第27卷第1期2018年2月
计算机辅助工程
Computer Aided Engineering
V ol.27 No.1
Feb.2018
文章编号：1006 - 0871(2018)01-0022-06
D O I：10. 13340/j.cae.2018. 01.004
基于SV2的汽车乘员约束系统仿真模型
可信度验证系统
赖宇阳，方立桥
(北京树优信息技术有限公司，北京100062)
摘要：针对汽车乘员约束系统仿真模型的可信度验证需要大量重复的数据处理和结果分析的问
题，基于可信度验证系统（system of verification and validation，SV2)，将100%正碰、40%偏置碰和侧
碰工况的分析流程固化，开发汽车乘员约束系统仿真模型可信度验证系统。对100%正碰工况进
行试验验证，结果表明：新开发的仿真模型可信度验证系统对模型可信度验证能够提高90%的工
作效率，自动生成分析报告，为仿真工程师提供模型改善建议。
关键词：可信度；验证；乘员约束系统；复杂性测度
中图分类号：U461.91 文献标志码：B
C r e d i b i l i t y v e r if ic a t io n s y s te m f o r s im u la tio n m o d e l o f
v e h ic le o c c u p a n t r e s t r a in t s y s te m b a s e d o n S V2
LAI Yuyang,FANG Liqiao
(Beijing Soyotec Information Technology Co. ,Ltd. ,Beijing 100062, China)
Abstract：As to t he issue that tliere are large quantity of repeated data process and result analysis in the credibility verification process of vehicle occupant restraint system,a credibility verification system for simulation model of vehicle occupant restraint system is developed based on SV2.The analysis processes
are set fixed at tlie system,such as100% frontal impact,40%offset impact,and s verification on100% frontal impact is carried out.The results show that the work e reliability validation is increased by 90%using the new credibility verification system for simulation model.The new system c an generate analysis report automatically,which can provide model improvement suggestion to the simulation engineer.
Key w o rd s：credibility;verification%occupant restraint system；complexity measure
0引m
近20年来，汽车乘员约束系统仿真研究取得惊人成就，该技术已经成为汽车研发必不可少的手段，其可信度直接影响车辆安全性设计。为得到可靠的仿真计算结果，进行乘员约束系统仿真可信度评估
一直是仿真探索的重大问题之一。[1]
在国外，模型的有效性问题研究始于20世纪
60年代，如美国国防部在1991年成立国防建模与
仿真办公室（DMS0)，负责制定校核、验证与验收
收稿日期=2017-09-13修回日期=2017-10-24
作者简介：赖宇阳（1978—"，男，北京人，研究方向为结构有限元分析、多学科多目标设计优化、仿真模型可信度验证，（E-mail)lyy@soyotec
第1期赖宇阳，等：基于SV2的汽车乘员约束系统仿真模型可信度验证系统23
(verification，validation and accreditation，W K A"国，随后美国各军种都 各 ：求的W K A。在国内，对仿真 W K A
和 评估问题 受到广大仿真工 和管
，通过灰关联度、方 导弹、
量 研究 得
。但，国内汽车 乘员约束 仿真模
研究 仍处于起步阶段，还 ：大的探索空间。
，不 仿真和数据，还要从 中提取关 数，这样 量 工作，而且 对
解，不利于工 上技术 ，因此，建立 方便
，提高 以将 识保留下来。
本文通过仿真 （systemof verification and validation，SV2"对乘员约束系统建 立 ，帮助仿真 工程师 量劳动，并且不
解就可以轻松 仿真 ，提高仿真
度，有利于提升汽车 整体仿真 。入人为 因素，能够 、不 和小样本的数据，客、真 整体复杂性征 方法。
模型验证仿■真概念模型
图1传统模型可信度验证处理过程
1.1系统复杂性测度理论
测度的计算[11]可通过3个步骤实现。
(1)空间 。构造 空间，其所 通过 （"测 量，空间变量之间 关性通过基于互
测 广 关系数 量。戈
随机变量.c |L i，L!，…，为所 ，其出现的概率 J:/^%)，0:1，2,…，'，且 = 1，
0=1
则信源.的信息熵为
1模型可信度验证
于仿真建模过程中不 地存 、假和误差，从而 导致错误或不 仿真 ，尤其 、随机 现象（比碰撞、流动、振动"的仿真，其 方法必须能够客观、定量和真实地 该问题 征。通过CAE
方 ，以入下仿真 出
。
传 [2]、假设
[3]、现代 [4]、综合评[']、层
[6]和 关联 ["]，些方 数据序 ，样本数量、、平 ：求 ，不 地造 为加大信量，从而 误差。据 ，C A E工程师平均耗费20F〜30F的建 间C A E:
和 。传 过程见图1。本文开发 于 测度[8,]
方 ，随机 高 (、、关 、)，得 加 和量。从 局 仿真 数据的差异，不
数据 ，对样本 没 求，不引
"(.)=-$j l〇2J($)
=1
定义变量.和2之间的联合熵为
"(.，2) =-$% $@j(l，@)log2j(l，@) (2)式中:l和@分别为.和2的特定值j(l，@"为l与 y的联 。
变量之间 测度为
定义广义相关因数
C(.，2)=槡1 -e-2/(X，F)(4) c= 1关，c=0 没 关性。
(2)整体 。根据Zadeh不相容原理，水平，将空间分割
，将样本 精确数值转换为等价 量，在此基础上 中变量之间 赖 ，然通过 图整体 描述。系统图中 变量 为 ，之间 关联 为 ，
2 方：关范数，用于量化
连 ％连 ，某
连的所 数模。图中第6关性范数为
24
计算机辅助工程
2018 年
贡献率分析
蕈■可信度验证报告|
图2 模型度 统 线
4 =槡
^ ⑶
式
中
:6 ] 关性因数。
图中第6个节点的连接度为
A  N  $L j i
⑷
式中为第6
关联的连接数。
(3)测量 。
变量
、互信、广 关性因数等给出
。将连接度
为〇 隐
，剩余 为活动 ，' 动
'('-1 )/2组关联，系统图识别出的 关联数 动
关联数的比
为
系统图链接密度&，&最大值为1，表示系统图识别
出所有节点间
关联，
测度为
式中为活动
数;*为 图链接密
因子；F 为
，等于所有变量的信息
熵之和减去任意两变量间的互信息熵。F 和*分
为
F  N
(8)6 i  <j
* =槡(P l  + 1" /2
(8)
1.2可信度评价
仿真数据 整体
测量础上，提出 评价体系，将和仿真数据的“
,
-验证”
动
，
加
、 。
于仿真模
获得仿真和
数据 ， 将仿真 之间
validation verification
度差异作为
评价指标，其过 $
(1) 数据 测度c 试验；(2)
仿真数据
测度c 仿真；
(3) 计算仿真
MC I  n  ($ _ I  C 仿真-C 试验丨)x  100F
(10)
\ c 试验 '
(4) 生成仿真模型可信度验证分析报告，指导
。
2仿真模型可信度验证解决方案
仿真 为2
：指
解和仿真
。基于SV 2开发的乘
员约束
100F 正碰、40F
碰和侧碰3种工况 ，相关指标
见表1。通过乘员约束
仿真
以在操作界面中实现参数文
上传和参数解
，。
表1
各工况分析指标
工况
结构指标
人指标/人
机
副驾驶后100%正碰通道6个点31311540%偏置
通
6个
31
31
15
侧碰
B 柱4个、前门4个、
后门4个
1415
仿真模型可信度验证系统开发过程的技术路线 见图 2。
开始
验证工况、参数定义
界面数据处理
第1期赖宇阳，等：基于SV2的汽车乘员约束系统仿真模型可信度验证系统25
根据不同工况下的分析指标，编译相应的数据 界面，实现数据提交、仿真和
，通过 仿真模型
信度。
3计算流程和界面封装
，不 仿真和 数据 ，还从中提取关键数，从而指导 。这样 仍量 劳动，还
解，不利于工 上的技术 。s)将 封装和 ，用交、直观“识导”展现 ，建模和提交 间90F，并且于网络识共企 识的积淀和再利用，企 心知识 风险，可通过互联网、移动 提交 数据和查看 。S)问式见图3。
4模型可信度验证系统
S)工况选择界面见图4。该
包括集成100F正碰、40F碰、侧碰3 子，基于W eb网络客 以实现
问，并且以与SD M集成，。
工程师通过该界 ，可以速 数据 和任务提交，并获得 明了的。
100%正碰-面向汽100%偏置碰-面向汽侧碰-面向汽车安全
车安全的模拟与试车安全的模拟与试的模拟与试验匹配度
验匹配度分析系统验匹配度分析系统分析系统
S)子 都 明和模型可任 提交 2 ，明界 见图5，、所数据文件、方，员速了解该方法，掌
中关 ，
图5 SV2系统使用说明界面
##任 提交 数据、仿真数据、和 评判规则。数据 （见图6)和仿真数据 （见图7)以关参数，间段，以通过界面左
曲线图 数 比例，使其仿真数据位保持 ，从而能够 地 仿真与试之间 差异。
图6试验数据上传及数据处理参数定义界面
a)100%正碰b)40%偏置碰c)侧碰
图4 SV2分析工况选择界面在数据 上可以 经 数，，更加 地 数据的
26计算机辅助工程2018 年
变 。，界上可以定义滤波频率
数，其中 式[1〇]为
2(( =)0.(〇 +)$.((-1)+)2.(卜2"+
Y(t - 1" +b2Y(t -2"(11)
式中$.( t为输入参数序列；Y((为 数序
;)〇，）1，）2，~人为频 CF C控 1
数;F为采样周期。戈
wd2%C f c x2.077 5
wa=sin f/(d/
(12)
(13)
则a〇
1+°2w a+w2a
2a〇,a2b1
-2(W2) -1) 1+°2w a + w：a
—1+ a ~wa
1 +、/槡a + W
系统设置面板可以自定义分析结果的可信度等
，见图8。以中自动显
示，便于 员查看和 。提交 任 可
以自动 仿真 （见 2"，
劳动，提高工 。
表2可信度分析结果
标变量名试验复杂度仿真复杂度%可信度门下入量（右）  5.3155744  2.418极局
门槛中间测点侵入量（右）  5.39157521728极咼
门槛上测点侵入量（右）  5.19457541753极咼
B.下入量（左）  4.79857298787
B: 入量（左）  5.4675701  4.871极局
B入量（左）  5.4875739  4.520极咼B入量（左）  5.09257501734极局
门框下测点侵入量（右）  5.7835735  6.012
门框中间测点侵入量（右）  6.06757528.491高
门框上测点侵入量（右）  5.4125742  4.998极咼
部受力  5.76257868.256
后背受力  3.358570972.970低
下骨变57695792  3.020极咼
骨变形  5.6215792  4.818极局
部受力570357041738极咼
@向受力67236769  5.428高
l向力矩67836770  4.898极局
骨变576957571703极局
5 仿真模型优化
通过比较100%正碰工况下假人头部、胸部等 位置伤 整体差异（不 、多
关"，将 为 ，为 和优化提供方向。
数据 为：为60.98，仿真 为66.24，仿真 比存在更不 存在数 ；误差为11%，仿真结果与试验结果的整体匹配度为80. 52%，仿真模
高。
将 献率排序（见图9"可以量 仿真
关 数。基于SV2，仿真 ，、假 受力
曲线见图10。误差下降9%，模
提高18%。

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