基于三维多刚体模型的轿车－人碰撞事故再现优化方法

1、一种基于三维多刚体模型的轿车—人碰撞事故再现优化方法，其特征在于：
(1)建立事故发生环境及事故轿车、行人的三维多刚体数学模型；
(2)确定事故发生后轿车停止质心位置坐标、行人臀部落点位置坐标；
(3)确定优化设计变量、约束条件和优化目标函数；
(4)调用优化算法对给定目标函数进行优化求解；
(5)经多次优化循环计算后，判定目标函数收敛性，是否求得最优解。
2、根据权利要求1所述的基于三维多刚体模型的轿车—人碰撞事故再现优化方 法，其特征是，所述的步骤(1)，具体指：对于真实的轿车—人碰撞事故，根据事 故实际情况，建立包括路面、护栏在内的事故发生环境三维多刚体模型；根据汽车 几何外形特征建立三维多刚体模型；考虑行人身高、年龄、体重建立三维多刚体模 型。
3、根据权利要求1所述的基于三维多刚体模型的轿车—人碰撞事故再现优化方 法，其特征是，所述的步骤(2)，具体指：根据事故现场环境，自定义空间广义坐 标系XYZ，然后确定事故发生后轿车停止质心位置坐标C1(xc1，yc1，zc1)、行人臀部落 点位置坐标H1(xh1，yh1，zh1)。
4、根据权利要求1所述的基于三维多刚体模型的轿车—人碰撞事故再现优化方 法，其特征是，所述的步骤(3)，具体指：设定优化设计变量为轿车对行人的碰撞 速度V，碰撞初始时刻轿车质心位置坐标C2(xc2，yc2，zc2)、行人站立臀部位置坐标 H2(xh2，yh2，zh2)，以轿车速度的估值区间和轿车、人碰撞前后的距离关系作为约束 条件，确定优化目标函数：
$Y=F\left[x\right]=\mathrm{Min}\underset{i=0}{\overset{m-1}{\Sigma }}{\beta }_{i}f\left(x_i\right)$
式中βi为加权系数。
5、根据权利要求1所述的基于三维多刚体模型的轿车—人碰撞事故再现优化方 法，其特征是，所述的步骤(4)，具体指：调用优化算法，在设计变量取值区间范 围内进行搜索，经p次优化循环后计算得到碰撞速度Vp，轿车停止质心位置坐标 C1 p(xc1 p，yc1 p，zc1 p)、行人臀部落点位置坐标H1 p(xh1 p，yh1 p，zh1 p)，使目标函数Fp[x]最小化， 即：
$\mathrm{Min}{F}^p\left[x\right]=\mathrm{Min}({[{(x_{c1}^p-x_{c1})}^2+{(y_{c1}^p-y_{c1})}^2+{(z_{c1}^p-z_{c1})}^2]}^{1/2}+{[{(x_{h1}^p-x_{h1})}^2+{(y_{h1}^p-y_{h1})}^2+{(z_{h1}^p-z_{h1})}^2]}^{1/2})$
。
6、根据权利要求1所述的基于三维多刚体模型的轿车—人碰撞事故再现优化方 法，其特征是，所述的步骤(5)，具体指：经过p次优化循环计算，在满足约束条 件的情况下，计算程序对每相邻两个优化循环得到的计算结果进行比较分析，根据 设定的目标函数误差Ep判断是否收敛。目标函数误差计算公式为：
$E^p=\left|\frac{F^P\left[x\right]-F^{P-1}\left[x\right]}{F^{P-1}\left[x\right]}\right|$
Ep取值区间为[0，1]，随着优化次数p增加，Ep越小，表明目标函数误差序列 呈递减趋势，两次相邻优化循环的计算结果越接近，优化结果越趋于收敛。当Ep值 在设定的范围值内足够小，即可判断目标函数收敛，求得最优解。

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