基于航拍正射圖像與EDR數(shù)據(jù)的交通事故重建研究.pdf

1、中國是全世界道路交通事故死亡人數(shù)最多的國家之一。全面細(xì)致的分析道路交通事故成因及人體損傷機理，對提出合理的事故預(yù)防與救治方案、減少交通事故傷亡具有重要意義。同時，由于實驗成本和日益提升的公眾倫理意識，相比于尸體實驗，交通事故重建成為研究損傷生物力學(xué)更為理想的途徑。但是現(xiàn)有交通事故重建還存在著諸多問題如現(xiàn)場測量誤差大、邊界條件缺失等，為解決這些問題，本文以道路交通事故證據(jù)信息的獲取技術(shù)為切入點，利用無人機航拍技術(shù)獲取事故場景正射圖像，并對

2、汽車EDR數(shù)據(jù)進行讀取解析，通過對典型案例的事故重建，深入探討車輛間作用、車輛-人作用機制，為事故責(zé)任認(rèn)定、人體損傷防護、交通傷救治、汽車安全設(shè)計提供參考依據(jù)，具有現(xiàn)實的經(jīng)濟和社會意義。
　　本文主要研究方法與結(jié)論如下：
　　(1)為解決現(xiàn)有事故現(xiàn)場調(diào)查中存在的耗時長、精度低、難以二次驗證等難題，本文率先提出利用無人機航拍進行事故現(xiàn)場證據(jù)固定的方案。首先通過組裝四旋翼飛行器搭載相機作為航拍平臺;同時對航拍相機標(biāo)定、圖像幾何校

3、正等關(guān)鍵問題進行研究，并對圖像幾何校正的精度及航拍圖像測量精度進行了評估;其次為了實現(xiàn)等比例現(xiàn)場圖的實時繪制，編寫了基于航拍圖像的現(xiàn)場圖繪制系統(tǒng)，并比較了基于航拍圖像的現(xiàn)場圖繪制系統(tǒng)與傳統(tǒng)勘查方法的優(yōu)缺點;最后對航拍圖像拼接及基于傾斜攝影的三維建模進行研究。結(jié)果顯示:校正后的正射圖像RMSE為3.6pixels;在拍攝高度11m～112m范圍內(nèi)，測量的相對誤差可以控制在-2.5％～2.5％之間;基于航拍圖像的現(xiàn)場圖繪制系統(tǒng)效率顯著高于傳

4、統(tǒng)勘查繪圖方法。這些結(jié)果表明采用航拍圖像進行證據(jù)固定、測量可以作為事故現(xiàn)場調(diào)查中的重要方法。
　　(2)為解決傳統(tǒng)的事故深度調(diào)查方法難以準(zhǔn)確獲取碰撞瞬間諸多重要數(shù)據(jù)（如碰撞速度、△V等）的不足，在國內(nèi)率先引入EDR數(shù)據(jù)解析工具，并對EDR數(shù)據(jù)進行驗證與分析。首先，比較了11例真實事故案例中EDR碰撞前速度值與從視頻或車速表指針獲得的參考速度值，結(jié)果顯示兩者差值的均值為-0.42km/h，差值標(biāo)準(zhǔn)差為3.85km/h;相對誤差均值-

5、1.1％，相對誤差標(biāo)準(zhǔn)差6％;并對76例豐田乘用車事故中碰撞速度、駕駛員安全帶佩戴、縱向△V、制動時間等參數(shù)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示:碰撞發(fā)生前駕駛員平均制動時間為1.38秒;駕駛員MAIS與車輛縱向最大△V顯著相關(guān)，且佩戴安全帶可顯著降低駕駛員的損傷程度。這些結(jié)果表明，EDR數(shù)據(jù)可為事故過程重建提供準(zhǔn)確碰撞速度，而且EDR數(shù)據(jù)中安全帶佩戴、縱向△V與駕駛員損傷密切相關(guān)，可以作為駕駛員損傷重建的重要參數(shù)。
　　(3)通過對多例典型案

6、例進行事故場景數(shù)字化重建、事故過程重建來闡述航拍圖像及EDR數(shù)據(jù)對于事故重建的重要作用。重建結(jié)果顯示:采用航拍正射圖像進行事故場景數(shù)字化重建能夠直觀的分析事故中各元素之間的關(guān)系;采用航拍正射圖像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運用PC-CRASH及ARAS360能夠準(zhǔn)確的重建出事故碰撞點、事故形態(tài)及駕駛員制動行為;采用EDR數(shù)據(jù)作為初始條件，運用MADYMO及LS-DYNA可以準(zhǔn)確的重建出事故中車輛及人的動力學(xué)響應(yīng)，與視頻資料相符。研究結(jié)果表明，航拍圖像及

7、EDR數(shù)據(jù)有助于高精度的事故重建。
　　(4)通過將8例事故中EDR數(shù)據(jù)的氣囊點爆時間、預(yù)緊器觸發(fā)時間、碰撞速度、駕駛員安全帶佩戴、縱向△V(求導(dǎo)后為縱向加速度)作為駕駛員約束系統(tǒng)邊界輸入條件，對駕駛員的損傷過程進行重建，獲取了駕駛員在不同初始及邊界條件下的運動學(xué)響應(yīng)，并從多剛體假人頭部與胸部的響應(yīng)中計算出頭部HIC36、HIC15及胸部的VC、CTI，再根據(jù)人體頭胸部耐受限度及損傷風(fēng)險曲線，對駕駛員頭、胸部損傷進行預(yù)測。結(jié)果顯示