專利名稱：車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī) 仿真應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，是針對(duì)一類車輛(兩車)迭碰撞交通事故 形態(tài)的計(jì)算機(jī)分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)仿真系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)道路交通活動(dòng)異?；钴S，道路交通事故也進(jìn)入了 高發(fā)期。2009年全國(guó)共發(fā)生道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受傷， 直接財(cái)產(chǎn)損失9. 1億元。有人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失的道路交通事故都需要進(jìn)行事故責(zé)任 鑒定，因此，我國(guó)數(shù)量龐大的道路交通事故給公安交通管理部門處理交通事故帶來(lái)了很大 的工作量和壓力，也對(duì)道路交通事故的分析方法和手段提出了更高的要求。車輛迭碰撞事故是指兩行駛車輛在斜碰撞事故過(guò)程中由于受側(cè)向碰撞沖擊力作 用后發(fā)生大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)而使車體多次(兩次以上)碰撞的一類特定道路交通事故形態(tài)，此類 事故由于存在碰撞沖擊力的多次傳遞，造成了事故車輛動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析和事故過(guò)程模擬的 極其復(fù)雜性，成為道路交通事故計(jì)算機(jī)分析再現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域的難點(diǎn)和前沿技術(shù)之一。我國(guó)傳統(tǒng)的道路交通事故分析鑒定方法大多依據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)肇事車輛的痕跡、當(dāng)事 人及目擊證人的陳述以及簡(jiǎn)單的制動(dòng)距離計(jì)算來(lái)確定肇事車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程情 況，按照現(xiàn)場(chǎng)情況繪制出現(xiàn)場(chǎng)圖，并主要依據(jù)以上的證言、證物分析并處理交通事故。由于 傳統(tǒng)分析計(jì)算方法過(guò)于簡(jiǎn)單化，用這類方式進(jìn)行道路交通事故的參數(shù)確認(rèn)和狀態(tài)判別具有 很大的局限性、隨意性和盲目性，分析鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度均不高，尤其是在進(jìn)行車輛 迭碰撞這類復(fù)雜道路交通事故形態(tài)的計(jì)算分析時(shí)更是含糊不清，實(shí)質(zhì)上就是沒(méi)法解決，導(dǎo) 致在交通事故責(zé)任劃分問(wèn)題上出現(xiàn)技術(shù)性失誤，從而引發(fā)社會(huì)糾紛。車輛迭碰撞事故作為一種特定的碰撞交通事故形態(tài)，其計(jì)算及模擬再現(xiàn)方法已受 到交通事故分析人員及車輛碰撞研究人員的關(guān)注。由于事故車輛間又發(fā)生了再碰撞(是否 發(fā)生過(guò)再碰撞可從事故車輛車體上的碰撞痕跡檢知)，使得碰撞作用后車輛的運(yùn)動(dòng)不再是 一個(gè)完全的“自由運(yùn)動(dòng)”，而且對(duì)于實(shí)際的車對(duì)車碰撞事故來(lái)說(shuō)，在地面坐標(biāo)系中的再碰撞 位置不可能從事故現(xiàn)場(chǎng)檢知，再碰撞瞬間車輛的狀態(tài)及瞬時(shí)速度方向等都是未知，從而使 得車輛迭碰撞事故的計(jì)算模擬更為復(fù)雜。車輛迭碰撞事故的鑒定質(zhì)量不僅關(guān)系到能否科學(xué)地分析事故成因、公正地處理交 通事故、給事故責(zé)任人相應(yīng)處罰的問(wèn)題，而且也關(guān)系到維護(hù)執(zhí)法權(quán)威性和推進(jìn)交通管理法 制化的重大問(wèn)題。因此，使用車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)解決車輛迭碰撞事 故將有效地提高事故鑒定與處理的技術(shù)含量，使其分析鑒定結(jié)果容易受到交通管理部門、 事故鑒定單位、事故當(dāng)事人的高度認(rèn)同，具有廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)外在交通事故再現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真軟件的實(shí)用 研究方面起步比較晚，針對(duì)車輛迭碰撞道路交通事故計(jì)算與模擬再現(xiàn)的研究尚未開(kāi)展。本 系統(tǒng)開(kāi)創(chuàng)性地提出了解析計(jì)算與模擬再現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故的整體方案，構(gòu)建了車 輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有道路交通事故模擬再現(xiàn)技術(shù)研究的空白，提供了一種車 輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)。本系統(tǒng)能夠利用碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察得到的事故車 輛主要結(jié)構(gòu)參數(shù)、車輛首碰撞中心地標(biāo)位置、最終停車位置、車體上碰撞痕跡位置等事故現(xiàn) 場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到迭碰撞事故中事故車輛的行駛車速和碰撞車速，并實(shí)現(xiàn)迭碰撞事故 的二維軌跡重構(gòu)、三維模擬再現(xiàn)、迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出以及事故發(fā)生過(guò)程 簡(jiǎn)述文本輸出。
為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
本發(fā)明包括八個(gè)子系統(tǒng)迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、再碰撞中 心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)、再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量迭代計(jì)算子系統(tǒng)、再碰撞接觸瞬間 計(jì)算子系統(tǒng)、車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)、車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)、車輛迭碰 撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)、迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)。利用本系統(tǒng)的工作界 面，可以實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)讀入與校核、二維軌跡重構(gòu)、三維過(guò)程 再現(xiàn)、迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出以及迭碰撞事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述文本輸出等交互 操作。
所述迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)包括兩個(gè)模塊迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng) 勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一 化模塊依據(jù)交警對(duì)車碰撞交通事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)獲得的車輛結(jié)構(gòu)參數(shù)、道路結(jié)構(gòu)參數(shù)、事故前 行駛路線、車輛首碰撞中心地標(biāo)位置、車輛最終停止位置、碰撞車輛車體上痕跡位置與變形 量、地面制動(dòng)印跡等現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，可快速完成事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入以及位置數(shù)據(jù)校核、公共 參數(shù)裝載與軌跡特征點(diǎn)預(yù)處理等，為后續(xù)的事故模擬計(jì)算、事故二維軌跡描述以及三維過(guò) 程再現(xiàn)提供歸一化數(shù)據(jù)支持。迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊包含事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，其作用是 將通過(guò)對(duì)話窗口錄入并經(jīng)過(guò)預(yù)處理和歸一化后的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至事故現(xiàn)場(chǎng)勘察 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。
所述再碰撞中心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)包括二個(gè)模塊軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊和痕 跡擬合檢測(cè)模塊。事故車輛再碰撞中心位置是指兩事故車輛再碰撞瞬間的碰撞接觸中心地 標(biāo)位置(在地面坐標(biāo)系中的位置)，此位置值關(guān)系到再碰撞瞬間兩車的(沖擊)力傳遞特 性和之后的車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)，是精確計(jì)算迭碰撞事故車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)和準(zhǔn)確再現(xiàn)迭碰 撞事故過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。碰撞事故發(fā)生后車輛在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生再碰撞的原因主要是碰撞車輛 車體的急速橫擺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，留在事故車輛車體上的再碰撞印跡是可以從事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)得到 的，但兩車再碰撞瞬間的地標(biāo)位置是不可能事后從事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)得到的。經(jīng)過(guò)對(duì)大量迭碰 撞實(shí)車試驗(yàn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和高速錄像資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)再碰撞基本上發(fā)生于車體的兩 個(gè)側(cè)面(含側(cè)面兩端)，而且其碰撞沖擊力相對(duì)首次碰撞而言要小。因此，本系統(tǒng)的軌跡映 射預(yù)判計(jì)算模塊是在暫不考慮再碰撞的情況下，以從碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)得到并經(jīng)過(guò)前述歸 一化校核處置的碰撞車輛首碰位置、最終停止位置和地面痕跡等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為預(yù)判目標(biāo)，應(yīng) 用本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和最優(yōu)化迭代逼近算法，計(jì)算得到碰撞 后車輛(自由)運(yùn)動(dòng)中各瞬時(shí)姿態(tài)和車體上再碰撞中心的映射軌跡。痕跡擬合檢測(cè)模塊是 在求得車輛瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和車體上再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡基礎(chǔ)上，以車體上再碰撞部位、車身碰撞變形區(qū)域特征點(diǎn)為預(yù)描目標(biāo)，采用數(shù)據(jù)擬合方法，反復(fù)篩選兩碰撞車輛映射軌 跡的交集點(diǎn)，計(jì)算檢測(cè)并最終確定出車輛迭碰撞事故再碰撞中心地標(biāo)位置真值及該瞬間車 輛姿態(tài)真值。所述再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)包括三個(gè)模塊終端軌跡點(diǎn)迭代擬 合計(jì)算模塊、碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊、精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊。碰撞 作用后瞬 間車輛運(yùn)動(dòng)量主要是指該時(shí)刻事故車輛在地面坐標(biāo)系和車身坐標(biāo)系中的6自由 度線速度與角速度。通過(guò)此子系統(tǒng)可由車輛再碰撞中心地標(biāo)位置和最終停止位置求得再碰 撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度與角速度值。所述再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)用以描述車輛在再碰撞作用前瞬間與再碰撞作 用后瞬間沖擊能量和運(yùn)動(dòng)力學(xué)量之間的定量轉(zhuǎn)換關(guān)系。其內(nèi)核是基于法向碰撞恢復(fù)系數(shù)及 切向碰撞恢復(fù)系數(shù)特性的彈性力學(xué)描述模型和基于有限元網(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形 特性的塑性力學(xué)描述模型，在已求得再碰撞中心地標(biāo)位置的基礎(chǔ)上，通過(guò)此計(jì)算子系統(tǒng)即 可由再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度速度和角速度求得再碰撞作用前瞬間事故車輛的6 自由度速度和角速度，實(shí)現(xiàn)該事故環(huán)節(jié)車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的逆向遞推。所述車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)包括二個(gè)模塊接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模 塊和首碰撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊。接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊根據(jù)由碰撞現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè) (并經(jīng)本系統(tǒng)預(yù)處置校核)而得的車輛首碰撞中心地標(biāo)位置值和由再碰撞中心位置計(jì)算子 模塊計(jì)算而得的車輛再碰撞中心地標(biāo)位置值及其前瞬間的6自由度運(yùn)動(dòng)參量值，采用基于 最優(yōu)步長(zhǎng)分割原理的軌跡點(diǎn)迭代擬合算法和轉(zhuǎn)折點(diǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)接續(xù)算法，求得首碰撞作用后 瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度。進(jìn)而應(yīng)用基于動(dòng)量與動(dòng)量矩守恒原理和碰撞動(dòng) 坐標(biāo)映射變換算法的首碰撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊即可求得首碰撞作用前瞬間事故車 輛的6自由度線速度和角速度。根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)的勘驗(yàn)數(shù)據(jù)確定車輛在事故發(fā)生前是否有制 動(dòng)或轉(zhuǎn)向等緊急避險(xiǎn)(操作)環(huán)節(jié)，在計(jì)算得到首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線 速度值和角速度值的基礎(chǔ)上，采用車輛動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算關(guān)系式計(jì)算事故車輛在碰撞發(fā)生前 正常行駛時(shí)的行車速度。所述車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)包括二個(gè)模塊基于⑶C(Visual C++設(shè)備 環(huán)境)圖形規(guī)則的迭碰撞事故諸元(車輛、現(xiàn)場(chǎng)道路與環(huán)境)二維圖形庫(kù)模塊和迭碰撞軌 跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊。本子系統(tǒng)首先自動(dòng)讀入事故背景參數(shù)與相關(guān)CDC 二維圖形，以前 節(jié)所求得的事故車輛在事故初始階段的瞬時(shí)姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)量為描述計(jì)算初值，利用車輛運(yùn)動(dòng) 力學(xué)計(jì)算模塊和車輪-地面力學(xué)計(jì)算模塊等由始及終順序計(jì)算車輛在各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)時(shí) 段的瞬時(shí)姿態(tài)(車輛質(zhì)心坐標(biāo)值、方位角)與瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量(平面線速度和橫擺角速度)，同 時(shí)啟動(dòng)本子系統(tǒng)的軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊在屏幕上現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景平面坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)顯示車 輛在給定時(shí)間步長(zhǎng)上的各瞬時(shí)形態(tài)和特征點(diǎn)(包括再碰撞位置特寫)，取得動(dòng)畫連續(xù)表現(xiàn) 車輛迭碰撞道路交通事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)效果。所述車輛迭碰撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)包括二個(gè)模塊基于OpenGL圖形技術(shù)的迭 碰撞事故諸元(車輛、現(xiàn)場(chǎng)道路與環(huán)境)底層3維透視圖形建模模塊和迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及 印跡顯示模塊。本子系統(tǒng)首先自動(dòng)讀入事故背景參數(shù)與相關(guān)3維動(dòng)畫圖形模型，以前節(jié)所 求得的事故車輛在事故初始階段的瞬時(shí)姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)量為描述計(jì)算初值，利用車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué) 計(jì)算模塊和車輪_地面力學(xué)計(jì)算模塊等由始及終順序計(jì)算車輛在事故過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)姿態(tài)(車輛質(zhì)心坐標(biāo)值及車身橫擺、俯仰、側(cè)傾等3自由度角度值)與瞬時(shí)運(yùn) 動(dòng)量(6自由度線速度與角速度值)，同時(shí)啟動(dòng)本子系統(tǒng)的動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊，在屏 幕上現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景空間坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間步長(zhǎng)上的各瞬時(shí)形態(tài)和車輪地面印 跡(包括再碰撞中心地標(biāo)位置示意)，取得動(dòng)畫連續(xù)表現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故全景全 過(guò)程狀態(tài)的三維再現(xiàn)效果。
所述迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)包括三個(gè)模塊迭碰撞事故案例數(shù) 據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊、迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊、迭碰撞事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出模 塊。迭碰撞事故案例數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊用于存儲(chǔ)模擬計(jì)算生成的事故案例數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)調(diào) 用功能。迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊采用事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)前述的歸 一化預(yù)處理和模擬計(jì)算后，輸出事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、天氣、道路結(jié)構(gòu)、路面狀況、碰撞前 行車路線(特征點(diǎn))、首碰撞點(diǎn)、迭碰撞點(diǎn)、停止點(diǎn)、車身碰撞印跡、計(jì)算變形量、碰撞前制動(dòng) 距離、正常行駛車速、首碰撞速度等能夠概括表現(xiàn)車輛迭碰撞事故特征的主要數(shù)據(jù)。迭碰撞 事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出模塊將根據(jù)前述的數(shù)據(jù)采集及模擬計(jì)算與再現(xiàn)結(jié)果，輸出事故發(fā)生 的時(shí)間、天氣、場(chǎng)地、事故車輛行駛狀態(tài)、計(jì)算行駛車速以及事故過(guò)程的文字描述和2維軌 跡描述。事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述文本可另存為書面報(bào)告，作為公安交警部門處理交通 事故、責(zé)任認(rèn)定的重要證據(jù)材料。
本發(fā)明能夠在實(shí)際道路交通事故分析鑒定中應(yīng)用，其特點(diǎn)在于
(1)輸入界面簡(jiǎn)潔、輸入數(shù)據(jù)精煉、約束條件易于確定。
(2)具有較高計(jì)算精度的現(xiàn)場(chǎng)特征點(diǎn)印跡檢測(cè)與校核計(jì)算模塊、車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì) 算模塊和碰撞計(jì)算模塊。
(3)系統(tǒng)為典型模塊式結(jié)構(gòu)，層次分明，操作簡(jiǎn)單，不要求使用人員具備較高的專 業(yè)技術(shù)水平。
(4)支持對(duì)車輛迭碰撞交通事故計(jì)算與模擬再現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行二維軌跡重構(gòu)。
(5)支持對(duì)車輛迭碰撞交通事故計(jì)算與模擬再現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行三維過(guò)程再現(xiàn)。系統(tǒng)利 用編程平臺(tái)自帶的OpenGL三維圖形開(kāi)發(fā)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)事故道路、場(chǎng)景與事故車輛三維透視 圖形的底層建模與驅(qū)動(dòng)，具有圖形數(shù)據(jù)量小、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行速度快的優(yōu)勢(shì)。
(6)針對(duì)事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)結(jié)果，提供一份可直接作為事故鑒定證據(jù)材料 的車輛迭碰撞交通事故特征計(jì)算數(shù)據(jù)表及車輛迭碰撞交通事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述報(bào)告，
(7)建有車輛迭碰撞交通事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和事故案例數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，并與計(jì)算 模擬系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。


圖1為車輛迭碰撞道路交通事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)框圖2為迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖3為再碰撞中心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖4為再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖5為再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖6為車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖7為車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖8為車輛迭碰撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖9為迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了具體的操作過(guò)程和詳細(xì)的實(shí)施方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下 述的實(shí)施例。
如圖1所示，本系統(tǒng)包括八大模擬計(jì)算子系統(tǒng)(1)_迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄 入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、O)-再碰撞中心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)、(3)-再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng) 量計(jì)算子系統(tǒng)、G)-再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)、(5)-車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)、 (6)-車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)、(7)-車輛迭碰撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)、(8)-迭碰 撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)。利用本系統(tǒng)的人-機(jī)互動(dòng)工作界面，輸入車輛迭碰 撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)校核和預(yù)處理后，完成事故車輛運(yùn)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)分析計(jì) 算、事故二維軌跡重構(gòu)、三維過(guò)程再現(xiàn)、事故案例存檔、迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸 出以及事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出等功能。
本系統(tǒng)各個(gè)主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案和執(zhí)行順序?yàn)?br> (1)迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本 數(shù)據(jù)錄入、特征點(diǎn)自動(dòng)校核、現(xiàn)場(chǎng)錄入?yún)?shù)預(yù)處理與存儲(chǔ)功能?，F(xiàn)場(chǎng)錄入?yún)?shù)預(yù)處理主要是 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除量綱和數(shù)量級(jí)的差異。本子系統(tǒng)包括兩個(gè)功能 模塊迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化模塊和迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
a)迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化功能模塊用于獲取事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù) 并對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)做歸一化處理；針對(duì)來(lái)自交警對(duì)車輛迭碰撞交通事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)獲得 的車輛類型與結(jié)構(gòu)參數(shù)、道路結(jié)構(gòu)與環(huán)境參數(shù)、事故前車輛行駛路線，車輛首碰撞中心地標(biāo) 位置、最終停止位置、兩車車體上碰撞痕跡位置與變形量、地面制動(dòng)印跡等事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù) 據(jù)，快速完成事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)的錄入以及位置數(shù)據(jù)校核、公共參數(shù)自動(dòng)裝載等，為后續(xù)的 事故模擬計(jì)算、事故二維軌跡描述以及三維過(guò)程再現(xiàn)提供歸一化數(shù)據(jù)支持。
b)迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)；采用Access 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用VC++6. 0開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立了事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。
(2)再碰撞中心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù) 據(jù)，得到再碰撞中心地標(biāo)位置真值及該瞬間車輛姿態(tài)真值；本子系統(tǒng)包括二個(gè)功能模塊 軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊和痕跡擬合檢測(cè)模塊。
a)軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的碰撞車輛首碰位置、最終停止位置 和地面痕跡等事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到碰撞后車輛(自由)運(yùn)動(dòng)中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和再 碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡；碰撞事故發(fā)生后車輛在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生再碰撞的原因主要是碰撞車 輛車體的急速橫擺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，留在事故車輛車體上的再碰撞印跡是可以從事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)得 到的，但兩車再碰撞瞬間的地標(biāo)位置是不可能事后從事故現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)得到的。經(jīng)過(guò)對(duì)大量迭 碰撞實(shí)車試驗(yàn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和高速錄像資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)再碰撞基本上發(fā)生于車體的 兩個(gè)側(cè)面(含側(cè)面兩端)，而且其碰撞沖擊力相對(duì)首次碰撞而言要小。因此，本系統(tǒng)的軌跡 映射預(yù)判計(jì)算模塊是在暫不考慮再碰撞的情況下，以從碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)得到并經(jīng)過(guò)前述歸一化處理的碰撞車輛首碰位置、最終停止位置和地面痕跡等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為預(yù)判目標(biāo)，應(yīng)用車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和最優(yōu)化迭代逼近算法，計(jì)算得到碰撞后車輛(自由)運(yùn) 動(dòng)中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和事故再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡。車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型用于計(jì)算碰撞車輛車體在急速橫擺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。具體計(jì)算方法采用車輛車身六自由度(在空間坐標(biāo)系中，在X、 Y、Z方向所受的力以及繞X軸旋轉(zhuǎn)的側(cè)傾運(yùn)動(dòng)，繞Y軸旋轉(zhuǎn)地俯仰運(yùn)動(dòng)以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)地 橫擺運(yùn)動(dòng))、四個(gè)車輪所受的垂直載荷及前輪平均轉(zhuǎn)向角這11自由度的汽車動(dòng)力學(xué)解析計(jì) 算方程，求解車輛各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。最優(yōu)化迭代逼近算法用于確定再碰撞印跡中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡；具體方法以 車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型計(jì)算得到的某一時(shí)刻車輛運(yùn)動(dòng)姿態(tài)為初始值，應(yīng)用黃金 分割法確定最優(yōu)步長(zhǎng)，在給定的區(qū)間內(nèi)采用迭代逼近計(jì)算方法搜索映射軌跡，將軌跡搜索 區(qū)間逐步縮小到極小的領(lǐng)域內(nèi)，當(dāng)軌跡區(qū)間縮小到給定的足夠小(允許誤差)的范圍內(nèi)時(shí)， 即可認(rèn)為該區(qū)間為所求的再碰撞中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡。b)痕跡擬合檢測(cè)功能模塊，根據(jù)求得的車輛各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)及車體上再碰撞 中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡，確定事故再碰撞中心地標(biāo)位置及該瞬間車輛姿態(tài)；具體計(jì)算方法 在求得的車輛各瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值及車體上再碰撞中心的最優(yōu)映 射軌跡的基礎(chǔ)上，以車體上再碰撞部位、車身碰撞變形區(qū)域特征點(diǎn)為預(yù)描目標(biāo)，采用數(shù)據(jù)擬 合方法，反復(fù)篩選兩碰撞車輛映射軌跡的交集點(diǎn)，計(jì)算檢測(cè)并最終確定出車輛迭碰撞事故 再碰撞中心地標(biāo)位置真值及該瞬間車輛姿態(tài)真值。(3)再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn) 場(chǎng)基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，計(jì)算得到再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值 與角速度值。本子系統(tǒng)包括三個(gè)功能模塊終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊、碰撞作用后車輛 大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊和精細(xì)化車輪_地面力學(xué)模塊。a)終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)和 再碰撞中心地標(biāo)位置，得到車輛再碰撞中心的軌跡。具體方法在完成事故現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)錄入和 再碰撞中心地標(biāo)位置確定的基礎(chǔ)上，以車輛再碰撞中心地標(biāo)位置為初始值，利用黃金分割 法確定最優(yōu)步長(zhǎng)，以事故車輛碰撞部位在再碰撞中心擬合時(shí)刻的軌跡為搜索目標(biāo)，在給定 的區(qū)域內(nèi)利用迭代計(jì)算方法搜索軌跡，將軌跡搜索區(qū)域逐步縮小到極小的范圍內(nèi)，當(dāng)軌跡 搜索縮小到給定的足夠小(允許誤差)的范圍內(nèi)時(shí)，即可認(rèn)為該區(qū)間為所求的車輛再碰撞 中心的軌跡。b)精細(xì)化車輪_地面力學(xué)模塊根據(jù)車輛再碰撞中心的軌跡，計(jì)算地面對(duì)輪胎的作 用力。對(duì)于運(yùn)動(dòng)中的汽車而言，除空氣作用和重力外，幾乎所有其他影響汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的外 力(或力矩)都是以地面作用于輪胎的形式來(lái)傳遞給車體的。當(dāng)事故車輛在碰撞沖擊慣性 作用下，從碰撞作用結(jié)束瞬間開(kāi)始“自由運(yùn)動(dòng)”直至車輛最后停止，此期間碰撞車輛只受重 力和車輪_地面作用力的作用，空氣作用力可以忽略不計(jì)。輪胎_地面作用力計(jì)算與車輪 側(cè)偏角、輪胎特性及垂直載荷相關(guān)，本模塊采用具有大側(cè)偏角運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的G. Gim輪胎理 論力學(xué)模型計(jì)算地面對(duì)輪胎的作用力。c)碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊，根據(jù)車輛再碰撞中心的軌跡、地面 對(duì)輪胎的作用力計(jì)算再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。車輛輪胎所受的縱向力、側(cè)向力和回正力矩對(duì)汽車瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及軌跡路線起著決定作用。本模塊利 用車輛11自由度運(yùn)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型和具有大側(cè)偏角運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的G. Gim輪胎理論力學(xué)模 型，計(jì)算再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。
(4)再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)、再 碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，計(jì)算得到再 碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。本子系統(tǒng)包括兩個(gè)主要計(jì)算模型 基于有限元網(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形特性的塑性力學(xué)描述模型、基于法向碰撞恢復(fù)系 數(shù)及切向碰撞恢復(fù)系數(shù)特性的彈性力學(xué)描述模型。
基于有限元網(wǎng)格劃分原理及局域當(dāng)量變形特性的塑性力學(xué)描述模型用于計(jì)算車 輛碰撞塑性變形所吸收的能量，得出與車身變形能量相當(dāng)?shù)牡刃к囁贀p失。具體方法基于 有限元網(wǎng)格劃分理論，將車身劃分為若干區(qū)域，將事故車輛的實(shí)際變形與網(wǎng)格劃分圖進(jìn)行 對(duì)比，變形曲線與完好狀態(tài)下的車型輪廓之間區(qū)域所包含的數(shù)值總和為碰撞變形區(qū)域產(chǎn)生 塑性變形后所吸收的能量，結(jié)合能量守恒原理、動(dòng)量守恒原理及車輛碰撞速度和車體殘余 變形之間的線性關(guān)系，得出與車身變形能量相當(dāng)?shù)牡刃к囁贀p失。
基于法向碰撞恢復(fù)系數(shù)及切向碰撞恢復(fù)系數(shù)特性的彈性力學(xué)描述模型用于消去 根據(jù)動(dòng)量和動(dòng)量矩守恒定理建立的車對(duì)車再碰撞作用瞬間的運(yùn)動(dòng)量關(guān)系式中的法向碰撞 沖量和切向碰撞沖量，并計(jì)算得到再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度 值。在關(guān)系表達(dá)式中，法向碰撞沖量和切向碰撞沖量不易測(cè)定，在進(jìn)行碰撞運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析計(jì) 算時(shí)是一個(gè)中間計(jì)算變量，利用法向碰撞恢復(fù)系數(shù)和切向碰撞恢復(fù)系數(shù)可以消去關(guān)系式中 的法向碰撞沖量和切向碰撞沖量。消去后可以計(jì)算得到再碰撞作用瞬間的運(yùn)動(dòng)量，再結(jié)合 等效車速損失，可以求得再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值。法向碰 撞恢復(fù)系數(shù)定義為在兩車碰撞面的碰撞中心處，碰撞作用后瞬時(shí)與碰撞作用前瞬時(shí)的法 向相對(duì)速度之比；切向碰撞恢復(fù)系數(shù)定義為在兩車碰撞面的碰撞中心處，碰撞作用后瞬 時(shí)與碰撞作用前瞬時(shí)的切向相對(duì)速度之比。
(5)車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化校核處置后的車輛首碰撞中心 地標(biāo)位置值、再碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度 值，計(jì)算得到首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度和事故車輛在碰撞發(fā) 生前正常行駛時(shí)的行車速度。本子系統(tǒng)包括二個(gè)功能模塊接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊 和首碰撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊。
a)接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化校核處置后的車輛首碰撞中心地標(biāo) 位置值、車輛再碰撞中心地標(biāo)位置值及再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速 度值，計(jì)算得到首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值。根據(jù)由碰撞 現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)(并經(jīng)本系統(tǒng)預(yù)處置校核)而得的車輛首碰撞中心地標(biāo)位置值和由再碰撞中心地 標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)計(jì)算而得的車輛再碰撞中心地標(biāo)位置值及其前瞬間的6自由度線速度 值和角速度值，采用基于最優(yōu)步長(zhǎng)分割原理的軌跡點(diǎn)迭代擬合算法和轉(zhuǎn)折點(diǎn)運(yùn)動(dòng)力學(xué)接續(xù) 計(jì)算方法，求得首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值。
b)首碰撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊，根據(jù)首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度 線速度值和角速度值，計(jì)算得到首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度 值、車輛在事故發(fā)生前正常行駛的行車速度。采用動(dòng)量與動(dòng)量矩守恒原理和碰撞動(dòng)坐標(biāo)映射變換計(jì)算方法，在求得首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值的基 礎(chǔ)上，計(jì)算首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值。根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)的 勘驗(yàn)數(shù)據(jù)確定車輛在事故發(fā)生前是否有制動(dòng)或轉(zhuǎn)向等緊急避險(xiǎn)(操作)環(huán)節(jié)，在計(jì)算得到 首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值的基礎(chǔ)上，采用車輛動(dòng)力學(xué)模 擬計(jì)算關(guān)系式計(jì)算事故車輛在碰撞發(fā)生前正常行駛時(shí)的行車速度。
(6)車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰 撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值及行車速度，實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞道路 交通事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)。為了在實(shí)際操作中提高計(jì)算模擬的精確度，可將本系統(tǒng)的 二維重構(gòu)結(jié)果與事故現(xiàn)場(chǎng)采集到的真實(shí)情況作對(duì)比，如果準(zhǔn)確度達(dá)到精度要求，則可輸出 事故模擬計(jì)算結(jié)果；如果準(zhǔn)確度不高，應(yīng)當(dāng)在保證事故碰撞中心點(diǎn)基本準(zhǔn)確的前提下，適當(dāng) 調(diào)整事故現(xiàn)場(chǎng)基本輸入?yún)?shù)及經(jīng)驗(yàn)推測(cè)參數(shù)，提高計(jì)算模擬的準(zhǔn)確度，達(dá)到優(yōu)化計(jì)算結(jié)果 的目的。本子系統(tǒng)包括二個(gè)功能模塊基于CDC(ViSual C++設(shè)備環(huán)境)圖形規(guī)則的迭碰撞 事故諸元(車輛、現(xiàn)場(chǎng)道路與環(huán)境)二維圖形庫(kù)模塊和迭碰撞軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊。
a)基于⑶C(ViSual C++設(shè)備環(huán)境)圖形規(guī)則的迭碰撞事故諸元(車輛、現(xiàn)場(chǎng)道路 與環(huán)境)二維圖形庫(kù)模塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，調(diào)用二維圖形庫(kù)中 車輛、道路結(jié)構(gòu)等CDC圖形規(guī)則的事故儲(chǔ)元。
b)迭碰撞軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)利用二維圖形對(duì)車輛迭碰撞道路交通事 故軌跡狀態(tài)進(jìn)行二維重構(gòu)。根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，由始及終順序計(jì)算 車輛在各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)姿態(tài)(車輛質(zhì)心坐標(biāo)值、方位角)與瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量(平面 線速度和橫擺角速度)，并同時(shí)在屏幕上現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景平面坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間 步長(zhǎng)上的各瞬時(shí)形態(tài)和特征點(diǎn)(包括再碰撞位置特寫)，取得動(dòng)畫連續(xù)表現(xiàn)車輛迭碰撞道 路交通事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)效果。
(7)車輛迭碰撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、 首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值及行車速度，實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞 道路交通事故全景全過(guò)程狀態(tài)的三維再現(xiàn)。為了在實(shí)際操作中提高計(jì)算模擬的精確度，可 將本系統(tǒng)的三維過(guò)程再現(xiàn)結(jié)果與事故現(xiàn)場(chǎng)采集到的真實(shí)情況作對(duì)比，如果準(zhǔn)確度達(dá)到精度 要求，則可輸出事故模擬計(jì)算結(jié)果；如果準(zhǔn)確度不高，應(yīng)當(dāng)在保證事故碰撞中心基本準(zhǔn)確的 前提下，適當(dāng)調(diào)整事故現(xiàn)場(chǎng)基本輸入?yún)?shù)及經(jīng)驗(yàn)推測(cè)參數(shù)，提高計(jì)算模擬的準(zhǔn)確度，達(dá)到優(yōu) 化計(jì)算結(jié)果的目的。本子系統(tǒng)包括二個(gè)功能模塊基于OpenGL圖形技術(shù)的迭碰撞事故諸元 (車輛、現(xiàn)場(chǎng)道路與環(huán)境)底層3維透視圖形建模模塊和迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊。
a)基于OpenGL圖形技術(shù)的迭碰撞事故諸元(車輛、現(xiàn)場(chǎng)道路與環(huán)境)底層3維透 視圖形建模模塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用OpenGL三維圖形開(kāi)發(fā)技 術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)事故車輛、道路結(jié)構(gòu)、電線桿等三維透視圖形的底層建模。
b)迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊，實(shí)現(xiàn)利用3維透視圖形對(duì)車輛迭碰撞道路交 通事故全景全過(guò)程的三維過(guò)程再現(xiàn)。在三維透視圖形的底層建模的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)由始及終 順序計(jì)算車輛在事故過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)時(shí)段的瞬時(shí)姿態(tài)(車輛質(zhì)心坐標(biāo)值及車身橫擺、 俯仰、側(cè)傾等3自由度角度值)與瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)量(6自由度線速度與角速度值)，并同時(shí)在屏 幕上現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景空間坐標(biāo)系中實(shí)時(shí)顯示車輛在給定時(shí)間步長(zhǎng)上的各瞬時(shí)形態(tài)和車輪地面印 跡(包括再碰撞中心地標(biāo)位置示意)，取得動(dòng)畫連續(xù)表現(xiàn)車輛迭碰撞道路交通事故全景全過(guò)程狀態(tài)的三維再現(xiàn)效果。(8)迭 碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值、行車速度及事故 軌跡二維重構(gòu)，輸出車輛迭碰撞事故特征計(jì)算數(shù)據(jù)表和事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述文本，并實(shí)現(xiàn)事 故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。本子系統(tǒng)包括三個(gè)模塊迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊、迭碰 撞事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出模塊以及迭碰撞事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。a)迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表輸出模塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值、車輛行駛車速，輸出 事故發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、天氣、道路結(jié)構(gòu)、路面狀況、碰撞前行車路線(特征點(diǎn))、首碰撞點(diǎn)、 迭碰撞點(diǎn)、停止點(diǎn)、車身碰撞印跡、計(jì)算變形量、碰撞前制動(dòng)距離、正常行駛車速、首碰撞速 度等能夠概括表現(xiàn)車輛迭碰撞事故特征的主要數(shù)據(jù)。b)迭碰撞事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述輸出模塊根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 及事故軌跡二維重構(gòu)結(jié)果，輸出事故發(fā)生的時(shí)間、天氣、場(chǎng)地、事故車輛行駛狀態(tài)、計(jì)算行駛 車速、事故過(guò)程文字描述及2維軌跡描述。c)迭碰撞事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)模擬計(jì)算生成的事故案例數(shù)據(jù)。采用 Access數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，利用VC++6. 0開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立了事故案例數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。使用本發(fā)明系統(tǒng)經(jīng)過(guò)對(duì)兩車迭碰撞交通事故的分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)，其結(jié)果以三 維動(dòng)畫過(guò)程再現(xiàn)、二維軌跡重構(gòu)、迭碰撞事故主要特征計(jì)算數(shù)據(jù)表以及事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述 文本的形式表述出來(lái)，可以作為公安交警部門進(jìn)行兩車迭碰撞交通事故技術(shù)鑒定和事故責(zé) 任認(rèn)定的證據(jù)材料。
權(quán)利要求
1.一種車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng) 基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、再碰撞中心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)、再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn) 動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)、車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)、車輛迭碰 撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)、車輛迭碰撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)、迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出 描述子系統(tǒng)；其中所述迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本 數(shù)據(jù)錄入、特征點(diǎn)自動(dòng)校核、現(xiàn)場(chǎng)錄入?yún)?shù)預(yù)處理，得到歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本 數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲(chǔ)；所述迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)包括車輛類型與結(jié)構(gòu)參數(shù)、道路結(jié)構(gòu)與環(huán) 境參數(shù)、事故前車輛行駛路線、車輛首碰撞中心地標(biāo)位置、迭碰撞車輛最終停止位置、迭碰 撞車輛車體上碰撞痕跡位置與變形量、地面制動(dòng)印跡；所述再碰撞中心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù) 據(jù)，得到事故再碰撞中心地標(biāo)位置及該瞬間車輛姿態(tài)；所述再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn) 場(chǎng)基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，計(jì)算得到再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值 與角速度值；所述再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)、 再碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值，計(jì)算得到 再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值；所述車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理后的車輛首碰撞中心地標(biāo) 位置值、再碰撞中心地標(biāo)位置及再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度值， 計(jì)算得到首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度和角速度和事故車輛在迭碰撞事 故發(fā)生前正常行駛時(shí)的行車速度；所述車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首 碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值及行車速度，實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞道 路交通事故軌跡狀態(tài)的二維重構(gòu)；所述車輛迭碰撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)，用于根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首 碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值及行車速度，實(shí)現(xiàn)車輛迭碰撞道 路交通事故全景全過(guò)程狀態(tài)的三維再現(xiàn)；所述迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)， 用于根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線 速度值和角速度值、行車速度及事故軌跡二維重構(gòu)，輸出車輛迭碰撞事故特征計(jì)算數(shù)據(jù)表 和事故發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)述文本，并實(shí)現(xiàn)事故案例數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所 述迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)包括迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一 化模塊和迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；所述事故現(xiàn)場(chǎng)勘察數(shù)據(jù)輸入與歸一化功能模塊用于獲取迭 碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)并對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)做歸一化處理；所述迭碰撞數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能模 塊，用于存儲(chǔ)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所 述再碰撞中心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)包括軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊和痕跡擬合檢測(cè)模塊；所述 軌跡映射預(yù)判計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到碰撞后車輛運(yùn)動(dòng)中各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和再碰撞中心的最優(yōu)映射軌跡；所述痕跡擬合檢測(cè)功能模塊，根據(jù)求得的 車輛各瞬間的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)及車體上再碰撞中心點(diǎn)的最優(yōu)映射軌跡，確定事故再碰撞中心地標(biāo) 位置及該瞬間車輛姿態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所 述再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)包括終端軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊、碰撞作用 后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊和精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊；所述終端軌跡點(diǎn)迭代擬 合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化處理的迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)和再碰撞中心地標(biāo)位置，得到車 輛再碰撞中心的軌跡；所述精細(xì)化車輪-地面力學(xué)模塊根據(jù)車輛再碰撞中心的軌跡，計(jì)算 地面對(duì)輪胎的作用力；所述碰撞作用后車輛大側(cè)偏運(yùn)動(dòng)力學(xué)描述模塊，根據(jù)車輛再碰撞中 心的軌跡、地面對(duì)輪胎的作用力計(jì)算再碰撞作用后瞬間車輛的6自由度線速度值與角速度 值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所 述車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)包括接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊和首碰撞接觸階段 動(dòng)力學(xué)描述模塊；接續(xù)軌跡點(diǎn)迭代擬合計(jì)算模塊，根據(jù)歸一化校核處置后的車輛首碰撞中 心地標(biāo)位置值、車輛再碰撞中心地標(biāo)位置值及再碰撞作用前瞬間車輛的6自由度線速度值 與角速度值，計(jì)算得到首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值；首碰 撞接觸階段動(dòng)力學(xué)描述模塊，根據(jù)首碰撞作用后瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速 度值，計(jì)算得到首碰撞作用前瞬間事故車輛的6自由度線速度值和角速度值、車輛在事故 發(fā)生前正常行駛的行車速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所 述車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)包括基于CDC圖形規(guī)則的迭碰撞事故諸元二維圖形庫(kù) 模塊和迭碰撞軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊；所述基于CDC圖形規(guī)則的迭碰撞事故諸元二維圖 形庫(kù)模塊用于根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，調(diào)用二維圖形庫(kù)中車輛、道路結(jié) 構(gòu)等⑶C圖形規(guī)則的事故儲(chǔ)元；所述迭碰撞軌跡定位與圖形驅(qū)動(dòng)模塊用于利用二維圖形對(duì) 車輛迭碰撞道路交通事故軌跡狀態(tài)進(jìn)行二維重構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，所 述車輛迭碰撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)包括基于OpenGL圖形技術(shù)的迭碰撞事故諸元底層3維 透視圖形建模模塊和迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊；所述基于OpenGL圖形技術(shù)的迭碰 撞事故諸元底層3維透視圖形建模模塊，根據(jù)歸一化校核處置的事故現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用 OpenGL三維圖形開(kāi)發(fā)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)事故車輛、道路結(jié)構(gòu)、電線桿三維透視圖形的底層建模； 所述迭碰撞動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)及印跡顯示模塊，利用3維透視圖形對(duì)車輛迭碰撞道路交通事故全景 全過(guò)程的三維過(guò)程再現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種車輛迭碰撞事故分析計(jì)算與模擬再現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括迭碰撞事故現(xiàn)場(chǎng)基本數(shù)據(jù)錄入與存儲(chǔ)子系統(tǒng)、再碰撞中心地標(biāo)位置檢測(cè)子系統(tǒng)、再碰撞作用后瞬間車輛運(yùn)動(dòng)量計(jì)算子系統(tǒng)、再碰撞接觸瞬間計(jì)算子系統(tǒng)、車輛首碰撞速度模擬計(jì)算子系統(tǒng)、車輛迭碰撞軌跡二維重構(gòu)子系統(tǒng)、車輛迭碰撞過(guò)程三維再現(xiàn)子系統(tǒng)、迭碰撞事故模擬計(jì)算結(jié)果輸出描述子系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102034258SQ20111000339
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者周維新, 張維峰, 張韋, 李春明, 袁望方, 趙晨, 陳濤, 魏朗 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)