"$,’ "@/%#)*"+& 69""5）是对相碰撞车辆在接触期间所吸收动能的一种衡量。计算碰撞强度还有英国>>-! 使用的!&，"@ （ B@/%#)*"+& &"6& 69""5），它表示汽车撞击到刚性墙上发生某种程度破坏时的对应碰撞- 安全气囊防护研究重点和发展趋势#"$ 研究方法试验研究和计算机仿真研究是汽车被动安全领域广泛采用的两种研究方法。试验研究大致可以分为两大类，一类是生物力学基础性试验，一类是检测汽车安全性设计的碰撞试验。生物力学基础试验主要的任务是研究生物体的碰撞响应特性；碰撞试验更多地考虑了事故的环境，与车辆、约束系统等工程因素联系在一起，试验的目的是测试安全防护设施的防护性能及汽车整体结构的耐撞性。碰撞试验中采用的人体模型可分为三大类。-A6A6 生物力学模型生物力学模型试验包括：人类自愿者试验。这种试验可以提供人体在没有发生损伤时响应的很多一般性知识，其结果对于开发机械式假人和人体数学模型都很重要；人类尸体试验，也称<%+’=（4BQ4OFR4DM）。衡量用假人在测试某一项碰撞响应参数时的保真度的标准称为生物力学保真度界域（>4BQ4OFR4DM KBEE4OBE），它是在人类自愿者或尸体试验基础上，通过生物力学研究分析而确定的该参数允许变化的范围。假人的另一个重要特性是碰撞响应参数的测试能力，目前的科技水平还不能制造出能测试各个方向碰撞响应参数的单个假人，一般是按其功能分为正面碰撞和侧面碰撞假人等。在+MJE4O!假人系列当中，有! 百分位的女性假人和!)、7! 百分位的男性假人。由于欧盟、加拿大、澳大利亚和日本等都已决定在前碰撞试验中采用+,!假人，所以+,!实质上已成为前碰撞唯一法定的试验假人。6776 年’;S 开发了儿童安全气囊相互作用假人3T;>2（6 岁）；677( 年U14B 大学与’;S 合作开发了" 岁儿童假人。此外，美国还开发。。。。。。。

网上搜集 仅供参考目前学术不端检测系统比较完善，在撰写论文时一定要避免抄袭《科技传播》杂志 国家级科技学术期刊中英文目录知网万方全文收录编辑部直接收稿百度空间有期刊详细信息摘 要 本文论述了目前国内外汽车安全气囊控制的一些主要算法，并解释了该算法中的核心内容和研究特点。在结合传统方法的同时，提出了两种新的算法——数据融合控制算法和模式识别控制方法。 关键词 安全气囊；汽车碰撞；数据融合；模式识别1 引言 汽车安全气囊的应用拯救了许多乘员的生命。但随着汽车的应用越来越多，气囊错误弹出的情况也时有发生，这样反而会威胁到乘员的安全，所以必须提高安全气囊的控制性能。因此，我们也需要进一步研究气囊控制算法。 汽车安全气囊技术发展到今天，其优劣已经不在于是否能够判断发生碰撞和实现点火，现代的安全气囊控制的关键在于能够在最佳时间实现点火和对于非破坏性碰撞的抗干扰。只有实现最佳时间点火，才能够更好的保护驾驶员和乘客。 最佳时间的确定在于当汽车发生碰撞的过程中，乘员向前移动接触到气囊，此时气囊刚好达到最大体积，这样的保护效果最好。如果点火慢了，则乘员在接触气囊的时候，气囊还在膨胀，这样会对乘员造成额外的伤害。如果点火快了，乘员在接触到气囊的时候气囊已经可以萎缩，则气囊不能对乘员的碰撞起到最好的缓冲作用，也就不能很好的起到对乘员的保护作用。图1 气囊示意图 第二个是气囊的可靠性问题，也就是对于急刹车、过路坎和其他非破坏性碰撞时引起的冲击信号的抗干扰。汽车在颠簸路面上行驶或以很低速度的碰撞产生的加速度信号可能会令气囊误触发，一个好的控制系统应该能够很好的识别这些信号，从而在汽车产生非破坏性碰撞时不会使气囊系统误打开。 第三个就是气囊控制技术的基本指标，包括避免以下情况：①气囊可能在很低的车速时打开。车辆在很低车速行驶而发生碰撞事故时，只要驾驶员和乘员系上了安全带，是不需要气囊打开起保护作用的。这时气囊的打开造成了不必要的浪费。②当乘客偏离座位或座位上无人，气囊系统的启动不仅起不到应有的保护作用，还可能对乘客造成一定伤害[1]。2 安全气囊点火控制的几种算法 1) 加速度法 该算法是通过测量汽车碰撞时的加速度（减速度），当加速度超过预先设定的阈值就弹出安全气囊。 2) 速度变量法 该算法是通过对汽车加速度进行积分从而得到加速度变化量，当加速度变化量超过预先设定的阈值时就弹出安全气囊。 3) 加速度坡度法 该方法是对加速度进行求导得到加速度的变化量作为判断是否点火的指标。 4) 移动窗积分算法[2] 对加速度曲线在一定时间内进行积分，当积分值超过预先设置的阈值时，就发出点火信号。 移动窗积分算法 下面具体介绍一下移动窗积分算法，选定以下几个观察量作为气囊点火的条件指标。①汽车碰撞时的水平方向加速度（或减速度）ax。ax是直接反映碰撞激烈程度的信号，而且ax在最佳点火时刻的选取中起关键作用。②汽车碰撞时垂直方向的加速度ay，气囊控制系统加入ay对非碰撞信号能起到很大的抗干扰作用，当汽车发生正向碰撞时，ay与ax有很大的不一致性[3]；而当汽车受到路面干扰，例如汽车与较高的台阶直接相撞时，ay与ax有很大的一致性[3]，可以由此来判别干扰信号。结合这几个量，得出一个判断气囊点火的最佳指标。 需要采样一个时间段（从碰撞开始）ax的值，根据这一系列的值才能判断碰撞的激烈程度. 气囊点火控制算法应在发生碰撞后20～30ms内做出点火判断，因为气囊膨胀到最大需要时间大概为30ms[4]，在碰撞初速度为时，人体向前移动5inch到达接触气囊的时间大概为70ms，则目标点火时刻为70－30＝40ms，所以气囊打开应该在碰撞后的40ms时刻，所以算法必须在20～30ms内做出点火决定。这样可以采样碰撞后的20个加速度值（频率是1kHZ）作为算法的输入值。而对于垂直方向也可以如此采样。则可得两组值：ax(1)，ax(2)……ax(20)；ay(1)，ay(2)……ay(20). 移动窗算法中对ax的处理为（1）式： (1)图2 移动窗口算法示意图 其中t为当前时刻，w为时间窗宽度（采样时间宽度），对ax(t)进行积分，得到指标S(t，w)，当S(t，w)超过预先设定值时，则发出点火信号。 写成离散形式，如式(2)： (2) n为当前时间点，k为采样点数，f为采样频率。 加上垂直加速度之后，可以提高对路面干扰的抗干扰能力[3]，形式如式(3)： (3) S(n，k，ρ)为双向合成积分量，n，f，k如上定义；ρ为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重。这种算法主要是考虑了汽车碰撞时的加速度因素，当加速度的积分达到一定值的时候，表示汽车的碰撞剧烈程度也到达一定值，会给乘员带来一定伤害。而且这种算法对于判断最佳点火时刻也是很有优势的，经过实验，利用这种算法得出的点火时刻离汽车碰撞的最佳点火时刻（利用摄像得出）仅差几毫秒[2]，符合要求的精度。 但是这种算法也有其不足，例如没有考虑碰撞时的速度以及座位上有没有人的因素，这样当汽车低速运行的时候，还是有可能引起误触发。如果将速度和座位上是否有人的信号引入，则可以进一步减少误触发的机会。 利用数据融合提出的改进算法 由上面的叙述中我们可以知道，移动窗积分算法对于气囊弹出与否进行判断主要是根据积分量S，现在我们对积分量进行一些改造，可以克服上述缺点。具体做法如下，加入以下几个观察量：（1）汽车碰撞时的水平方向速度v，v可以反映汽车碰撞时乘客的受伤害程度。v越大，乘客的动能就越大，碰撞时受到的伤害就越大。v是判断气囊是否应该打开的最直接的指标。（2）坐位上是否有乘员的信号[5]。坐位上无人时，当发生碰撞则可以不弹出气囊，这样做可以减少误触发的几率，同时避免对其他乘员的伤害。 引入函数，这个函数的波形为：图3 函数波形图 当v超过30km/h的时候，y的值就大于1；反之就小于1。现在普遍采用的标准是，安全带配合使用的气袋引爆车速一般为：低于20km/h正面撞击固定壁时，不应点爆。而在大于35km/h碰撞时，必须点爆。在20km/h和35km/h之间属于可爆可不爆的范围。所以我们取v0＝30km/h为标准点，这样结合上面的移动窗积分算法，提出新的S1，则S1为： (4) 这样当v>v0时，汽车点火引爆的灵敏度就比原来大了；而vv0时引爆气囊的灵敏度不需要太大，可以适当调整的系数为1/∏，此时y函数图形如图4。 由图4可看到，采用增加了速度函数的算法后，使到v>v0时的灵敏度适当增加，同时也有效的减少了v P(w2|x)，则把x归类于弹出状态w1，反之P(w1|x)

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