本文關鍵詞：基于移動窗比功率算法的主動安全頭枕控制系統(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,也給社會帶來了巨大的經濟損失。為了增強汽車在追尾碰撞中對乘員的保護效果,2015版C-NCAP相比于2012版C-NCAP對鞭打試驗的評分標準要求更為嚴格。然而既能保障安全性又能兼顧側面視野的主動安全頭枕多集中在中高檔汽車上,普通汽車由于價格因素目前難以推廣,為了讓主動安全頭枕能夠在普通汽車上得以推廣,本文設計開發(fā)了一種結構簡單、性能可靠、成本低廉、可重復使用的碰撞響應式主動安全頭枕。本文頭枕機械系統(tǒng)采用電磁鐵鎖止和觸發(fā),彈簧驅動的工作方式,頭枕使用輕觸開關來檢測乘員頭部是否倚靠在頭枕上,當乘員頭部倚靠在頭枕上時,輕觸開關閉合,控制系統(tǒng)通過檢測與輕觸開關相連的I/O接口電位為低電平,從而確認乘員頭部已經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,頭枕也不會彈開。通過對比現(xiàn)有的基于加速度檢測碰撞事故的算法,提出了移動窗比功率算法,并對算法進行了驗證,同時確定了算法的窗寬和閾值,使得頭枕控制算法兼具反應快速與抗干擾性強的特點。為驗證頭枕彈出位移對乘員頸部保護效果,使用Taurus車型里駕駛員處座椅以及Bio RIDⅡ假人模型來模擬C-NCAP鞭打試驗,假人坐姿以及頭枕位置設置為國際揮鞭傷防護組認定的合格線位置,在這一位置上進行頭枕展開和未展開仿真分析,結果表明,頭枕彈出假人NIC值減少了55.79%,按照2015版C-NCAP鞭打試驗評分標準,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。針對該硬件系統(tǒng)以及移動窗比功率算法設計了頭枕控制系統(tǒng)一整套模塊化的C語言軟件程序代碼。為驗證頭枕機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的有效性,本文開展了頭枕機械系統(tǒng)展開響應試驗、沖擊力測試試驗、頭枕防誤觸發(fā)試驗、頭枕控制準確性試驗以及臺車碰撞試驗,試驗結果表明頭枕機械系統(tǒng)可在24ms內向前展開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,在15.65km/h的臺車模擬追尾碰撞試驗中,頭枕控制系統(tǒng)可在15ms內發(fā)出觸發(fā)信號,整個頭枕系統(tǒng)從碰撞開始時刻,到完全展開,用時49ms。
【關鍵詞】：鞭打試驗 主動安全頭枕 防誤觸發(fā) 移動窗比功率算法 試驗研究
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.6
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 主動安全頭枕研究背景和意義10-12
• 1.2 主動安全頭枕國內外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 頸部損傷癥狀和頸部損傷評價準則17-20
• 1.3.1 追尾碰撞頸部運動過程17-18
• 1.3.2 頸部損傷的臨床癥狀18-19
• 1.3.3 頸部損傷評價準則19-20
• 1.4 汽車座椅頭枕相關法規(guī)20-22
• 1.4.1 座椅相關法規(guī)20
• 1.4.2 頭枕相關法規(guī)20-21
• 1.4.3 鞭打試驗規(guī)程21-22
• 1.5 本文主要研究內容22-24
• 第2章 頭枕機械系統(tǒng)設計和移動窗比功率算法研究24-36
• 2.1 C-NCAP鞭打試驗評分標準24-25
• 2.2 頭枕機械系統(tǒng)設計25-31
• 2.2.1 機構設計25-26
• 2.2.2 彈出位移設計26-28
• 2.2.3 防誤觸發(fā)設計28-31
• 2.3 移動窗比功率算法研究31-35
• 2.3.1 追尾碰撞加速度信號特征研究31-32
• 2.3.2 移動窗比功率算法的提出32-33
• 2.3.3 移動窗比功率算法的驗證33-34
• 2.3.4 移動窗比功率算法窗寬及閾值的確定34-35
• 2.4 本章小結35-36
• 第3章 主動安全頭枕控制系統(tǒng)硬件設計36-46
• 3.1 MC9S12G48的硬件最小系統(tǒng)電路36-39
• 3.1.1 電源電路設計37-38
• 3.1.2 復位電路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 電流驅動電路40-41
• 3.4 CAN通訊電路41-42
• 3.5 主動安全頭枕硬件系統(tǒng)PCB板設計42-45
• 3.6 本章小結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轉換函數(shù)48-49
• 4.2.4 輸出比較定時函數(shù)49-51
• 4.2.5 移動窗比功率計算函數(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)時間控制精確性檢測52-53
• 4.3 本章小結53-54
• 第5章 主動安全頭枕試驗研究54-61
• 5.1 引言54
• 5.2 頭枕機械系統(tǒng)展開響應試驗54
• 5.3 沖擊力測試試驗54-55
• 5.4 頭枕防誤觸發(fā)試驗55-56
• 5.5 頭枕控制準確性試驗56-58
• 5.6 頭枕臺車試驗58-60
• 5.7 本章小結60-61
• 總結和展望61-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67

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本文編號：864794