CN110595463A - 冲击运动追踪*** - Google Patents

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Abstract

一种冲击运动追踪***，其用于追踪三维空间中的物体，运动追踪传感器包括壳体、磁性测量模块和惯性测量模块；发射器模块产生磁场；磁性测量模块测量发射器模块产生的磁场，磁性测量模块与物体的至少一个目标部分具有固定位置关系；惯性测量模块测量线性加速度和角向加速度至少其中之一，惯性测量模块与至少一个目标部分具有固定位置关系；电子处理器接收来自运动追踪传感器的测量信号；电子处理器基于接收到的测量信号获得目标部分的冲击运动信息；电子处理器基于接收到的测量信号获得目标部分的磁性运动信息；电子处理器以磁性运动信息周期性地校准冲击运动信息；并且物体是碰撞测试假人和待碰撞载具至少其中之一。

Description

冲击运动追踪***
技术领域
本发明涉及一种用于追踪三维空间中的物体的冲击运动追踪***。
背景技术
在由汽车、航空器和其它载具制造商进行的碰撞测试中，确定的是对载具及其乘员的冲击的影响。在这种碰撞测试中，载具经历模拟撞击。载具及其乘员(也称为碰撞测试假人)两者在约200mm的短时段内暴露于高惯性负载下。结果，被碰撞载具和碰撞测试假人经受剧烈加速和局部变形。被碰撞载具和碰撞测试假人经历像被碰撞载具的雪橇式运动或碰撞测试假人的来回摇头这样的冲击运动。根据欧洲新车评估程序(Euro NCAP)或美国新车评估程序(US NCAP)，碰撞测试假人的线性胸部加速度的极限值为60g，持续时间段至少为3msec，而碰撞测试假人的角向胸部加速度可高达1500°/sec。因此，本发明意义上的冲击运动意味着由高达60g、在至少3msec的时段内的线性加速度引起的被碰撞载具和碰撞测试假人的运动，或者由高达1500°/sec的角向加速度引起的被碰撞载具和碰撞测试假人的运动。
在模拟撞击期间和之后，被碰撞载具和碰撞测试假人的冲击运动的三维追踪是由各种高分辨率追踪传感器(如高速摄像机、力传感器、加速度传感器、角速率传感器等)实施的。本发明意义上的高分辨率追踪意味着在三维的每一维中，以小于2mm的空间分辨率以及小于0.02msec的时间分辨率来追踪三维空间中的物体。
不幸的是，例如由于存在不透明的载具环境以及在模拟撞击期间多个安全气囊的膨胀，被碰撞载具的内部的冲击运动和坐在被碰撞载具内的碰撞测试假人的冲击运动并不是总能借助高速摄像机，从被碰撞载具外以令人满意的空间和时间分辨率被识别出来。
这种对三维撞击运动追踪的并不令人满意的解决方案可能来自传感器融合。在这方面，WO2007058526A1描述了一种用于追踪三维空间中的物体的运动追踪***，其包括运动追踪传感器和电子处理器。运动追踪传感器又包括磁性测量模块和惯性测量模块的传感器融合。磁性测量模块测量由发射器模块产生的磁场。磁性测量模块与物体的目标部分具有固定的位置关系。磁性测量模块包括三个相对于彼此以三维位置关系放置的磁场传感器。惯性测量模块测量线性加速度和角向加速度。惯性测量模块与物体的目标部分具有固定的位置关系。惯性测量模块包括三个线性加速度传感器和三个角向加速度传感器。线性加速度传感器和角向加速度传感器相对于彼此以三维位置关系来放置。电子处理器接收来自运动追踪传感器的测量信号。电子处理器基于接收到的测量信号获得物体的目标部分的运动信息。这通过线性加速度传感器信号和角向加速度传感器信号的时间的双重积分来完成。运动追踪***的重力加速度被减去。电子处理器还利用来自磁性测量模块的运动信息，周期性地校准来自惯性测量模块的运动信息。因此，来自惯性测量模块的运动信息以规则的间隔，由来自磁性测量模块的运动信息加以校正。
这种运动追踪***可商购由Xsens Technologies BV生产的MTi 100系列产品。不幸的是，MTI 100系列产品既不具有碰撞测试所需的结构坚固性，也不易于测量线性加速度和角向加速度以及冲击运动的时间分辨率的量值。MTi 100系列产品以仅约5g的标准全范围来测量线性加速度，且以仅450°/sec的标准全范围来测量角向加速度。这种限制远低于上述冲击运动追踪的需求。更重要的是，NTi 100系列产品仅以60kS/sec的采样速率、高达2kHz的输出频率进行测量，这低于上述高分辨率追踪的需求。换句话说，MTI系列和每年的偏差重复率通常为0.03m/sec2，导致200msec后6mm的位置误差，远远高于尺寸上小于2mm的所需空间分辨率。由于这些限制，NTi 100系列产品不适用于碰撞测试。
在没有产生畸变磁场的铁磁金属的情况下，上述运动追踪***产生令人满意的结果。然而，在许多装置中铁磁金属的存在是常见的，这包括电线、电子装置、监视器、荧光灯以及车辆载具、航空载具以及碰撞测试假人。畸变磁场叠加到由发射器模块产生的磁场，会歪曲由磁性测量模块到测量的信号，并导致运动追踪***的位置不准确。
运动追踪传感器本身重量轻并且可以借助带子或条带容易地附接到移动中的身体，使得运动追踪传感器可以与人体的脚踝或手腕按照固定的位置关系被佩戴。然而，在碰撞测试期间，碰撞测试假人的加速度非常快，且碰撞测试假人与被碰撞载具的内部的摩擦接触如此之大，导致借助带子或条带附接到碰撞测试假人的身体部分上的运动追踪传感器无法与碰撞测试假人的目标部分保持固定的位置关系。运动追踪传感器与目标部分的固定关系的松散不利地影响运动追踪***的空间分辨率。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的用于碰撞测试的冲击运动追踪***。
上述目的借助用于追踪三维空间中的物体的撞击运动追踪***来实现，由此运动追踪传感器包括：壳体、磁性测量模块和惯性测量模块；产生磁场的发射器模块；所述磁性测量模块测量由所述发射模块产生的磁场，所述磁性测量模块与所述物体的至少一个目标部分具有固定的位置关系；所述惯性测量模块测量线性加速度和角向加速度的至少其中之一，所述惯性测量模块与所述至少一个目标部分具有固定的位置关系；电子处理器接收来自所述运动追踪传感器的测量信号；所述电子处理器基于接收到的来自所述惯性测量模块的测量信号获得所述目标部分的冲击运动信息；所述电子处理器基于接收到的来自所述磁性测量模块的测量信号获得所述目标部分的磁性运动信息；所述电子处理器利用磁性运动信息周期性地校准冲击运动信息。由此物体是碰撞测试假人和待碰撞载具的至少其中之一。
令人惊讶的是，已经发现，对于碰撞测试假人或待碰撞载具而言，两者均包含一定量的铁磁金属，由所述发射器模块产生的磁场所造成的畸变可以通过已知的参考磁性测量模块处的磁场畸变强度来校正。对于所述碰撞测试假人，优选地位于骨盆处的磁性测量模块用作位于手背、手腕等处的其它磁性测量模块的参考。而对于所述待碰撞载具，优选地位于行李箱处的磁性测量模块用作位于左前保险杠、右前保险杠等处的其它磁性测量模块的参考。在碰撞测试期间，所述参考磁性测量模块不会改变其位置，并且在所述参考磁性测量模块处的磁场畸变强度也不会改变。换句话说，所述两个参考磁性测量模块中的每一个独立地建立三维坐标***的中心，用于独立地追踪碰撞测试假人的冲击运动和用于独立地追踪待碰撞载具的冲击运动。因此，对于待追踪物体的冲击运动，所述电子处理器利用来自所述参考磁性测量模块的参考磁性运动信息，周期性地校准来自其它磁性测量模块的磁性运动信息。来自其它磁性测量模块32的磁性运动信息的所述校准以小于0.02msec的时间间隔周期性地发生，所述来自其它磁性测量模块的磁性运动信息利用来自参考磁性测量模块32'的参考磁性运动信息来校准。
已经重新设计了所述运动追踪传感器的传感器硬件，以满足上述冲击运动追踪的需求。优选地，所述运动追踪传感器承受由高达60g的线性加速度引起的、持续至少3msec的时段的冲击运动或由高达1500°/sec的角向加速度引起的冲击运动。并且还重新设计了所述运动追踪***的硬件以满足上述高分辨率追踪的需求。优选地，所述冲击运动追踪***以在三维的每一维中小于2mm的空间分辨率以及小于0.02msec的时间分辨率，来追踪碰撞测试假人和待碰撞载具中的所述至少其中之一。
优选地，所述运动追踪传感器具有与所述物体的目标部分的固定连接部，由此在冲击运动期间和之后，所述运动追踪传感器与所述目标部分之间的相互距离改变小于1mm，所述目标部分与所述运动追踪传感器具有固定的位置关系。优选地，所述固定连接部直接在所述运动追踪传感器的所述壳体和所述碰撞测试假人的骨架之间形成。优选地，所述固定连接部直接在所述运动追踪传感器的所述壳体和所述待碰撞载具的目标部分之间形成。
附图说明
下面结合附图借助示例性实施例描述本发明：
图1示出了用于追踪碰撞测试假人和待碰撞载具的至少其中之一的冲击运动追踪***的示意性侧视图；
图2示出了图1的冲击运动追踪***的运动追踪传感器的示意性视图；
图3示出了用于图1的冲击运动追踪***的碰撞测试假人的臂部分的示意性视图；
图4示出了用于图1的冲击运动追踪***的碰撞测试假人的身体部分的示意性视图；
图5示出了用于图1的冲击运动追踪***的待碰撞载具的示意性视图；以及
图6示出了在碰撞测试之前、期间和之后利用图1的冲击运动追踪***追踪物体的方法步骤。
附图标记说明：
1 碰撞测试假人
2 待碰撞载具
3 运动追踪传感器
4 电子处理器
5 障碍块
10 目标部分
11 骨架
12 手臂部分
13 身体部分
15 胸部
16 骨盆
20 目标部分
21 前保险杠
22 发动机
23 方向盘
24 门
26 座椅
27 B柱
28 行李箱
30 发射器模块
31 壳体
32，32' 磁性测量模块
33 惯性测量模块
34 固定连接部
41 信号采集装置
42 信号传输
301 手背传感器
302 手腕传感器
303 下臂传感器
304 肘部传感器
305 上臂传感器
306 肩部传感器
307 肩部/锁骨传感器
308 锁骨传感器
309 头部传感器
310 上颈部传感器
311 下颈部传感器
312 上脊柱传感器
313 上胸廓(upper rib cage)传感器
314 下胸廓(lower rib cage)传感器
315 下脊柱传感器
316 骨盆传感器
317 髋臼传感器
318 股骨传感器
319 膝部传感器
320 小腿传感器
321 脚踝传感器
322 脚部传感器
323 脚趾传感器
331，331' 前保险杠
332 发动机顶部传感器
333 方向盘传感器
334 驾驶员座椅传感器
335，335' 门传感器
336 后部座椅传感器
337，337' B柱传感器
338 行李箱传感器
I 磁场的产生
II 磁场和加速度的测量
III 测量信号的接收
IV 冲击运动信息和磁性运动信息的获得
V 磁性运动信息的校准
具体实施方式
图1至图6示出了用于三维空间中的物体的冲击运动追踪***的若干示例性实施例。该物体是碰撞测试假人1和待碰撞载具2的至少其中之一。在碰撞测试中，待碰撞载具2在模拟撞击中与具有特定速度的障碍物撞击。撞击可以是正面撞击、侧面撞击、后面撞击、翻车撞击等。至少一个碰撞测试假人1被放置在待碰撞载具2中。碰撞测试在约200msec的相对短的时间段内进行。在模拟撞击期间，碰撞测试假人1暂时受到快速加速，碰撞测试假人1的身体变形。从地域来看，碰撞测试由欧洲新车评估程序(Euro NCAP)或美国新车评估程序(US NCAP)来规定。根据这些规定，碰撞测试假人1的身体加速度必须符合某些极限值。因此，根据Euro NCAP或US NCAP，碰撞测试假人1在至少3msec的时间段的线性胸部加速度的极限值是60g，其中地球的重力被定义为g＝9.81m/sec2。并且碰撞测试假人1的角向胸部加速度(angular chest acceleration)可以达到1500°/sec。
图1至图4示出了碰撞测试假人1的目标部分10的示例性实施例。碰撞测试假人1具有高生物保真度(biofidelity)，这意味着它紧密地仿照真实的人类的尺寸、形状、质量、刚度和能量吸收。碰撞测试假人1具有诸如骨架11、手臂部分12、身体部分13、骨盆16等的目标部分10。因此，碰撞测试假人1具有由诸如铝、钢等机械抗性材料(mechanically resistantmaterial)制成的骨架11。碰撞测试假人1还具有由诸如乙烯基聚合物等合成材料制成的皮肤，这样的皮肤在骨架11上伸展。
图1和图5示出了待碰撞载具2的目标部分20的示例性实施例。待碰撞载具2是来自工业生产的自推进载具。待碰撞载具2可以是汽车、公共汽车、卡车、火车、飞机等。待碰撞载具2具有诸如前保险杠21、发动机22、方向盘23、门24、座椅26、B柱27、行李箱28等的目标部分20。
碰撞测试假人1和待碰撞载具2的至少其中之一包括运动追踪传感器3。图2示出了这种运动追踪传感器3的示例性实施例。运动追踪传感器3包括壳体31，磁性测量模块32、32'，以及惯性测量模块33。壳体31可以由机械抗性材料，诸如铝、聚丙烯、聚碳酸酯等制成。运动追踪传感器3的磁性测量模块32、32'和惯性测量模块33可以通过微机电***(MEMS)实现。MEMS通常具有处在20μm至1mm的范围内的小尺寸。
每个物体包括至少一个发射器模块30。发射器模块30能够产生强到足以被所有物体的磁性测量模块测量到的磁场。优选地，对于碰撞测试假人1，发射器模块30放置在骨盆16处。优选地，对于待碰撞载具2，发射器模块30被放置在发动机22、座椅26和行李箱28的至少其中之一处。发射器模块30具有至少1米的操作范围。所产生的磁场至少与地磁场一样强，幅值约为50μT。产生的磁场以至少100Hz和高达2kHz的频率变化。
每个磁性测量模块32、32'包括三个被相互正交地放置的磁场传感器，这些磁场传感器相对于彼此以三维位置关系来放置。借助所述三个磁场传感器，发射的磁场以小于0.02msec的时间分辨率在三维中被独立地测量。对于测量到的磁场，磁性测量模块32、32'发出磁性测量信号。本领域技术人员已知有许多磁性测量方法，如各向异性磁阻(AMR)传感器，基于洛伦兹力的磁场传感器等。磁场以约50μT的标准全范围(standard full range)、至少为的噪声、至少1°的角精度被测量。磁性测量模块32、32'以至少为100Hz且高达2kHz的输出数据速率来发出磁性测量信号。
每个惯性测量模块33包括三个线性加速度传感器和三个角向加速度传感器，后者也被称为陀螺仪(gyroscope)。三个线性加速度传感器和三个角向加速度传感器以相对于彼此的三维位置关系被相互正交地放置。线性加速度传感器将线性加速度作为三维中的矢量长度来测量，而角向加速度传感器将角向加速度作为三维中的矢量角来测量。此外，线性加速度传感器和角向加速度传感器以小于0.02msec的时间分辨率测量三维中的线性加速度和角向加速度。对于物体的测量到的运动，惯性测量模块33发出线性加速度传感器信号和角向加速度传感器信号。微机械惯性测量模块33像具有振动块的悬臂梁，对本领域技术人员是已知的，其中在加速度的影响下，振动块被偏转，这种偏转借助压电、压阻或电容装置来测量。为了满足碰撞测试的冲击运动需求，已经开发了一种重量轻且高刚度的惯性测量模块33。因此，惯性测量模块33以高达60g的标准全范围和低于的噪声测量线性加速度。并且惯性测量模块33以高达1500°/sec的标准全范围和小于的噪声来测量角向加速度。惯性测量模块33以至少100Hz且高达2kHz的输出数据速率发出线性加速度信号和角向加速度信号。
运动追踪传感器3嵌入碰撞测试假人1和待碰撞载具的至少其中之一内。嵌入碰撞测试假人1和待碰撞载具2的至少其中之一内的追踪传感器3被电磁屏蔽以防止磁场扭曲。屏蔽的有效性在很大程度上取决于碰撞测试假人1和待碰撞载具2的至少其中之一的嵌入材料的性质和厚度。
如图2所示，运动追踪传感器3具有与碰撞测试假人1的目标部分10和待碰撞载具2的目标部分20至少其中之一的固定连接部34。在冲击运动期间和之后，运动追踪传感器3与碰撞测试假人1的目标部分10和待碰撞载具2的目标部分20至少其中之一之间的相互距离变化小于1mm，其中运动追踪传感器3和目标部分10、20具有固定的位置关系。固定连接部34承受由持续至少3msec时段、高达60g的线性加速度引起的冲击运动，或由高达1500°/sec的角向加速度引起的冲击运动。优选地，固定连接部34直接在运动追踪传感器3的壳体31和碰撞测试假人1的骨架11之间形成。优选地，固定连接部34直接在运动追踪传感器3的壳体31和待碰撞载具2的目标部分20之间形成。固定连接部34可以是形状闭合、力闭合或材料结合。形状闭合是卡扣配合、夹具配合、冷铆钉等。力闭合是螺栓连接、热铆钉等。材料结合是诸如焊接、扩散焊接、热压结合、钎焊等的材料结合。
根据图3，碰撞测试假人1的手臂部分12的运动追踪传感器3可以是手背传感器301、腕传感器302、下臂传感器303、肘部传感器304、上臂传感器305、肩部传感器306、肩部/锁骨传感器307和锁骨传感器308。根据图4，碰撞测试假人1的身体部分13的运动追踪传感器3可以是头部传感器309、上颈部传感器310、下颈部传感器311、上脊柱传感器312、上胸廓传感器313、下胸廓传感器314、下脊柱传感器315、骨盆传感器316、髋臼传感器317、股骨传感器318、膝部传感器319、小腿传感器320、脚踝传感器321、脚部传感器322和脚趾传感器323。
根据图5，待碰撞载具2的运动追踪传感器3可以是左前保险杠传感器331、右前保险杠传感器331'、发动机顶部传感器332、方向盘传感器333、驾驶员座椅传感器334、左门传感器335、右门传感器335'、后座传感器336、左B柱传感器337、右B柱传感器337'和行李箱传感器338。
通过了解本发明，本领域技术人员可以预见到在至少一个碰撞测试假人和待碰撞载具的其它目标部分处的运动追踪传感器(如底部发动机传感器、底部座椅传感器、地板传感器等)。
骨盆传感器316的磁性测量模块32'用作手背传感器301、手腕传感器302等其它磁性测量模块32的参考。行李箱传感器338的磁性测量模块32'用作左前保险杠传感器331、右前保险杠传感器331'等其它磁性测量模块32的参考。在碰撞测试期间，参考磁性测量模块32'将不改变其位置，并且在参考磁测量32'模块处的磁场畸变强度也不会改变。碰撞测试假人1的参考磁性测量模块32'建立三维坐标***的中心，其用于追踪碰撞测试假人1的冲击运动。待碰撞载具2的参考磁性测量模块32'建立三维坐标***的中心，其用于追踪待碰撞载具2的冲击运动。
提供至少一个信号采集装置41用于接收来自运动追踪传感器3的测量信号。信号采集装置41可以被设置在碰撞测试假人1的胸部15中或待碰撞载具2的行李箱28中。信号采集装置41包括控制电路、存储装置和接口。信号采集装置41可以借助电信号导体(图中未示出)电性连接到磁性测量模块32、32'和惯性测量模块33。测量信号借助所述电导体从磁性测量模块32、32'和惯性测量模块33发射到信号采集装置41。控制电路实时放大和数字化所接收到的测量信号。本发明意义上的实时意味着数据放大和数据数字化是在1msec内。数字化的测量信号存储在存储装置中。接口可以是无线的或有线的。可以借助接口控制信号采集装置41。由能量存储器(图中未示出)确保信号采集装置41的独立运行。
信号采集装置41具有足够的通道来接收和存储来自大量的磁性测量模块32、32'和惯性测量模块33的测量信号。优选地，信号采集装置41具有至少192个通道，用于至少32个磁性测量模块32、32'和至少32个惯性测量模块33。每个磁性测量模块32、32'和惯性测量模块33在三维中以小于0.02msec的时间分辨率进行测量。优选地，信号采集装置41具有至少9.6MS/s的采样速率。优选地，冲击运动追踪***在三维的每一维中以小于2mm的空间分辨率和小于0.02msec的时间分辨率来追踪碰撞测试假人1和待碰撞载具2的至少其中之一。
在碰撞测试之后，存储的测量信号被传送到电子处理器4用于离线运动分析。根据图4和图5所示，这是借助信号传输42完成的。电子处理器4包括控制电路、存储装置和接口。接口可以是无线的或有线的。信号传输42使用信号采集装置41和电子处理器4的接口。因此，电子处理器4从磁性测量模块32、32'和惯性测量模块33接收发射的测量信号。
至少一个软件程序产品由电子处理器4的控制电路执行。所述软件产品，基于所述发射的测量信号，获得碰撞测试假人1和待碰撞载具2的至少其中之一的目标部分10、20的冲击运动信息。所述冲击运动信息可以被描述为三维点矢量。冲击运动信息可以是所述目标部分10、20的三维空间中的位置或所述目标部分10、20的三维空间中的方位(orientation，朝向)。冲击运动信息通过软件程序产品，从来自惯性测量模块33的发射的测量信号的时间的双重积分来获取。来自磁性测量模块32、32'的发射的测量信号提供磁性运动信息。此外，磁性运动信息可以由软件程序产品描述为三维点矢量。
磁性运动信息被校正：在地球坐标系中，重力加速度是已知的并且总是向下，并且对于不活跃的发射器模块30，局部磁场可以通过每个磁性测量模块32、32'来测量。优选地，这种重力加速度和局部磁场的测量在碰撞测试之前和之后进行。因此，软件程序产品从磁性运动信息中分离出(distract)重力加速度和局部磁场。所述分离生成校正磁性运动信息，这样减少了重力加速度和局部磁场的不期望的影响。优选地，所述校正磁性运动信息被用来代替磁性运动信息。
冲击运动信息以磁性运动信息来校准：软件程序产品将冲击运动信息与磁性运动信息进行比较，并获得校准运动信息。所述校准减少了惯性测量模块33的不期望的偏移误差和未对准误差。
磁性运动信息本身被校准：软件程序产品将来自骨盆传感器316的磁性测量模块32'的磁性运动信息视为对于来自手背传感器301、腕部传感器302等其它磁性测量模块32的磁性运动信息的参考磁性运动信息。并且软件程序产品将来自行李箱传感器338的磁性测量模块32'的磁性运动信息视为对于来自左前保险杠传感器331、右前保险杠传感器331'等其它磁性测量模块32的磁性运动信息的参考磁性运动信息。在碰撞测试期间，参考磁性测量模块32'将不改变其位置，并且参考磁性测量模块32'处的磁场畸变强度也不会改变。因此，软件程序产品以来自参考磁性测量模块32'的参考磁性运动信息来校准来自其它磁性测量模块32的磁性运动信息。
在碰撞测试之后，目标部分10、20的校准冲击运动信息提供了目标部分10、20的详细变形信息。在碰撞测试之前，目标部分10、20的校准冲击运动信息被描述为目标部分10、20的初始三维点矢量。在碰撞测试之后，目标部分10、20的校准冲击运动信息被描述为目标部分10、20的最终三维点矢量。优选地，对于碰撞测试假人1，骨盆16用作参考目标部分，并且骨盆16的三维点矢量用作碰撞测试之前、期间和之后的参考三维点矢量。优选地，对于待碰撞载具2，行李箱28用作参考目标部分，并且行李箱28的三维点矢量用作碰撞测试之前、期间和之后的参考三维点矢量。对于碰撞测试假人1，除了骨盆16之外的目标部分10的最终三维点矢量与参考三维点矢量之间的差异涉及目标部分10的变形信息。对于待碰撞载具2来说，除了行李箱28之外的目标部分20的最终三维点矢量与参考三维点矢量之间的差异涉及目标部分20的变形信息。
图6示出了在碰撞测试之前、期间和之后利用图1的冲击运动追踪***追踪碰撞测试假人1和待碰撞载具2的至少其中之一的方法步骤。在第一方法步骤I中，由发射器模块30产生磁场。在第二方法步骤II中，若干磁性测量模块32、32'测量产生的磁场，并且若干惯性测量模块33测量线性加速度和角向加速度的至少其中之一。在第三方法步骤III中，电子处理器4接收来自所述磁性测量模块32、32'和所述惯性测量模块33的测量信号。在第四方法步骤IV中，所述电子处理器4基于接收到的来自惯性测量模块33的测量值获得冲击运动信息，并且所述电子处理器4基于接收到的来自磁性测量模块32、32'的测量信号获得磁性运动信息。在第五方法步骤V中，所述电子处理器4以来自参考磁性测量模块32'的参考磁性运动信息校准来自其它磁性测量模块32的磁性运动信息。这种校准生成目标部分10、20的校准运动信息。来自其它磁性测量模块32的磁性运动信息的校准以小于0.02msec的时间间隔周期性地发生，所述来自其它磁性测量模块32的磁性运动信息以来自参考磁性测量模块的参考磁性运动信息来校准。这意味着，来自磁性测量模块32的以小于0.02msec的时间分辨率测量到的每个磁性运动信息，被利用参考磁性测量模块32'以小于0.02msec的时间分辨率测量到的参考磁性运动信息来校准。

Claims (17)

1.一种冲击运动追踪***，其用于追踪三维空间中的物体，由此：
-运动追踪传感器包括壳体、磁性测量模块和惯性测量模块；
-发射器模块产生磁场；
-所述磁性测量模块测量由所述发射器模块产生的磁场，所述磁性测量模块与所述物体的至少一个目标部分具有固定的位置关系；
-所述惯性测量模块测量线性加速度和角向加速度的至少其中之一，所述惯性测量模块与所述至少一个目标部分具有固定的位置关系；
-电子处理器接收来自所述运动追踪传感器的测量信号；
-所述电子处理器基于接收到的来自所述惯性测量模块的测量信号获得所述目标部分的冲击运动信息；
-所述电子处理器基于接收到的来自所述磁性测量模块的测量信号获得所述目标部分的磁性运动信息；
-所述电子处理器以磁性运动信息周期性地校准冲击运动信息；以及
-所述物体是碰撞测试假人和待碰撞载具的至少其中之一。
2.根据权利要求1所述的冲击运动追踪***，其中，一个磁性测量模块用作所述目标部分的参考磁性测量模块；所述电子处理器以来自所述参考磁性测量模块的参考磁性运动信息周期性地校准来自其它磁性测量模块的磁性运动信息。
3.根据权利要求2所述的冲击运动追踪***，其中，对于所述碰撞测试假人，位于骨盆处的磁性测量模块用作参考磁性测量模块。
4.根据权利要求2或3所述的冲击运动追踪***，其中，对于待碰撞载具，位于行李箱处的磁性测量模块用作参考磁性测量模块。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冲击运动追踪***，其中，对于不活跃的发射器模块，由所述磁性测量模块测量重力加速度和局部磁场；并且被测量到的所述重力加速度和被测量到的所述局部磁场从磁性运动信息中被分离，所述分离生成校正磁性运动信息；并且所述校正磁性运动信息用于代替磁性运动信息。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冲击运动追踪***，其中，对于所述碰撞测试假人，骨盆用作参考目标部分；并且其中，在碰撞测试之后，除了所述骨盆之外的目标部分的校准冲击运动信息与所述骨盆的差异涉及所述目标部分的变形信息。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的撞击运动追踪***，其中，对于待碰撞载具，行李箱用作参考目标部分；并且其中，在碰撞测试之后，除了所述行李箱之外的目标部分的校准的撞击运动信息与所述行李箱的差异涉及所述目标部分的变形信息。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的冲击运动追踪***，其中，所述运动追踪传感器承受由高达60g的、持续至少3msec时段的线性加速度引起的冲击运动，或者由高达1500°/sec的角向加速度引起的线性加速度。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的冲击运动追踪***，其中，所述冲击运动追踪***在所述三维的每一维中以小于2mm的空间分辨率和小于0.02msec的时间分辨率追踪被碰撞载具和碰撞测试假人的至少其中之一。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的冲击运动追踪***，其中，所述运动追踪传感器具有与目标部分的固定连接部；其中，在冲击运动期间和之后，所述运动追踪传感器与所述目标部分之间的相互距离变化小于1mm，所述运动追踪传感器与所述目标部分具有固定的位置关系。
11.根据权利要求10所述的冲击运动追踪***，其中，所述固定连接部直接在所述运动追踪传感器的所述壳体和所述碰撞测试假人的骨架之间形成。
12.根据权利要求10所述的冲击运动追踪***，其中，所述固定连接部直接在所述运动追踪传感器的所述壳体和所述待碰撞载具的目标部分之间形成。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的冲击运动追踪***，其中，所述发射器模块、所述磁性测量模块和所述惯性测量模块的至少其中之一嵌入所述目标部分内。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的冲击运动追踪***，其中，信号采集装置被设置在所述碰撞测试假人的胸部和所述待碰撞载具的行李箱的至少其中之一中；其中，所述信号采集装置接收来自所述运动追踪传感器的测量信号；并且其中，所述信号采集装置实时放大并数字化接收到的测量信号。
15.一种追踪三维空间中的物体的冲击运动的方法，该方法包括：
-产生磁场；
-在至少一个位置测量产生的所述磁场，所述位置与所述物体的目标部分具有固定的位置关系；
-在所述位置处测量线性加速度和角向加速度的至少其中之一，所述位置与所述至少一个目标部分具有固定的位置关系；
-接收所产生的所述磁场的测量信号、以及线性加速度和角向加速度的至少其中之一的测量信号；
-基于接收到的所述线性加速度和角向加速度的至少其中之一的测量信号，获得所述目标部分的冲击运动信息；
-基于接收到的所产生的所述磁场的测量信号，获得所述目标部分的磁性运动信息；
-以磁性运动信息周期性地校准冲击运动信息；以及
-所述物体是碰撞测试假人和待碰撞载具的至少其中之一。
16.根据权利要求15所述的方法，将在所述碰撞测试假人的骨盆处测量到的磁性运动信息视为参考磁性运动信息；并且以所述参考磁性运动信息周期性地校准来自所述碰撞测试假人的其它目标部分的磁性运动信息。
17.根据权利要求15或16其中之一所述的方法，将在所述待碰撞载具的行李箱处测量到的磁性运动信息视为参考磁性运动信息；并且以所述参考磁性运动信息周期性地校准来自所述待碰撞载具的其它目标部分的磁性运动信息。
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