[發明專利]一種基于工效學的乘用車駕駛動態舒適性測試分析方法

有效

• 申請號: 202010782097.1
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN112229642B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 姜興宇;馬明宇;趙琛;劉新昊;侯志權;趙文鵬;劉偉軍
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007;G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 北京展翅星辰知識產權代理有限公司 11693
• 代理人: 王文生

1.一種基于工效學的乘用車駕駛動態舒適性測試分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據駕駛室實際尺寸繪制三維模型，并導入JACK仿真軟件構建虛擬駕駛仿真場景；

S2：使用FAB動作捕捉系統在乘用車駕駛室收集駕駛人員動作數據，進行駕駛人動作捕捉實驗；

S3：使用動作捕捉數據導入虛擬駕駛仿真場景中，創建數字動態仿真過程，驅動虛擬駕駛人運動；并對虛擬駕駛人受力情況進行分析；

S4：依據仿真受力分析結果，結合駕駛人主觀判斷，采用G1法和灰色物元分析相結合的方式，構建駕駛動態舒適性評價體系模型，輸出駕駛舒適性等級。

2.根據權利要求1所述的基于工效學的乘用車駕駛動態舒適性測試分析方法，其特征在于，所述駕駛動態舒適性評價指對汽車在駕駛過程中由于汽車加減速、轉向和制動、路面產生的振動和沖擊以及環境對駕駛員動態舒適性的影響的評價過程。

3.根據權利要求1或2所述的基于工效學的乘用車駕駛動態舒適性測試分析方法，其特征在于，所述FAB動作捕捉系統應具備如下功能：

(1)采用實時無線信號傳輸方式，可同步記錄動作數據同時不影響駕駛人正常工作；

(2)具備錄像功能，便于為仿真過程提供參考。

4.根據權利要求1或2所述的基于工效學的乘用車駕駛動態舒適性測試分析方法，其特征在于，在駕駛人動作捕捉實驗中，為實現動態舒適性分析，采用無線動作捕捉設備進行動作捕捉實驗，實時采集駕駛人動作時頭部、軀干、骨盆、左上臂、右上臂、左前臂、右前臂、左大腿、右大腿、左小腿、右小腿的力量、角度、加速度等動作數據，具體實驗步驟如下：

(1)實驗準備：為被測者佩戴好無線傳感器，錄入被測者的人體尺寸數據，主要有身高、體重、軀干長、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長；

(2)實驗實施：校準設備后開始實驗，保證動作捕捉系統中的虛擬人動作與被測者動作同步運動，收集動作數據并進行錄像；

(3)實驗結束：將收集的各部位偏角、傾角、轉角、力量、力矩、功率等動作數據進行整理，剔除因失真和傳輸不穩定產生的異常數據，形成Excel數據表格；

(4)數據分析，整理各個部位的動作數據，分析其產生的原因，將其導入所述虛擬駕駛仿真場景進行動態仿真并受力分析，判斷人員駕駛的受力情況。

5.根據權利要求1或2所述的基于工效學的乘用車駕駛動態舒適性測試分析方法，其特征在于，所構建駕駛動態舒適性評價體系模型的評價指標體系依據駕駛舒適性因素分為可達性評價、可視性評價、操作力評價和操作姿勢評價，其中，可達性評價和可視性評價為主觀評價指標，操作力評價和操作姿勢評價為客觀評價指標。

6.根據權利要求1或2所述的基于工效學的乘用車駕駛動態舒適性測試分析方法，其特征在于，采用G1法與灰色物元分析相結合的方法進行綜合評價，具體評價過程如下：

(1)運用序關系法確定相鄰指標重要性比，征集多位專家對指標體系進行評價，設在N位專家中有N₁,N₂,…,N_k專家給出的序關系一致，其中1≤N_s≤N(s＝1,2,…h)，即N_s位專家關于給出的序關系為其中k＝1,2,…,N_s；s＝1,2,…h，

記與重要程度比值為求出的權重為將N_s個的幾何平均值作為組合權值，記作即

其中s＝1,2,…,h；j＝1,2,…,m，則評價指標的綜合權重為：

(2)定量指標的歸一化處理

設指標屬性值的范圍為0-100，x₁,x₂,…x_n為C₁,C₂,…C_n的屬性值，若max x_n,min x_n為效益型指標的上限和下限，則建立的歸一化函數f_x：

若max x_n,min x_n為成本型指標的上限和下限，則建立的歸一化函數f_c：

(3)定性指標的歸一化處理

將汽車操作舒適性主觀評價指標劃分為優(90)、良(80)、中(70)、一般(60)、差(50)共5個等級，通過選定具有廣泛體征代表性的被試者，以及設計科學合理的主觀評價問卷，達到獲取高質量主觀評分結果的目的；

(4)基于灰色物元分析構建評價模型，評價汽車駕駛舒適性，

汽車的駕駛舒適性評價指標的物質元素矩陣由評價汽車的駕駛舒適性N，評價指標C和底層的評價要素的灰量值V組成，若某項評價元素有C₁,C₂,…C_n具有評價指標，則相應的灰量值為V₁,V₂,…V_n，這些值形成n維復合元素矩陣，表示為：

其中，底層評價指標包括主觀指標和客觀指標，

將汽車駕駛舒適性劃分的評價等級為{優，良，中，差，極差}，汽車駕駛舒適性的評價指標為C_f(f＝0,1,2,…,n)，下一層評價指標為C_fi(i＝1,2,…,n)，N_fj表示所劃分的第j個等級級別，V_fk表示N_fj關于C_fi的相關值的范圍，用(a_ki,b_ki)表示，稱為與度量的每個級別相對應的經典灰色域，記為R_fk＝(N_fj,C_fi,V_fk)，描述如下：

灰節域是指C_f取值的范圍，用(a_pi,b_pi)表示，記為R_fp＝(N_fp,C_fi,V_fp)，

關聯函數表示物元的量值是實軸上的點時，物元滿足所需范圍的程度，令某一點V_i到區間(a_ki,b_ki)的距離為：

令某一點V_i到區間(a_pi,b_pi)的距離為:

則關聯函數為：

式中V_fk＝|b_ki-a_ki|，

關聯度表示評價目標和標準目標水平之間的符合程度，以及待評價汽車駕駛舒適性N_f各評價指標C_fi關于評價指標的關聯度表示為K_j(N_f)，

其中，ω_fi表示評價指標的C_fi權重值，則汽車駕駛舒適性N各評價指標C_f的關聯度為K_j(N_i)，即汽車駕駛舒適性綜合關聯度為：

其中，ω_i表示評價指標的C_i權重值，

若K_j＝max{K₁(N),K₂(N),…,K_n(N)}，表示汽車駕駛舒適性綜合評價屬于j級。