一種車輛-行人交通事故的不確定性評價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種車輛-行人碰撞事故的不確定性評價(jià)方法，通過碰撞后測量參量的概率密度函數(shù)PDF識別碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的概率密度函數(shù)。本發(fā)明不僅有效識別得到碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量范圍，而且客觀給出了這些狀態(tài)參量出現(xiàn)的概率，從而為更合理的分析和評價(jià)交通事故提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。
【專利說明】一種車輛-行人交通事故的不確定性評價(jià)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于交通領(lǐng)域，尤其涉及一種車輛-行人交通事故的不確定性評價(jià)方法， 特別是一種車輛-行人交通事故中碰撞前狀態(tài)參量的不確定性的識別和評價(jià)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 道路交通事故的頻繁發(fā)生已成為非常嚴(yán)重的社會問題，為了保護(hù)行人安全，必須 對事故進(jìn)行細(xì)致調(diào)查和科學(xué)分析。因此，在交通事故發(fā)生后，如何根據(jù)事故現(xiàn)場狀況來重構(gòu) 碰撞前車輛-行人的狀態(tài)，對于分析車輛與行人的碰撞規(guī)律，合理進(jìn)行交通事故鑒定和責(zé) 任劃分等具有重要研究價(jià)值和社會意義。
[0003]傳統(tǒng)的交通事故重建都是基于確定性模型進(jìn)行，并且傳統(tǒng)的交通事故重建方法只 能給出一組確定的碰撞前狀態(tài)參量。然而，交通事故是多種因素共同作用的結(jié)果，或多或 少存在著各種不確定性因素，例如包括：現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)的誤差、車輛與路面的摩擦、剎車時(shí) 間等。如果在交通事故重建中沒有考慮這些不確定因素的耦合作用，則可能導(dǎo)致識別出的 車輛-行人交通事故中碰撞前狀態(tài)參量與實(shí)際偏差較大，甚至沒法正確地進(jìn)行事故責(zé)任劃 分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對考慮不確定性因素下交通事故重建的困難，本發(fā)明的目的在于提出一種利用 碰撞后車輛-行人測量參量的概率密度函數(shù)（Probability density function, H3F)來識 別碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的PDF的方法，從而為交通事故的合理評價(jià)提供依據(jù)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了 一種車輛-行人交通事故的不確定性評價(jià)方法， 包括：
[0006] 步驟A:獲得測量的碰撞后車輛-行人的第一狀態(tài)參量，并確定所述第一狀態(tài)參量 的第一概率密度函數(shù)roF的第一各階矩，其中所述第一狀態(tài)參量包括：碰撞后行人相對車 輛的各個(gè)方向的距離和角度、剎車痕跡長度、車身局部變形的位置、車輛與行人的質(zhì)量及質(zhì) 心位置、行人的身高；
[0007] 步驟B:利用可靠度計(jì)算方法，根據(jù)由所述第一狀態(tài)參量構(gòu)建的車輛-行人碰撞仿 真模型，計(jì)算得到碰撞后車輛-行人的第一狀態(tài)參量的第二TOF，并確定所述第一狀態(tài)參量 的第二roF的第二各階矩，其中所述可靠度計(jì)算方法包括：一次二階矩法、二次二階矩法、 JC法以及蒙特卡洛法；
[0008] 步驟C:根據(jù)由所述第一各階矩與所述第二各階矩構(gòu)造的反求目標(biāo)函數(shù)，確定碰 撞前車輛-行人的第二狀態(tài)參量，其中所述第二狀態(tài)參量包括：車輛行駛速度、行人行走的 速度、行人與車輛碰撞的位置、行人與車輛的相對角度、車輛制動的時(shí)間、制動過程中車輛 與地面的摩擦系數(shù)。
[0009] 其中，步驟A包括：
[0010] 在交通事故現(xiàn)場，多次測量碰撞后車輛和行人的第一狀態(tài)參量；
[0011] 統(tǒng)計(jì)獲得所述第一狀態(tài)參量的第一 roF;
[0012] 對所述第一 PDF進(jìn)行積分處理，以確定所述第一 roF的第一各階矩。
[0013] 其中，步驟B包括：
[0014] 根據(jù)所述第一狀態(tài)參量，構(gòu)建車輛-行人碰撞仿真模型；
[0015] 利用可靠度計(jì)算方法，根據(jù)所述車輛-行人碰撞仿真模型，計(jì)算得到碰撞后車 輛-行人的第一狀態(tài)參量的第二roF;
[0016] 對所述第二PDF進(jìn)行積分處理，以確定所述第二roF的第二各階矩。
[0017] 進(jìn)一步地，車輛-行人碰撞仿真模型為多剛體動力學(xué)模型。
[0018] 其中，步驟C包括：
[0019] 根據(jù)所述第一各階矩和所述第二各階矩的差的平方和，建立車輛-行人交通事故 重建的反求目標(biāo)函數(shù)；
[0020] 利用遺傳算法，對所述反求目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解；
[0021] 當(dāng)所述反求目標(biāo)函數(shù)滿足優(yōu)化條件，確定碰撞前車輛-行人的第二狀態(tài)參量的第 三 PDF;
[0022] 根據(jù)所述第三H)F，確定所述第二狀態(tài)參量的概率密度分布及其取值范圍。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種車輛-行人交通事故的不確定性評價(jià)方法，包 括如下步驟：
[0024] 步驟1 :根據(jù)交通事故現(xiàn)場狀況，多次測量碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量，并統(tǒng)計(jì)獲 得測量的狀態(tài)參量的roF;
[0025] 步驟2:根據(jù)車輛和行人類型，建立與交通事故相對應(yīng)的車輛-行人碰撞仿真模 型；
[0026] 步驟3:對碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的PDF進(jìn)行參數(shù)化描述，并設(shè)定參數(shù)的取值 范圍和初值；
[0027] 步驟4:基于建立的車輛-行人碰撞仿真模型，多次調(diào)用一次二階矩等可靠度計(jì)算 方法，求解得到碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量的PDF;
[0028] 步驟5:將步驟4中計(jì)算的碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量的PDF與步驟1中測量的 碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量的PDF進(jìn)行對比，建立車輛-行人交通事故重建的反求目標(biāo)函 數(shù)；
[0029] 步驟6 :利用最優(yōu)化方法對反求目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行迭代求解，如果不滿足迭代收斂條 件，則在參數(shù)取值范圍內(nèi)產(chǎn)生描述碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的PDF的下一代新值，然后轉(zhuǎn) 回步驟4,如果滿足收斂條件，則進(jìn)行步驟7;
[0030] 步驟7 :利用優(yōu)化得到參數(shù)值構(gòu)造碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的TOF，實(shí)現(xiàn)交通事 故的不確定性評價(jià)。
[0031] 其中，碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量包括：碰撞后行人相對車輛的各個(gè)方向的距離 和角度、剎車痕跡長度、車身局部變形的位置、車輛與行人的質(zhì)量及質(zhì)心位置、行人的身高 等。
[0032] 其中，碰撞前車輛_行人的狀態(tài)參量包括：車輛行駛速度、行人行走的速度、行人 與車輛碰撞的位置、行人與車輛的相對角度、車輛制動的時(shí)間、制動過程中車輛與地面的摩 擦系數(shù)等。
[0033] 其中，碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的PDF由參數(shù)化形式進(jìn)行描述，識別結(jié)果不是通 常的一組確定值，而是碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的可能范圍及其概率密度分布。
[0034] 可選地，在上述步驟2中，車輛_行人碰撞仿真模型為多剛體動力學(xué)模型。
[0035] 可選地，在上述步驟4中，為得到碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量的PDF所采用的可靠 度計(jì)算方法包括：一次二階矩法、二次二階矩法、JC法以及蒙特卡洛法等。
[0036] 可選地，在上述步驟5中，建立反求目標(biāo)函數(shù)時(shí)，對比的數(shù)據(jù)包括測量的碰撞后車 輛-行人狀態(tài)參量的PDF與計(jì)算的碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量的PDF的概率密度曲線上有 限點(diǎn)以及TOF的矩或累積量等。
[0037] 可選地，在上述步驟6中，利用遺傳算法作為最優(yōu)化方法，其中，通過遺傳算法的 選擇、交叉、變異等操作實(shí)現(xiàn)下一代新值的產(chǎn)生。
[0038] 由上可知，本發(fā)明提出的一種車輛-行人交通事故不確定性評價(jià)方法，考慮不確 定性因素（特別是測量的不確定性因素）對交通事故重建結(jié)果的影響，旨在對碰撞前車 輛-行人狀態(tài)參量的PDF進(jìn)行參數(shù)化描述。通過對比測量到的碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量 的TOF以及計(jì)算得到的碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量的PDF來建立反求目標(biāo)函數(shù)，并利用最 優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)對碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的TOF的估計(jì)，從而為更合理地分析和評價(jià)交 通事故提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實(shí)施例中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。
[0040] 圖1是本發(fā)明的車輛-行人交通事故的不確定性評價(jià)方法的流程圖；
[0041] 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例中車輛-行人交通事故不確定性評價(jià)的步驟流程圖；
[0042] 圖3 (a)是本發(fā)明中碰撞前車輛-行人的狀態(tài)；
[0043] 圖3 (b)是本發(fā)明中碰撞前車輛-行人的狀態(tài)；
[0044] 圖4(a)是本發(fā)明中識別的碰撞前車輛速度u的概率密度曲線；
[0045] 圖4(b)是本發(fā)明中識別的制動過程中車輛與地面的摩擦系數(shù)ii的概率密度曲 線.
[0046] 圖4(c)是本發(fā)明中識別的碰撞前車輛與行人之間的角度a的概率密度曲線；
[0047] 圖5(a)是本發(fā)明中測量與計(jì)算的碰撞后行人相對車輛前輪中心的X向拋出距離 l x的概率密度曲線；
[0048] 圖5(b)是本發(fā)明中測量與計(jì)算的碰撞后行人相對車輛前輪中心的Y向拋出距離 l y的概率密度曲線；
[0049] 圖5(c)是本發(fā)明中測量與計(jì)算的碰撞后行人與車輛前輪中心X向之間夾角0的 概率密度曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā) 明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0051]鑒于傳統(tǒng)的交通事故重建無法考慮不確定性因素的情況，本發(fā)明充分考慮不確定 性因素對反求結(jié)果的影響，不僅給出了碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的合理取值范圍，而且 更重要的是給出了其概率密度曲線，這為更合理的評價(jià)交通事故提供了重要依據(jù)。
[0052] 并且，本發(fā)明將對碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的PDF進(jìn)行參數(shù)化描述，并利用可靠 度計(jì)算方法求解碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量的TOF，以提高交通事故不確定重建的效率和 精度。
[0053] 此外，本發(fā)明能夠一次性獲取多個(gè)碰撞前狀態(tài)參量的TOF，包括車輛行駛速度、行 人行走的速度、行人與車輛碰撞的位置、行人與車輛的相對角度、車輛制動的時(shí)間、制動過 程中車輛與地面的摩擦系數(shù)等參量的TOF。
[0054]下面結(jié)合附圖1，以考慮測量響應(yīng)不確定性下車輛-行人交通事故評價(jià)為例，對本 發(fā)明的車輛-行人交通事故的評價(jià)方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0055] 如圖1所示，本發(fā)明的車輛-行人交通事故的不確定性評價(jià)方法包括以下步驟 A_C〇
[0056]步驟A:獲得測量的碰撞后車輛-行人的第一狀態(tài)參量，并確定第一狀態(tài)參量的第 一 TOF的第一各階矩。
[0057] 這里，第一狀態(tài)參量包括碰撞后行人相對車輛的各個(gè)方向的距離和角度、剎車痕 跡長度、車身局部變形的位置、車輛與行人的質(zhì)量及質(zhì)心位置、行人的身高。
[0058]具體地，在交通事故現(xiàn)場，多次測量碰撞后車輛和行人的第一狀態(tài)參量；然后，統(tǒng) 計(jì)獲得第一狀態(tài)參量的第一H)F;并對第一PDF進(jìn)行積分處理，以確定第一PDF的第一各階 矩。
[0059] 步驟B:利用可靠度計(jì)算方法，根據(jù)由第一狀態(tài)參量構(gòu)建的車輛_行人碰撞仿真 模型，計(jì)算得到碰撞后車輛-行人的第一狀態(tài)參量的第二TOF，并確定第一狀態(tài)參量的第二 PDF的第二各階矩。
[0060]具體而言，根據(jù)第一狀態(tài)參量，構(gòu)建車輛-行人碰撞仿真模型。這里的車輛-行人 碰撞仿真模型可以是多剛體動力學(xué)模型。然后，利用可靠度計(jì)算方法，根據(jù)車輛-行人碰撞 仿真模型，計(jì)算得到碰撞后車輛-行人的第一狀態(tài)參量的第二roF。
[0061] 其中，可靠度計(jì)算方法包括一次二階矩法、二次二階矩法、JC法以及蒙特卡洛法。 對所述第二PDF進(jìn)行積分處理，以確定所述第二TOF的第二各階矩。
[0062]步驟C:根據(jù)由第一各階矩與第二各階矩構(gòu)造的反求目標(biāo)函數(shù)，確定碰撞前車 輛-行人的第二狀態(tài)參量。
[0063]其中，第二狀態(tài)參量包括車輛行駛速度、行人行走的速度、行人與車輛碰撞的位 置、行人與車輛的相對角度、車輛制動的時(shí)間、制動過程中車輛與地面的摩擦系數(shù)。
[0064]具體地，根據(jù)第一各階矩和第二各階矩的差的平方和，建立車輛-行人交通事故 重建的反求目標(biāo)函數(shù)；利用遺傳算法，對反求目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解；當(dāng)反求目標(biāo)函數(shù)滿 足優(yōu)化條件，確定碰撞前車輛-行人的第二狀態(tài)參量的第三roF;根據(jù)第三roF，確定第二狀 態(tài)參量的概率密度分布及其取值范圍。
[0065] 由上可知，本發(fā)明提出的一種車輛-行人交通事故不確定性評價(jià)方法，考慮不確 定性因素（特別是測量的不確定性因素）對交通事故重建結(jié)果的影響，旨在對碰撞前車 輛-行人狀態(tài)參量的PDF進(jìn)行參數(shù)化描述。通過對比測量到的碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量 的TOF以及計(jì)算得到的碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量的PDF來建立反求目標(biāo)函數(shù)，并利用最 優(yōu)化方法實(shí)現(xiàn)對碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的TOF的估計(jì)，從而為更合理地分析交通事故 提供重要依據(jù)。
[0066] 車輛-行人交通事故發(fā)生后，由于事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)的測量存在一定不確定性，為了 考慮這類不確定性對車輛-行人碰撞事故重建的影響，可根據(jù)事故現(xiàn)場狀況（即，測量到的 碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量）先建立車輛-行人碰撞仿真模型，并對碰撞前車輛-行人狀 態(tài)參量的PDF進(jìn)行參數(shù)化描述；在此基礎(chǔ)上利用可靠度計(jì)算方法可得到碰撞后車輛-行人 狀態(tài)參量的TOF ;對比測量的和計(jì)算的碰撞后車輛-行人狀態(tài)參量PDF的各階矩，形成反求 目標(biāo)函數(shù)，這里TOF的各階矩可以通過對PDF積分得到；利用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化求解，從而 得到碰撞前車輛-行人狀態(tài)參量的roF。
[0067]圖2示出了本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中車輛-行人交通事故不確定性評價(jià)方法的步驟 流程，具體實(shí)施步驟如下：
[0068]步驟1:車輛-行人交通事故發(fā)生后，多次測量碰撞后車輛-行人的狀態(tài)參量Zu， 包括碰撞后行人相對車輛前輪中心的X向和Y向拋出距離lx、ly，以及行人與車輛前輪中心 X向之間的夾角e，并統(tǒng)計(jì)得到l x、ly和0的TOF，roF的圖形表達(dá)如圖5(a)-5(c)所示的 概率密度曲線。同時(shí)，可根據(jù)i x、iy和9的TOF計(jì)算出相應(yīng)的ix、iy和0的PDF的各階矩 其中i表示第i個(gè)狀態(tài)參量，j表示j階矩，m表示各階矩是通過測量得到。 ，
[0069]步驟2:根據(jù)測量的碰撞后車輛-行人的狀態(tài)參量Zu，建立如圖3(a)_3(b)所示的 車輛-行人碰撞事故多剛體仿真模型。對交通事故進(jìn)行不確定重建的目的是識別碰撞前的 狀態(tài)參量，其中碰撞前的狀態(tài)參量包括碰撞前車輛速度u、制動過程中車輛與地面的摩擦 系數(shù)U以及行人與車輛之間的角度a ;
[0070]步驟3:利用式（1)來描述碰撞前車輛-行人的狀態(tài)參量的roF:

【權(quán)利要求】
1. 一種車輛-行人交通事故的不確定性評價(jià)方法，包括： 步驟A :獲得測量的碰撞后車輛-行人的第一狀態(tài)參量，并確定所述第一狀態(tài)參量的第 一概率密度函數(shù)roF的第一各階矩，其中所述第一狀態(tài)參量包括：碰撞后行人相對車輛的 各個(gè)方向的距離和角度、剎車痕跡長度、車身局部變形的位置、車輛與行人的質(zhì)量及質(zhì)心位 置、行人的身高； 步驟B :利用可靠度計(jì)算方法，根據(jù)由所述第一狀態(tài)參量構(gòu)建的車輛-行人碰撞仿真模 型，計(jì)算得到碰撞后車輛-行人的第一狀態(tài)參量的第二roF，并確定所述第一狀態(tài)參量的第 二roF的第二各階矩，其中所述可靠度計(jì)算方法包括：一次二階矩法、二次二階矩法、jc法 以及蒙特卡洛法； 步驟C:根據(jù)由所述第一各階矩與所述第二各階矩構(gòu)造的反求目標(biāo)函數(shù)，確定碰撞前 車輛-行人的第二狀態(tài)參量，其中所述第二狀態(tài)參量包括：車輛行駛速度、行人行走的速 度、行人與車輛碰撞的位置、行人與車輛的相對角度、車輛制動的時(shí)間、制動過程中車輛與 地面的摩擦系數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價(jià)方法，其特征在于，所述步驟A包括： 在交通事故現(xiàn)場，多次測量碰撞后車輛和行人的第一狀態(tài)參量； 統(tǒng)計(jì)獲得所述第一狀態(tài)參量的第一 PDF ; 對所述第一 PDF進(jìn)行積分處理，以確定所述第一 PDF的第一各階矩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的評價(jià)方法，其特征在于，所述步驟B包括： 根據(jù)所述第一狀態(tài)參量，構(gòu)建車輛-行人碰撞仿真模型； 利用可靠度計(jì)算方法，根據(jù)所述車輛-行人碰撞仿真模型，計(jì)算得到碰撞后車輛-行人 的第一狀態(tài)參量的第二roF ; 對所述第二PDF進(jìn)行積分處理，以確定所述第二PDF的第二各階矩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的評價(jià)方法，其特征在于，所述車輛-行人碰撞仿真模型為多剛 體動力學(xué)模型。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟C包括： 根據(jù)所述第一各階矩和所述第二各階矩的差的平方和，建立車輛-行人交通事故重建 的反求目標(biāo)函數(shù)； 利用遺傳算法，對所述反求目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解； 當(dāng)所述反求目標(biāo)函數(shù)滿足優(yōu)化條件，確定碰撞前車輛-行人的第二狀態(tài)參量的第三 PDF ； 根據(jù)所述第三roF，確定所述第二狀態(tài)參量的概率密度分布及其取值范圍。
【文檔編號】G06Q10/06GK104392328SQ201410727034
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】劉杰, 許燦, 李凡, 姜潮, 韓旭 申請人:湖南大學(xué)