基于AEB行人假人的中國人體運動姿態研究

劉偉東，楊春忠，馬偉杰，張帥，劉燦燦

基于AEB行人假人的中國人體運動姿態研究

劉偉東，楊春忠，馬偉杰，張帥，劉燦燦

（中國汽車技術研究中心，天津 300300）

為研究中國體征的AEB行人假人運動特征，以男性中國人作為研究對象，隨機選取一定數量的樣本個體，運用高速攝像系統搭建數據采集平臺，采集人體運動的整個過程。基于TIMA分析軟件，對50百分位男性人體的運動特征參數進行分析，包括步幅、雙腿正面間距、擺臂角、運動速度等。研究結果表明，50百分位男性中國人體步幅為544.3 mm，雙腿正面間距為126.1 mm，擺臂角度為115.5°。對人體運動姿態的研究，對中國AEB行人假人的開發具有重要的指導意義。

AEB行人假人；運動特征；50百分位男性；高速攝像

隨著汽車主動安全技術的發展，配置高可靠性的高級輔助駕駛系統已成為現階段汽車發展的趨勢，研究表明，裝配自動緊急制動系統（AEB）的車輛可以大大提高行人的安全性。由于汽車AEB技術的發展，伴隨產生了許多相應的測試標準，運用行人測試裝置定量去評價AEB系統。其中AEB行人假人作為測試裝置中重要的一部分，對測試結果具有重要影響[1-4]。

在AEB系統中行人假人的運動參數尤為重要，由于人體行為的復雜性，不同人體行為在方向、形態和速度上都有很大區別。由于AEB系統的研發在中國起步較晚，現在國內用的比較成熟的AEB行人假人都是國外進口的，且都是依據國外人體特征設計的，和中國人體的體征存在很大差異。因此迫切需要開發出符合中國人體特征的AEB行人假人。現階段國內已有一些廠家進行了開發，但大部分處于仿制階段。湖南大學房建偉等人針對AEB行人假人做了織物涂層屬性研究，并未做運動狀態的研究。因此迫切需要獲取中國人體運動特征參數，開發中國體征的AEB行人假人[5-7]。

本文通過對50百分位中國體征的男性假人進行研究，獲取人體運動的步幅、雙腿正面間距、擺臂角、運動速度，為中國人體AEB行人假人開發提供數據支撐。

1 AEB行人假人基本原理

AEB行人假人必須具有車輛可識別的人類屬性。假人腿和手臂必須分開，就像在行走中一樣。假人中不得有任何硬沖擊點，以防止受測車輛的損壞。假人和正常人一樣在普通光照下具有近紅外反射特性，紅外反射集中在850～ 910 nm之間且紅外反射率為40%～60%。同時假人的雷達反射特性必須與相同大小的人類的雷達反射特性相近，才能模擬人類在行走過程中的雷達反射。假人的外部特征與人類相近，可進一步提高假人的雷達反射面與人類的雷達反射面相似性。假人運動姿態也是一個重要參數，與正常人越相近則識別度越高。以下為AEB行人假人基本特性：①可承受的最大沖擊速度max=60 km/h；②假人為成人，質量為4 kg；③假人的基本屬性如圖1所示；④假人運動速度為6.5 km/h和8 km/h。

圖1 假人屬性

2 測試方法及原理

2.1 樣本及測試設備的選擇

本文隨機選取了不同身高和年齡段的中國人作為研究對象，樣本分布如表1所示。實驗中所用的設備及材料如表2所示。

表1 樣本分布表

身高/cm人數/個 160～1655 166～17011 171～17512 176～1807 181～1855

表2 所需設備材料表

名稱型號 高速攝像機Q1M HUB電池10 000 A 攝像線10 m 測點定位貼直徑為50 mm 鋼琴貼5條

2.2 測試原理

測試方法主要包括三部分，分別為運動場景模塊、數據采集模塊和數據分析模塊。運動場景模塊如圖2所示，主要包括寬敞的空間、若干真人測試者、地面寶馬標記點以及真人身上的寶馬貼標記點。在寬敞空間的地面上粘貼若干寶馬標記點，間距為0.5 m。

圖2 測試場景圖

在測試者的小腿正面下部接近腳處、腳跟、肩關節、肘關節以及骨盆H點位置處粘貼一個寶馬標記點，讓測試者站在測試場景的初始位置，測試者收到外界信號后開始沿著平行于等距標記點連成的直線正常行走若干步，直至走出高速攝像測試場景畫面。

數據采集模塊主要是通過高速攝像將視頻采集下來，采集的過程中鏡頭方向需要水平并且垂直于等距標記點組成的直線，記錄每個測試者身上標記點的運動過程；攝像機的高度=0.8 m，數據采集過程如圖3所示。

圖3 采集運動過程圖

數據分析模塊主要是運用TEMA軟件分析測試者行走過程中標記點的運動曲線。導入測試者運動過程的視頻后，利用地面標記點及測試者身上的標記點建立坐標系，得到測試者運動的曲線，進而得所需要的測試參數，如圖4所示。人體運動主要包括三個測試參數，分別為測試者的步距、擺臂角、雙腿正面間距，參數定義如圖5所示。

圖4 軟件分析過程圖

圖5 參數定義圖

3 測試分析

人體步幅分布如圖6所示。從圖6中可以看出50百分位中國體征男性假人運動步幅為544.3 mm。擺臂角度分布如圖7所示。從圖7中可以看出50百分位中國體征男性假人擺臂角度為115.5°。人體雙腿正面間距分布如圖8所示。從圖8中可以看出50百分位中國體征男性假人雙腿正面間距為126.1 mm。該測試結果符合中國人體特征，具有實際應用意義。

圖6 步幅分布圖

圖7 擺臂角分布圖

圖8 雙腿正面間距分布圖

4 結語

本文通過分析得出以下結論：50百分位男性中國人體步幅為544.3 mm，雙腿正面間距為126.1 mm，擺臂角度為115.5°。同時文章中系統詳細地描述了運動姿態數據的測試方法，為運動姿態的數據獲取提供了方法。本文通過對人體運動參數的研究，對中國AEB軟體假人的開發具有重要的指導意義。

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［6］鹿天然.視頻中人體運動行為識別方法的研究［D］.無錫：江南大學，2018.

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2095－6835（2020）10－0061－02

U491

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.10.025

劉偉東（1990—），男，碩士研究生，工程師，研究方向為汽車主被動安全。

〔編輯：王霞〕