论汽车安全气囊的重要性毕业论文

车辆的安全气囊属于车辆的被动安全犯愁，也就是说车辆已经达到了比较严重的事故，需要启动最后一道安全屏障的时候了，这时候车辆的防撞梁，保险杠等吸收碰撞能量的地方都已经损伤严重，这样弹开的安全气囊可以避免车上成员直接接触车辆的方向盘等部位，当然有些车还配备了膝部气囊，测气囊及气帘等，这样的话可以保障乘客更多的部位直接接触受损的车辆，从而保护乘客的安全。

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最简单的一句话就是，紧急时刻能救命。我就说两个最直观的数据吧，汽车安全气囊可以减少20%头部受伤率，能降低80%的面部受伤率，这足以体现安全气囊的重要性了。当然安全气囊在出现问题时保护你，这个也是有前提的，那就是系好安全带，还有就是不能超出安全设计的撞击力，这就需要我们控制车速了。

其实安全气囊的主要作用是卸力，使强大的撞击力分散到头部和胸部，从而保护身体脆弱部分。其次，安全气囊能有效避免乘客与汽车部件的直接碰撞，也是起到了缓冲的作用，避免车祸造成的二次伤害。之前网上很火的高田安全气囊召回事件，可以看出合格的安全气囊对人有极强的保护作用，不合格反而会给消费者带来难以估计的危害。通常合格的安全气囊在承受撞击打开时，它的音量大概有130分贝，就人体承受能力而言，处于合理的范围中。安全气囊一般都是使用氮气，它本身性质比较稳定而且无毒。那些弹出的粉末也只是润滑粉末，对人体也是无害的，这点大家都不用担心。

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一、安全气囊 安全气囊系统是一个辅助保护设备，在发生碰撞时，安全气囊充气大约需要0.03秒，非常快的充气速度对确保当乘客的身体被安全带束缚不动而头部仍然向前行进时，安全气囊能及时到位。在头部碰到安全气囊时，安全气囊通过气囊表面的气孔开始排气。气体的排出有一定的速率，确保让人的身体部位缓慢地减速。车辆在行驶过程中遇到突发情况，速度变化大，为了保护乘客和驾驶员，迅速在人与碰撞物之间弹出气囊以吸收人撞在硬物上的能量，从而降低对人的伤害。 二、安全气囊的发展 1.国外汽车安全气囊的发展 安全气囊的雏形是美国人 Jhon.W.Hetrick 发明的安全气垫，1952 年 Hetrick 发明了他自己之称为“汽车安全气垫”的装置，用来减轻急刹车或正面碰撞带来的严重伤害。这是一种纯机械装置，用于使气囊膨胀的压缩空气贮存在一个压力容器中，连接着弹簧的质量块用来感应汽车的减速度。当质量块产生位移时，能打开一个阀使压力空气从压力容器中冲出来，以使气囊膨胀。气囊可装在方向盘中、手套箱门上、仪表板上部以及前排座椅的靠背。早期的空气囊主要用于与其它安全装置一起防止飞机着陆时与地面的碰撞，1960 年，安全气囊技术开始在原有的基础上研制并转为民用。安全气囊由美国人约翰・赫特里特（John・Hotrich ）发明，他是一位自学成才的阿宾夕法尼亚州工程师。1952 年，在遭遇一次事故后，他萌发了设计撞车安全装置的想法。在这次事故中，约翰为躲避一个障碍物而猛打方向盘进行制动，他和妻子都用手臂本能地保护坐在前座中间位置上的女儿。这次事故后他意识到必须要有一个良好的方法来保护乘员，两周之后他绘好了设计图纸交给了代理人，这份图纸确定了今天安全气囊的雏型。1953 年 8 月 18 日，他获得了" 汽车缓冲安全装置" 的美国专利。从此汽车安全气囊现世了。 2.国内汽车安全气囊的发展 我国对汽车安全气囊的研究起步较晚，上个世纪 80 年代末我国的一些汽车碰撞安全和军工专家才开始关注汽车安全气囊的研究和发展。随着世界汽车进军我国，我国的汽车工业迎来了前所未有的发展契机，1992 年，我国自行研制的 FS-01 安全气囊通过撞车试验。随着科技的发展和人们对汽车安全重视程度的提高，近年来汽车安全技术中的安全气囊技术发展得很快，智能化、多安全气囊是今后整体安全气囊系统发展的必然趋势。新的技术可以更好地识别乘客类型，采取不同的保护措施。 近年来，智能型安全气囊的研究致力于开发一种能够最大限度地保护乘员的安全气囊系统。 这种气囊系统能够在汽车碰撞的一瞬间根据碰撞条件和乘员状况来调节气囊的工作性能。智能型气囊的关键技术之一是先进的传感系统和电子运算系统，它们在事故发生的短暂时刻内能够提供可靠的碰撞环境的信息。这些信息包括汽车碰撞的剧烈程度，碰撞的方位，乘员的身材、体重、位置，乘员是否系有安全带。智能气囊系统根据原有探测的信息作出判决怎样调节和控制气囊的工作性能，使气囊能充分发挥其保护效果。 三、安全气囊的应用及注意 1.安全气囊的应用 安全气囊属于烟火类（PTI）器材，无论是装配、储存、使用以及运输，都必须按照有关易燃、易爆危险品的“爆破器材法”的规定来处理。 安全气囊是一种一次性的安全防护装置，不允许在装车后进行任何试验。汽车若无碰撞事故正常行驶长达10年时，应更换新的安全气囊系统。 驾驶员和前座乘员安全气囊已成为轿车生产中的标准设备，作为正碰撞事故中的安全措施，安全气囊正往多样化去发展，侧面碰撞气囊正在迅速发展。不同设计形式的侧碰撞气囊可分别安装在坐椅靠背外侧、车门中部、车身中立柱、车身顶部与车门交界部位。这些安装在不同部位的侧碰撞气囊可分别起到保护乘员头部、胸部和臀部的作用。目前在研制的新型保护气囊，还有5 种：①安装在转向盘下方膝垫部位的安全气囊可保护下脚正碰撞中免受伤害。②安装在制动踏板下的安全气囊以保护脚和踝关节在正碰撞中免受伤害。③安装在前座椅靠背上的安全气囊以保护后座乘员。④安装在汽车发动机罩下的安全气囊，保护行人。⑤安装在前挡风玻璃边框的安全气囊以减少行人在汽车碰撞事故中头部的损伤。 安全气囊作为碰撞事故中的重要安全措施，但也不能完全依靠，驾驶员还是要提高驾驶水平技术，提高驾驶素质，以防事故的发生，保证自己和他人的人身财产安全。 2.安全气囊的使用注意 （1）安全气囊必须和安全带配合使用。安全气囊属于辅助防撞安全装置，只有和安全带配合使用，才能获得满意的效果。 （2）注意日常检查。主要检查各碰撞传感器的固定是否牢固，搭铁线部位是否清洁、连接是否可靠，方向盘转动时是否有卡滞现象，以判断方向盘内的SRS螺旋电缆是否完好。 （3）及时排除安全气囊的故障，否则会产生两种严重后果。一种是当汽车发生严重碰撞，需要安全气囊展开起保护作用时，它却不能工作。另一种是在汽车正常运行，安全气囊不应工作时，它却突然膨胀展开，给驾驶员和乘员造成不应有的意外伤害，甚至发生安全事故。 （4）避免高温。安全气囊装置的部件应妥善保管，不要让它承受85℃以上的高温，以免造成安全气囊误打开。 （5）避免意外磕碰和振动。安全气囊传感器等部件对碰撞和冲击很敏感，因此应尽量避免碰撞和冲击，以免造成安全气囊不必要的突然展开。 希望我的回答，能得到您的采纳

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。 2.1 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28.4km/h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。2.2 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)

平时你不觉得，等到duang~的一声，你就明白了，那是真的大。