车辆倾覆预测方法技术

本申请涉及一种车辆倾覆预测方法

【技术实现步骤摘要】
车辆倾覆预测方法、系统和电子设备


[0001]本申请涉及车辆动力学理论模型领域，特别是涉及车辆倾覆预测方法
、
系统和电子设备
。

技术介绍

[0002]冲击波作用下引发的倾覆是车辆毁伤的一种重要形式
。
因此建立冲击波作用下车辆倾覆分析研究方法，对快速评估车辆毁伤程度以及提升车辆抗倾覆能力等有重要意义
。
[0003]动力学理论模型是分析动力学响应的一项重要方法，对于车辆而言，其存在多种特定力学环境
。
车辆一般作为复杂的多体系统，其运动状态是综合车辆本体
、
驾驶员操纵
、
周围环境等因素的结果
。
现有技术通过建立车辆线性动力学模型对偏转运动进行求解，或通过横向稳定性或者纵向稳定性分析预测方法实现解横向或纵向运动求解
。
[0004]但是现有技术对于冲击波所引发的车辆整体倾覆响应研究较少
。
通过建立车辆线性动力学模型进行求解无法应用于大角度偏转运动；通过横向稳定性或者纵向稳定性分析预测的方法仅为单个方向的运动求解，无法实现同时对多个运动方向进行预测
。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种车辆倾覆预测方法
、
系统和电子设备，以至少解决相关技术中无法同时对多个运动方向进行预测的问题
。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种车辆倾覆预测方法，包括：以车辆初始质心为原点构建地面坐标系，以车辆在侧向冲击波作用下发生移动时的车辆质心为原点构建车体坐标系；根据车辆受所述侧向冲击波作用出现的侧翻角度和横摆角度，获取变换矩阵，所述变换矩阵表征所述车体坐标与所述地面坐标的转换关系；获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一受力参数，并根据所述变换矩阵将所述第一受力参数转换为所述车体坐标系下的第二受力参数；基于所述第二受力参数构建动力学模型，求解目标时刻下车辆的侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度，当所述目标时刻迟于或者等于侧向冲击波的作用结束时刻，根据所述侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度获取车辆倾覆预测结果
。
[0007]在一实施例中，所述第一受力参数包括车辆轮胎所承受的第一地面作用力，所述获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一受力参数，包括：根据车辆轮胎在所述车体坐标系下的第一位置矢量获取所述车辆轮胎在车体坐标系中的第一坐标；根据所述第一坐标和所述变换矩阵获取车辆轮胎在地面坐标系中的第二坐标；响应于所述第二坐标沿竖直方向的坐标值等于所述第一坐标沿竖直方向的坐标值，获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一地面作用力
。
[0008]在一实施例中，所述响应于所述第二坐标沿竖直方向的坐标值等于所述第一坐标
沿竖直方向的坐标值，获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一地面作用力，包括：根据所述侧翻角度和横摆角度获取所述车体坐标系的转动角速度；根据所述第一坐标
、
所述变换矩阵
、
所述转动角速度和所述车辆质心在所述地面坐标系中的速度，获取所述车辆轮胎在所述地面坐标系中的第一速度和第一加速度；根据所述第一速度和所述第一加速度获取所述车辆轮胎所受的第一地面作用力
。
[0009]在一实施例中，所述第一受力参数还包括：第一重力矩阵和第一侧向冲击波矩阵；所述根据所述变换矩阵将所述第一受力参数转换为所述车体坐标系下的第二受力参数，包括：根据所述变换矩阵和所述第一重力矩阵确定第二重力矩阵；根据所述变换矩阵和所述第一侧向冲击波矩阵确定第二冲击力矩阵；根据每个轮胎所承受的所述第一地面作用力和所述变换矩阵，确定每个轮胎所承受的第二地面作用力；基于所述第二重力矩阵
、
所述第二冲击力矩阵和每个轮胎的所述第二地面作用力确定所述车辆所受合力以及合力矩
。
[0010]在一实施例中，所述根据所述变换矩阵和所述第一侧向冲击波矩阵确定第二冲击力矩阵，包括：根据预设的侧向冲击波压强和所述变换矩阵，获取侧向冲击波在所述车体坐标系中的冲击波压强矩阵；根据所述冲击波压强矩阵和车体尺寸参数，获取所述第二冲击力矩阵
。
[0011]在一实施例中，所述基于所述第二重力矩阵
、
所述第二冲击力矩阵和每个轮胎的所述第二地面作用力确定所述车辆所受合力矩，包括：基于所述第二地面作用力和所述车辆轮胎在所述车体坐标系下的第一位置矢量确定所述车辆轮胎所受的第一力矩；基于车体的尺寸参数
、
车辆质心距前端面长度和车辆质心高度确定冲击力在车体坐标系中的第二位置矢量；基于所述第二冲击力矩阵和所述第二位置矢量确定所述车辆所受的第二力矩；基于所述第二力矩和每个轮胎所受的所述第一力矩确定所述车辆所受合力矩
。
[0012]在一实施例中，基于所述第二受力参数构建动力学模型，求解目标时刻下车辆的侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度，包括：根据所述合力在所述车体坐标系中沿各轴的分量建立受力动力学模型；根据所述合力矩在所述车体坐标系中沿各轴的分量建立力矩动力学模型；根据所述受力动力学模型和所述力矩动力学模型，确定所述目标时刻下的侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度
。
[0013]在一实施例中，所述基于所述第二受力参数构建动力学模型，求解目标时刻下车辆的侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度，还包括：响应于所述目标时刻早于预设的侧向冲击波的作用结束时刻，基于所述横摆角度和侧翻角度更新所述变换矩阵，继续下一目标时刻的计算；响应于所述目标时刻迟于或者等于侧向冲击波的作用结束时刻，根据所述侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度获取车辆倾覆预测结果
。
[0014]第二方面，本申请实施例提供了一种车辆倾覆预测系统，包括：构建模块：用于以车辆初始质心为原点构建地面坐标系，以车辆在侧向冲击波作用下发生移动时的车辆质心为原点构建车体坐标系；转换模块：用于根据车辆受所述侧向冲击波作用出现的侧翻角度和横摆角度，获取变换矩阵，所述变换矩阵表征所述车体坐标与所述地面坐标的转换关系；获取模块：用于获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一受力参数，并根据所述变换矩阵将所述第一受力参数转换为所述车体坐标系下的第二受力参数；预测模块：用于基于所述第二受力参数构建动力学模型，求解目标时刻下车辆的侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度，当所述目标时刻迟于或者等于侧向冲击波的作用结束时刻，根据所述侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度获取车辆倾覆预测结果
。
[0015]第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器，处理器，以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任一实施例所述的车辆倾覆预测方法
。
[0016]本申请实施例提供的车辆倾覆预测方法
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种车辆倾覆预测方法，其特征在于，包括：以车辆初始质心为原点构建地面坐标系，以车辆在侧向冲击波作用下发生移动时的车辆质心为原点构建车体坐标系；根据车辆受所述侧向冲击波作用出现的侧翻角度和横摆角度，获取变换矩阵，所述变换矩阵表征所述车体坐标与所述地面坐标的转换关系；获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一受力参数，并根据所述变换矩阵将所述第一受力参数转换为所述车体坐标系下的第二受力参数；基于所述第二受力参数构建动力学模型，求解目标时刻下车辆的侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度，当所述目标时刻迟于或者等于侧向冲击波的作用结束时刻，根据所述侧滑位移
、
横摆角度和侧翻角度获取车辆倾覆预测结果
。2.
根据权利要求1所述的车辆倾覆预测方法，其特征在于，所述第一受力参数包括车辆轮胎所承受的第一地面作用力，所述获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一受力参数，包括：根据车辆轮胎在所述车体坐标系下的第一位置矢量获取所述车辆轮胎在车体坐标系中的第一坐标；根据所述第一坐标和所述变换矩阵获取车辆轮胎在地面坐标系中的第二坐标；响应于所述第二坐标沿竖直方向的坐标值等于所述第一坐标沿竖直方向的坐标值，获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一地面作用力
。3.
根据权利要求2所述的车辆倾覆预测方法，其特征在于，所述响应于所述第二坐标沿竖直方向的坐标值等于所述第一坐标沿竖直方向的坐标值，获取车辆轮胎在所述地面坐标系下的第一地面作用力，包括：根据所述侧翻角度和横摆角度获取所述车体坐标系的转动角速度；根据所述第一坐标
、
所述变换矩阵
、
所述转动角速度和所述车辆质心在所述地面坐标系中的速度，获取所述车辆轮胎在所述地面坐标系中的第一速度和第一加速度；根据所述第一速度和所述第一加速度获取所述车辆轮胎所受的第一地面作用力
。4.
根据权利要求2所述的车辆倾覆预测方法，其特征在于，所述第一受力参数还包括：第一重力矩阵和第一侧向冲击波矩阵；所述根据所述变换矩阵将所述第一受力参数转换为所述车体坐标系下的第二受力参数，包括：根据所述变换矩阵和所述第一重力矩阵确定第二重力矩阵；根据所述变换矩阵和所述第一侧向冲击波矩阵确定第二冲击力矩阵；根据每个轮胎所承受的所述第一地面作用力和所述变换矩阵，确定每个轮胎所承受的第二地面作用力；基于所述第二重力矩阵
、
所述第二冲击力矩阵和每个轮胎的所述第二地面作用力确定所述车辆所受合力以及合力矩
。5.
根据权利要求4所述的车辆倾覆预测方法，其特征在于，所述根据所述变换矩阵和所述第一侧向冲击波矩阵确定第二冲击力矩阵，包括：根据预设的侧向冲击波压强和所述变换矩阵，获取侧向冲击波在所述车体坐标系中的冲击波压强矩阵；根据所述冲击波压强矩阵和车体尺寸参数，获取所...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖斌斌，叶冰航，程帅，廖真，张德志，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：